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一种基于云计算的实验教学系统
申请号	CN201710734059.7	申请日	2017-08-23	公开(公告)号	CN107316515A	公开(公告)日	2017-11-03
申请人	广州云晫信息科技有限公司;			发明人	温木奇; 傅德基;
摘要	本发明提供一种基于云计算的实验教学系统，采用云计算技术、实验教学虚拟仿真技术相结合，形成一个具备远程实验操作、实际实验操作和虚拟实验操作相结合的实验教学系统。通过云桌面的镜像复制技术，快速实现一套实验环境变为若干相同实验环境，为众多学生提供实验环境。采用云上的软件授权技术，实现虚拟仿真应用软件统一认证。采用外设重定向技术，实现实际操作的近端实验器件与云计算系统有机结合，完成虚实结合的实验操作。
权利要求	1.一种基于云计算的实验教学系统，其特征在于，包括：云计算平台，提供云桌面和云存储；云计算平台按照使用用户的需要提供若干云桌面系统；云桌面系统为虚拟仿真实验系统提供运行环境、计算能力；云存储为实验教学产生的数据提供存储能力；虚拟仿真实验系统，提供若干虚拟仿真实验教学软件；认证系统，为虚拟仿真实验系统提供统一的软件授权认证；通信网络，实现用户操作端与云计算平台之间网络通信；用户操作端，提供若干操作终端和近端实验器件。 2.根据权利要求1所述的基于云计算的实验教学系统，其特征在于，用户操作端通过通信网络获取云计算平台的云桌面，并且在云桌面中运行虚拟仿真实验系统。 3.根据权利要求2所述的基于云计算的实验教学系统，其特征在于，所述用户操作端由若干操作终端和近端实验器件组成；操作终端包括瘦终端、移动终端、电脑和显示设备；近端实验器件与操作终端连接，采用包括USB、串口通信接口；一个操作终端能与若干个近端实验器件匹配。 4.根据权利要求3所述的基于云计算的实验教学系统，其特征在于，用户通过操作终端使用安装在云桌面的虚拟仿真系统，进行虚拟实验操作；实验结果能够回传到近端实验器件，进行实际实验操作；近端实验器件采用云桌面的通信接口重定向方式，使得近端实验器件成为云桌面系统的一个外设。 5.根据权利要求4所述的基于云计算的实验教学系统，其特征在于，认证系统对云计算平台中所有云桌面内所安装的虚拟仿真实验教学软件进行统一授权认证。 6.根据权利要求5所述的基于云计算的实验教学系统，其特征在于，该系统为若干个虚拟仿真实验教学系统提供统一支撑，进行不同科目的实验教学；一个云桌面系统可以同时适配多个虚拟仿真实验教学系统；一个云平台存在多种云桌面系统匹配不同的虚拟仿真实验教学系统。 7.根据权利要求6所述的基于云计算的实验教学系统，其特征在于，一个由近端实验器件、虚拟仿真实验系统、云桌面系统组成的一个教学模板，依照该模板生成若干完全一致的实验环境；并且实验环境所涉及的软件系统通过认证系统认证统一正版授权。
说明书全文	一种基于云计算的实验教学系统技术领域 [0001] 本发明涉及云计算技术领域，更具体地，涉及一种基于云计算的实验教学系统。背景技术 [0002] 云计算(cloud computing)是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。因此，云计算甚至可以让你体验每秒10万亿次的运算能力，拥有这么强大的计算能力可以模拟预测气候变化和市场发展趋势。用户通过电脑、笔记本、手机等方式接入数据中心，按自己的需求进行运算。这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池(资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务)。 [0003] 虚拟仿真技术在高校教学中的应用，国内普通高校和高专高职院校中，IT类专业院系课程教学已经开始广泛使用，各类虚拟仿真软件，作为教学的重要辅助手段和考核工具，可节省大量的设备投入和实践空间需求，提升了学生实践项目的综合度和复杂度，提升了课程教学效率和教学效果。 [0004] 目前的虚拟仿真软件都是安装在学校的机房或实验室，在教学应用时会存在各种各样的问题：1)学生只能在机房上机或实验室做实验的时候，才可以使用。由于仿真软件的授权方式各有不同，授权数量有限，甚至于在不同的实验室只能安装和使用特定的仿真软件，大大地限制了实验室和机房开设不同课程实验内容的灵活性和增加了实验室建设成本。2)由于虚拟仿真软件大多需要较大的内存和CPU运算能力，所以，对于运行仿真软件的PC机的配置要求也较高，采购成本偏高。3)虚拟仿真软件的运行环境要求比通用软件苛刻很多，更新也较慢，对操作系统比较挑剔。学生自己的计算机型号五花八门，操作系统也各不相同。学生想在自己的计算机上安装虚拟仿真软件比较困难，也没有可能获得正版授权。 [0005] 云计算与云桌面技术的高校应用。云计算和云桌面技术目前在高校的公共计算机房和语音室得到了大量的推广应用。云桌面技术在高校的应用现阶段主要在通用计算机基础课教学实验室和语音室，相比于传统PC设备方案有着很大的先进性和灵活性，从长期使用来看，无论是从使用成本和管理效率等方面来看，都有着巨大的优势。 [0006] 由于云桌面的推广应用尚处于初步阶段，并且各种专业虚拟仿真软件都有各自的软硬件平台要求以及不同的授权方式，在高校教学领域尚未见到有云桌面与虚拟仿真软件融合应用方案。发明内容 [0007] 本发明提供一种基于云计算的实验教学系统，该系统采用云计算技术、实验教学虚拟仿真技术相结合，形成一个具备远程实验操作、实际实验操作和虚拟实验操作相结合的实验教学系统。 [0008] 为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下： [0009] 一种基于云计算的实验教学系统，包括： [0010] 云计算平台，提供云桌面和云存储；云计算平台按照使用用户的需要提供若干云桌面系统；云桌面系统为虚拟仿真实验系统提供运行环境、计算能力；云存储为实验教学产生的数据提供存储能力； [0011] 虚拟仿真实验系统，提供若干虚拟仿真实验教学软件； [0012] 认证系统，为虚拟仿真实验系统提供统一的软件授权认证； [0013] 通信网络，实现用户操作端与云计算平台之间网络通信； [0014] 用户操作端，提供若干操作终端和近端实验器件。 [0015] 进一步地，用户操作端通过通信网络获取云计算平台的云桌面，并且在云桌面中运行虚拟仿真实验系统。 [0016] 进一步地，所述用户操作端由若干操作终端和近端实验器件组成；操作终端包括瘦终端、移动终端、电脑和显示设备；近端实验器件与操作终端连接，采用包括USB、串口通信接口；一个操作终端能与若干个近端实验器件匹配。 [0017] 进一步地，用户通过操作终端使用安装在云桌面的虚拟仿真系统，进行虚拟实验操作；实验结果能够回传到近端实验器件，进行实际实验操作；近端实验器件采用云桌面的通信接口重定向方式，使得近端实验器件成为云桌面系统的一个外设。 [0018] 进一步地，认证系统对云计算平台中所有云桌面内所安装的虚拟仿真实验教学软件进行统一授权认证。 [0019] 进一步地，该系统为若干个虚拟仿真实验教学系统提供统一支撑，进行不同科目的实验教学；一个云桌面系统可以同时适配多个虚拟仿真实验教学系统；一个云平台存在多种云桌面系统匹配不同的虚拟仿真实验教学系统。 [0020] 进一步地，一个由近端实验器件、虚拟仿真实验系统、云桌面系统组成的一个教学模板，依照该模板生成若干完全一致的实验环境；并且实验环境所涉及的软件系统通过认证系统认证统一正版授权。 [0021] 与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是： [0022] 虚拟仿真实验教学软件为提高教学质量带来重要的改观，然而，由于虚拟仿真教学存在安装复杂、对计算机要求高、授权认证复杂等特点，难于在学校范围内普遍推广。虚拟仿真实验教学只能固定在实验室内。采用了本发明技术方案后，得到下面几个优势：1)学生所用的计算机终端不用部署复杂实验教学系统软件，学生可以在网络畅通的任何一个地方和任何时间进行远程实验操作；2)有实验教学系统运行在云平台上，对操作终端计算能力没有要求，学生电脑成为了实验操作终端；3)统一正版软件认证，使所有的学生享受正版软件；4)虚拟仿真实验与实际操作实验相结合，通过USB重定向技术，把云桌面和近端实验器件连接起来，成为实验的整体。附图说明 [0023] 图1为基于云计算的电子虚拟仿真实验教学系统图； [0024] 图2为基于云计算的电子虚拟仿真实验教学系统的使用流程图。具体实施方式 [0025] 附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制； [0026] 为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸； [0027] 对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。 [0028] 下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。 [0029] 实施例1 [0030] 如图1所示，一种基于云计算的实验教学系统，包括： [0031] 云计算平台，提供云桌面和云存储；云计算平台按照使用用户的需要提供若干云桌面系统；云桌面系统为虚拟仿真实验系统提供运行环境、计算能力；云存储为实验教学产生的数据提供存储能力； [0032] 虚拟仿真实验系统，提供若干虚拟仿真实验教学软件； [0033] 认证系统，为虚拟仿真实验系统提供统一的软件授权认证； [0034] 通信网络，实现用户操作端与云计算平台之间网络通信； [0035] 用户操作端，提供若干操作终端和近端实验器件。 [0036] 用户操作端通过通信网络获取云计算平台的云桌面，并且在云桌面中运行虚拟仿真实验系统。 [0037] 用户操作端由若干操作终端和近端实验器件组成；操作终端包括瘦终端、移动终端、电脑和显示设备；近端实验器件与操作终端连接，采用包括USB、串口通信接口；一个操作终端能与若干个近端实验器件匹配。 [0038] 用户通过操作终端使用安装在云桌面的虚拟仿真系统，进行虚拟实验操作；实验结果能够回传到近端实验器件，进行实际实验操作；近端实验器件采用云桌面的通信接口重定向方式，使得近端实验器件成为云桌面系统的一个外设。 [0039] 认证系统对云计算平台中所有云桌面内所安装的虚拟仿真实验教学软件进行统一授权认证。 [0040] 该系统为若干个虚拟仿真实验教学系统提供统一支撑，进行不同科目的实验教学；一个云桌面系统可以同时适配多个虚拟仿真实验教学系统；一个云平台存在多种云桌面系统匹配不同的虚拟仿真实验教学系统。 [0041] 一个由近端实验器件、虚拟仿真实验系统、云桌面系统组成的一个教学模板，依照该模板生成若干完全一致的实验环境；并且实验环境所涉及的软件系统通过认证系统认证统一正版授权。 [0042] 如图2所示，基于云计算的电子仿真设计实验教学系统的工作流程。该流程实验教学的云桌面模板制作开始： [0043] P1:云桌面模板制作，在云计算平台中启动一个虚拟机，并且依照要求配置虚拟机的内存、CPU、存储；虚拟机按要求配置操作系统，例如WIN7；在虚拟中安装虚拟仿真实验软件，例如VIVADO和PROTEUS，并且配置授权认证的服务器信息；最后形成一个云桌面模板。 [0044] P2：批量生成云桌面，依照P1步骤所构建的云桌面模板，云计算系统根据使用用户的数量批量生成云桌面系统；这批云桌面具备一致的属性，内存、CPU、存储、操作系统、仿真软件和系统配置。 [0045] P3：由P2步骤生成的若干云桌面，每个云桌面所安装的虚拟仿真实验软件都直接到认证系统进行正版软件认证。 [0046] P4：用户仿真设计操作，用户通过操作终端，经过通信网络操作云计算系统中的云桌面系统，一个用户对应一个云桌面；通过操作云桌面内的虚拟仿真软件，实现虚拟仿真的实验教学目标；在云桌面进行相关的虚拟仿真设计，得到仿真结果。 [0047] P5：近端实验器件操作，近端的可编程电路板通过USB重定向技术，连接到云桌面上，相当于云桌面的一个外设。在P4步骤完成的虚拟仿真实验结果，可以直接传输到可编程电路板上，并且启动相关的可编程电路板的软件烧录工作；并且操作可编程电路板，检验实验结果与仿真设计的预期结果是否一致。 [0048] P6：分析和存储实验数据，分析实验结果是否达到预期，未达到效果，返回P4步骤重新进行相关仿真设计操作；云计算平台具备存储实验数据的能力，保存有效和有用的实验数据。 [0049] 与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是： [0050] 虚拟仿真实验教学软件为提高教学质量带来重要的改观，然而，由于虚拟仿真教学存在安装复杂、对计算机要求高、授权认证复杂等特点，难于在学校范围内普遍推广。虚拟仿真实验教学只能固定在实验室内。采用了本发明技术方案后，得到下面几个优势：1)学生所用的计算机终端不用部署复杂实验教学系统软件，学生可以在网络畅通的任何一个地方和任何时间进行远程实验操作；2)有实验教学系统运行在云平台上，对操作终端计算能力没有要求，学生电脑成为了实验操作终端；3)统一正版软件认证，使所有的学生享受正版软件；4)虚拟仿真实验与实际操作实验相结合，通过USB重定向技术，把云桌面和近端实验器件连接起来，成为实验的整体。 [0051] 相同或相似的标号对应相同或相似的部件； [0052] 附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制； [0053] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

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