论文部分内容阅读
一、前言
现代企业随着生产工艺的不断改进，生产过程自动化程度的不断提高，对企业职工的职业技能提出了更高的要求。职工职业技能的提高主要依靠企业的培训体系。然而，传统的企业培训模式存在诸多不足，主要表现在以下几个方面：
（一）培训经费投入不足。根据对282家国有企业的调查，职工培训经费投入只有工资总额的2.2%，遠低于发达国家10%～15%的水平，制约了职工培训工作的深入开展。
（二）培训模式单一。多以课堂讲授为主，偏重于知识的灌输和书本学习，难以激发受训职工的学习兴趣。在内容安排上，对技能培训关注不够，培训效果不佳。
（三）工学矛盾突出，培训时间难以协调。当工作与培训在时间上发生冲突时，往往培训让位于工作，使培训流于形式。
（四）受师资、时间、空间等客观条件限制，培训受众少，培训效率低。
由于传统企业培训模式存在上述缺点，因此有必要进行培训教学模式的改革，探讨科学的培训教学策略，探索新型培训教学方法。虚拟培训系统不仅提供了一种新型的远程培训教学模式，而且也给学员提供了一种全新的学习环境，在改进传统培训教学方法、实现教育资源共享、提高培训教学水平和节约资金等方面具有重要的作用和意义。
二、方案设计
开发虚拟培训系统主要解决虚拟培训项目的设计、远程通信方式的选择和网站培训课程的管理三大问题。针对上述三个问题，本文采用的研究方法是：首先在深入了解虚拟仪器技术的基础上，采用图形化编程软件LabVIEW作为开发工具设计虚拟培训项目；其次分析比较C/S和B/S两种组网模式，确定系统的网络通信模式；然后利用LabVIEW提供的Web服务器技术实现远程通信；最后采用Moodle软件设计远程虚拟培训系统的网站课程管理系统。最终实现从教师安排培训项目到学员自主选择培训项目、远程操控培训项目、提交培训作业再到教师批改培训作业并反馈给学员作业成绩和评语的完整培训教学过程。
三、虚拟培训项目的开发软件
LabVIEW是美国国家仪器公司（National Instruments，NI）推出的虚拟仪器开发平台软件，LabVIEW最主要的两个特点是采用图形化编程和数据流驱动程序，利用图形组建直观的人机交互界面，用图标表示函数，用连线表示数据流向，多线程运行程序，目前可支持Windows、UNIX、Linux、Macintosh等操作系统，广泛应用于开发测试、测量与自动化控制系统，所以利用LabVIEW可方便地搭建自己的虚拟培训系统。依据此技术，笔者已经开发出了电子类专业课中的一些虚拟培训项目，包括触发器、移位寄存器、计数器、谐振电路、二阶动态电路、有源滤波电路、积分微分器、信号发生器、信号分析仪等。
LabVIEW提供了多种网络通信技术，包括TCP和UDP编程、共享变量、SMTP Email Vis、DSTP和PSP协议的DataSocket编程、WebServer等。利用LabVIEW提供的Web服务器技术，用户不需要任何编程就能在客户端计算机上通过网页或LabVIEW连接服务器端的VI前面板实现远程通信。这种通信方式支持一点对多点的通信，但数据传输速率低，实时性较差，当短时间内传输数据量较大时可能丢失数据，适用于数据传输量小、传输延迟要求不高的场合。LabVIEW中连接服务器端的远程VI前面板需要两个步骤：首先对Lab-VIEW Web服务器进行配置，配置完成后启动Web服务；然后在客户端上运行LabVIEW Run-Time引擎或通过浏览器打开网页连接服务器端的远程VI前面板。
四、组网模式的选择和实现
虚拟培训系统可采用基于C/S（Client/Server）模式和B/S（BrOWS-er/Server）模式两种网络模型来组建。对于数据传送量较大，要求可靠完整的传输数据、传输速率高、兼容性强的情况可以采用C/S组网模式；而B/S组网模式适用于传输数据量小，传输延迟要求不高，需要远程模拟仿真的场合。采用B/5组网模式，降低了对客户端的要求，并且无须在客户端上安装专用的客户端软件，只要客户端装上浏览器，就可实现对服务器端远程数据的监测。由于本文所开发的虚拟培训系统是通过LabVIEW软件模拟实验过程，传输数据量小，实时性要求不高，所以决定采用B/S的网络通信模式。
采用B/S模式构成的虚拟培训系统有三层体系结构：浏览器/Web服务器/应用程序服务器和数据库服务器。它是将虚拟培训项目的前面板发布到Web页面上，以浏览器/服务器的方式实现网络数据命令传输，用LabVIEW虚拟仪器实现相关项目的显示与分析，最终通过Web服务器与应用程序服务器的交互来实现相关项目的操作与控制需求。采用B/S这种组网模式，学员只需通过客户端的浏览器登录到Web服务器，向Web服务器申请控制权后即可完成培训项目的操控；同时教师可随时根据培训教学的需要更新应用程序服务器上的虚拟培训项目，便于后期的管理和维护，使系统具有良好的灵活性、适应性和扩展性。
五、远程网站管理系统的建设
Moodle平台是用PHP脚本语言编写的动态网站程序，需要A-pache、PHP和MySQL的支持。A-pache是一个WEB服务器，提供WWW服务；MySOL是一个数据库服务器，提供数据管理功能；PHP是多数开源软件采用的开发语言及运行环境。由于Windows具有操作方便易用，界面友好，软件丰富等优点所以选择Windows Server 2003 R2作为服务器操作系统，本文的Moodle平台运行的环境为Windows+A-pache+MySQL+PHP，使用适用于Windows下的集成化安装包bitna-mi-moodle-2.7.1-0-windows-in-staller来搭建moodle的工作环境。使用适用于Windows下的集成化安装包 bitnami-moodle-2.7.1-0-win-dows-installer来搭建moodle的工作环境。BitNami Moodle Stack是一个易于使用的Moodle安装程序，也是一个进程管理系统，它包含了PHP5.4.30、Apache 2.4.9、MySQL5.5和moodle2.7.1，为用户提供了Moodle的一键安装程序，简单、易用、方便。
为了增强虚拟培训系统的可学习性，同时便于管理培训课程资源，本文采用Moodle软件搭建虚拟培训系统的课程管理网站，将虚拟培训项目利用Web发布的HTML文件的网址URL作为培训课程的一部分资源链接到网站中。学员登录到网站上，找到相应课程的培训项目后就可以进行远程操作。网站课程管理系统主要功能有管理员角色的网站管理、学员角色的学习管理和教师角色的课程管理三大部分。网站是由Moodle安装时创建的管理员来管理，包括定义外观样式、创建用户、开设课程、管理成绩、设置服务器、安装插件、设计报表等项目。在网站中还有登录信息、课程动态、评论、活动、博客目录、最近新闻、远程RSS种子等活动版块，网站管理员可以添加这些版块来丰富网站页面的内容；用户以学生角色登录网站后，可以参加所选课程的任何活动。Moodle系统对用户的各项操作有详细记录，包括用户参与的课程讨论、阅读课程的次数、最后访问课程的时间等，并以图形报告的形式提供用户日志，便于教师跟踪学生的学习历程，随时掌握学生的学习情况；系统管理员指定的教师角色具有创建课程、删除课程等管理课程的权限，教师可以添加文件、图书、网页、文件夹、IMS内容包、URL、标签等各种类型的课程资源，还可以开设问卷调查、讨论区、测验、作业、投票、互动评价、聊天室等灵活、丰富的课程活动。
六、结束语
利用计算机网络技术结合虚拟仪器技术开发的虚拟培训系统具有灵活性、开放性，教师可及时更新培训项目，保持培训项目的最佳适应性，又可满足学员不受时间、地点限制的自主学习方式，使学员的个性化学习成为可能。远程虚拟培训系统不仅可以在一定程度上代替传统的培训教学，而且可以克服传统职工培训教学模式的各种制约和弊端，从而有效地解决目前職工培训教学中存在的诸多问题。
基金项目：甘肃省高等学校科研项目资助（2015A-223）
（作者系甘肃省白银市白银矿冶职业技术学院副教授，工学硕士）
现代企业随着生产工艺的不断改进，生产过程自动化程度的不断提高，对企业职工的职业技能提出了更高的要求。职工职业技能的提高主要依靠企业的培训体系。然而，传统的企业培训模式存在诸多不足，主要表现在以下几个方面：
（一）培训经费投入不足。根据对282家国有企业的调查，职工培训经费投入只有工资总额的2.2%，遠低于发达国家10%～15%的水平，制约了职工培训工作的深入开展。
（二）培训模式单一。多以课堂讲授为主，偏重于知识的灌输和书本学习，难以激发受训职工的学习兴趣。在内容安排上，对技能培训关注不够，培训效果不佳。
（三）工学矛盾突出，培训时间难以协调。当工作与培训在时间上发生冲突时，往往培训让位于工作，使培训流于形式。
（四）受师资、时间、空间等客观条件限制，培训受众少，培训效率低。
由于传统企业培训模式存在上述缺点，因此有必要进行培训教学模式的改革，探讨科学的培训教学策略，探索新型培训教学方法。虚拟培训系统不仅提供了一种新型的远程培训教学模式，而且也给学员提供了一种全新的学习环境，在改进传统培训教学方法、实现教育资源共享、提高培训教学水平和节约资金等方面具有重要的作用和意义。
二、方案设计
开发虚拟培训系统主要解决虚拟培训项目的设计、远程通信方式的选择和网站培训课程的管理三大问题。针对上述三个问题，本文采用的研究方法是：首先在深入了解虚拟仪器技术的基础上，采用图形化编程软件LabVIEW作为开发工具设计虚拟培训项目；其次分析比较C/S和B/S两种组网模式，确定系统的网络通信模式；然后利用LabVIEW提供的Web服务器技术实现远程通信；最后采用Moodle软件设计远程虚拟培训系统的网站课程管理系统。最终实现从教师安排培训项目到学员自主选择培训项目、远程操控培训项目、提交培训作业再到教师批改培训作业并反馈给学员作业成绩和评语的完整培训教学过程。
三、虚拟培训项目的开发软件
LabVIEW是美国国家仪器公司（National Instruments，NI）推出的虚拟仪器开发平台软件，LabVIEW最主要的两个特点是采用图形化编程和数据流驱动程序，利用图形组建直观的人机交互界面，用图标表示函数，用连线表示数据流向，多线程运行程序，目前可支持Windows、UNIX、Linux、Macintosh等操作系统，广泛应用于开发测试、测量与自动化控制系统，所以利用LabVIEW可方便地搭建自己的虚拟培训系统。依据此技术，笔者已经开发出了电子类专业课中的一些虚拟培训项目，包括触发器、移位寄存器、计数器、谐振电路、二阶动态电路、有源滤波电路、积分微分器、信号发生器、信号分析仪等。
LabVIEW提供了多种网络通信技术，包括TCP和UDP编程、共享变量、SMTP Email Vis、DSTP和PSP协议的DataSocket编程、WebServer等。利用LabVIEW提供的Web服务器技术，用户不需要任何编程就能在客户端计算机上通过网页或LabVIEW连接服务器端的VI前面板实现远程通信。这种通信方式支持一点对多点的通信，但数据传输速率低，实时性较差，当短时间内传输数据量较大时可能丢失数据，适用于数据传输量小、传输延迟要求不高的场合。LabVIEW中连接服务器端的远程VI前面板需要两个步骤：首先对Lab-VIEW Web服务器进行配置，配置完成后启动Web服务；然后在客户端上运行LabVIEW Run-Time引擎或通过浏览器打开网页连接服务器端的远程VI前面板。
四、组网模式的选择和实现
虚拟培训系统可采用基于C/S（Client/Server）模式和B/S（BrOWS-er/Server）模式两种网络模型来组建。对于数据传送量较大，要求可靠完整的传输数据、传输速率高、兼容性强的情况可以采用C/S组网模式；而B/S组网模式适用于传输数据量小，传输延迟要求不高，需要远程模拟仿真的场合。采用B/5组网模式，降低了对客户端的要求，并且无须在客户端上安装专用的客户端软件，只要客户端装上浏览器，就可实现对服务器端远程数据的监测。由于本文所开发的虚拟培训系统是通过LabVIEW软件模拟实验过程，传输数据量小，实时性要求不高，所以决定采用B/S的网络通信模式。
采用B/S模式构成的虚拟培训系统有三层体系结构：浏览器/Web服务器/应用程序服务器和数据库服务器。它是将虚拟培训项目的前面板发布到Web页面上，以浏览器/服务器的方式实现网络数据命令传输，用LabVIEW虚拟仪器实现相关项目的显示与分析，最终通过Web服务器与应用程序服务器的交互来实现相关项目的操作与控制需求。采用B/S这种组网模式，学员只需通过客户端的浏览器登录到Web服务器，向Web服务器申请控制权后即可完成培训项目的操控；同时教师可随时根据培训教学的需要更新应用程序服务器上的虚拟培训项目，便于后期的管理和维护，使系统具有良好的灵活性、适应性和扩展性。
五、远程网站管理系统的建设
Moodle平台是用PHP脚本语言编写的动态网站程序，需要A-pache、PHP和MySQL的支持。A-pache是一个WEB服务器，提供WWW服务；MySOL是一个数据库服务器，提供数据管理功能；PHP是多数开源软件采用的开发语言及运行环境。由于Windows具有操作方便易用，界面友好，软件丰富等优点所以选择Windows Server 2003 R2作为服务器操作系统，本文的Moodle平台运行的环境为Windows+A-pache+MySQL+PHP，使用适用于Windows下的集成化安装包bitna-mi-moodle-2.7.1-0-windows-in-staller来搭建moodle的工作环境。使用适用于Windows下的集成化安装包 bitnami-moodle-2.7.1-0-win-dows-installer来搭建moodle的工作环境。BitNami Moodle Stack是一个易于使用的Moodle安装程序，也是一个进程管理系统，它包含了PHP5.4.30、Apache 2.4.9、MySQL5.5和moodle2.7.1，为用户提供了Moodle的一键安装程序，简单、易用、方便。
为了增强虚拟培训系统的可学习性，同时便于管理培训课程资源，本文采用Moodle软件搭建虚拟培训系统的课程管理网站，将虚拟培训项目利用Web发布的HTML文件的网址URL作为培训课程的一部分资源链接到网站中。学员登录到网站上，找到相应课程的培训项目后就可以进行远程操作。网站课程管理系统主要功能有管理员角色的网站管理、学员角色的学习管理和教师角色的课程管理三大部分。网站是由Moodle安装时创建的管理员来管理，包括定义外观样式、创建用户、开设课程、管理成绩、设置服务器、安装插件、设计报表等项目。在网站中还有登录信息、课程动态、评论、活动、博客目录、最近新闻、远程RSS种子等活动版块，网站管理员可以添加这些版块来丰富网站页面的内容；用户以学生角色登录网站后，可以参加所选课程的任何活动。Moodle系统对用户的各项操作有详细记录，包括用户参与的课程讨论、阅读课程的次数、最后访问课程的时间等，并以图形报告的形式提供用户日志，便于教师跟踪学生的学习历程，随时掌握学生的学习情况；系统管理员指定的教师角色具有创建课程、删除课程等管理课程的权限，教师可以添加文件、图书、网页、文件夹、IMS内容包、URL、标签等各种类型的课程资源，还可以开设问卷调查、讨论区、测验、作业、投票、互动评价、聊天室等灵活、丰富的课程活动。
六、结束语
利用计算机网络技术结合虚拟仪器技术开发的虚拟培训系统具有灵活性、开放性，教师可及时更新培训项目，保持培训项目的最佳适应性，又可满足学员不受时间、地点限制的自主学习方式，使学员的个性化学习成为可能。远程虚拟培训系统不仅可以在一定程度上代替传统的培训教学，而且可以克服传统职工培训教学模式的各种制约和弊端，从而有效地解决目前職工培训教学中存在的诸多问题。
基金项目：甘肃省高等学校科研项目资助（2015A-223）
（作者系甘肃省白银市白银矿冶职业技术学院副教授，工学硕士）