虚拟项目化实训系统的设计与实现
基于Unity引擎的虚拟仿真实训平台设计与建设
基于Unity引擎的虚拟仿真实训平台设计与建设一、引言随着科技的不断发展，虚拟仿真技术在教育、培训等领域得到了广泛的应用。
基于Unity引擎的虚拟仿真实训平台具有交互性强、视觉效果好、易于开发和部署等优势，成为了许多教育机构和企业进行实训的首选。
本文将探讨基于Unity引擎的虚拟仿真实训平台的设计与建设过程。
二、虚拟仿真实训平台设计1.需求分析在设计虚拟仿真实训平台之前，首先需要进行需求分析。
根据实训内容和目标群体的特点，明确平台所需具备的功能模块和特性，包括场景设计、交互方式、数据采集等方面。
2.场景设计虚拟仿真实训平台的场景设计是关键的一步。
通过Unity引擎提供的强大功能，可以实现逼真的三维场景，包括建筑物、道路、车辆等元素，以及天气、光照等效果，使用户能够身临其境地进行实训。
3.交互设计交互设计是虚拟仿真实训平台中至关重要的一环。
通过Unity引擎的物理引擎和脚本编程，可以实现用户与虚拟环境的交互，包括手柄操作、语音识别、头盔追踪等技术手段，提升用户体验。
三、虚拟仿真实训平台建设1.模型建立在建设虚拟仿真实训平台时，需要建立各种模型来构建虚拟环境。
通过Unity引擎提供的建模工具和资源库，可以快速创建各种物体模型，并对其进行贴图、动画等处理，使其更加逼真。
2.程序开发程序开发是虚拟仿真实训平台建设中不可或缺的一部分。
借助Unity引擎提供的C#编程接口，开发人员可以编写脚本来控制场景中的各种元素，包括运动规律、碰撞检测、数据采集等功能。
3.系统集成在完成模型建立和程序开发后，需要对系统进行集成测试。
通过对整个系统进行功能测试、性能测试和兼容性测试，确保虚拟仿真实训平台能够稳定运行，并满足用户需求。
四、总结与展望基于Unity引擎的虚拟仿真实训平台设计与建设是一个复杂而又具有挑战性的过程。
通过本文对该过程进行探讨，我们可以看到虚拟仿真技术在教育和培训领域的巨大潜力。
未来，随着技术的不断进步和应用场景的不断扩展，基于Unity引擎的虚拟仿真实训平台将会变得更加智能化、个性化，并为用户带来更好的学习和培训体验。
虚实结合仿真实训平台的建设与实践
2023年1月第2期Jan. 2023No.2教育教学论坛EDUCATION AND TEACHING FORUM虚实结合仿真实训平台的建设与实践张乃龙（北京工业大学 材料与制造学部，北京 100124）［摘 要］ 为适应新工科建设的要求，加强学生综合工程能力培养，解决实践资源不足的问题，结合智能制造专业建设要求，搭建了虚实结合仿真实训平台应用于专业课程群的实践教学。
基于机械工程系统基本设计流程，构建课程群综合设计能力实训平台，把机械原理、机械设计、机械控制和创新方法实践等课程实践相贯通进行方案设计、结构设计和控制系统设计，建立虚拟设备模型、实物样机和控制系统相结合进行控制仿真验证的虚实仿真训练模式。
实践表明，虚实结合使实训内容多样化，机械系统设计的一线式实训更接近于实际，提高了学生的参与积极性，有助于提升学生的创新能力和解决复杂工程问题的能力。
［关键词］ 虚拟仿真；实践训练；虚实结合；能力培养［基金项目］ 2019年度北京工业大学教育教学研究课题（K2019ID003）［作者简介］ 张乃龙（1976—），男，山东临沂人，博士，北京工业大学材料与制造学部高级实验师，主要从事数字化设计研究。
［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）02-0109-04 ［收稿日期］ 2022-03-18近年来，随着工程教育中新工科建设的快速开展和工程教育专业认证工作的不断推进，国内各高校在机械工程专业的教学中越来越强调对学生创新能力和解决复杂工程问题能力的培养［1］。
创新能力和工程能力的培养离不开科学的实践教学体系和完善的校内外实验基地建设［2］。
面对场地限制和设备安全问题，各类仿真软件的使用为解决课程实践问题提供了可选的手段。
当前虚拟仿真平台在各类课程中已得到广泛应用，虚拟样机及计算分析软件在机械原理类课程［3］、三维建模软件在机械设计类课程中都已普遍开展应用训练［4-5］，电工电子和PLC课程也通过仿真软件实现了实训多样化［6-7］。
虚拟仿真实训室建设实施方案
一、方案背景虚拟仿真实验教学中心是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物，更是实验教学的发展方向，重点是建设信息化实验教学资源。
依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，实现真实实验不具备或难以完成的教学功能，学生在虚拟环境中开展实验，达到所要求的认知与实践教学效果。
二、整体设计第一类为可远程控制的共享资源，主要为虚拟现实教学资源，构建了高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，包括播音、编导、新闻、广告四大门类的近20门课程。
这部分资源与电视演播实验室、电视采编实验室、高清非线性编辑网络实验室、电子技术实验室从资源配置上充分体现了虚拟结合，相互补充的原则，其中一部分课程可补充目前实践训练所缺乏的参与程度低、成本高的部分，例如摄像机拆卸与组装、复杂仪器的机械安装等课程；一部分课程可作为真实实训教学的训前准备课程，这部分课程可减少真实实训的高消耗，例如新闻摄影、电视摄像等课程。
第二类为软件共享资源，软件共享是利用仿真工具软件二次开发的纯数字仿真实验资源，不带有实物对象，例如舞台等大型设施的搭建与媒体运行的系统集成等内容。
另外，软件共享资源还有一类是集中了播音、编导、新闻、广告类各专业相关工具软件近20种，由学生自主进行相关课程的虚拟仿真实验，此类软件资源即可实现虚拟现实仿真资源（VR版本）又可与高清非线性编辑网络实验室联合，建立区域网络系统（PC版本）。
第三类为仪器共享资源，是虚拟仿真实验中有部分实物参与的半实物仿真系统，例如，在新闻摄影的仿真教学实验中，有虚拟控制器加实际对象的半实物仿真，有实际控制器加虚拟对象的半实物仿真，可实现诸如水下拍摄、直升机拍摄等多种复杂情况下的拍摄方式。
这部分为虚实结合资源，真实实验中不能实现的功能由虚拟部分实现，真实环境中可以实现的功能由实物对象实现。
三、架构设计针对整体方案设计要求，各类共享资源需配备完善的软件系统，而软件的知识数据管理是本方案中所有软件运行的数据基础保证。
虚拟仿真实训资源开发流程
虚拟仿真实训资源开发流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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虚拟仿真实训基地建设项目
虚拟仿真实训基地建设项目是当前教育领域的热门话题，随着信息技术的发展和教育改革的深化，虚拟仿真技术在实训教学中的应用愈发得到重视。
虚拟仿真实训基地的建设对于提升教学质量、培养学生的实践能力、改善教学方式具有重要意义。
本文将围绕虚拟仿真实训基地建设项目展开深入研究，探讨其意义、实施方案以及存在的问题与挑战。
一、虚拟仿真实训基地建设项目的意义虚拟仿真实训基地建设项目的意义主要体现在以下几个方面。
首先，虚拟仿真技术可以提供一个高度模拟真实情境的学习环境，为学生提供更加真实、身临其境的实践体验。
通过虚拟仿真实训基地，学生可以在模拟的实际工作场景中实践操作，锻炼实践能力，提高问题解决能力。
其次，虚拟仿真实训基地可以实现时间和空间的解耦，学生不再受限于实际的教学场地和时间，可以随时随地进行实践训练。
这种灵活的学习方式有利于提高学生的学习积极性和主动性。
再次，虚拟仿真实训基地可以为教师提供更加便利和精准的教学辅助工具，帮助教师更好地开展实践教学。
通过虚拟仿真技术，教师可以动态展示教学内容，激发学生的学习兴趣，提高教学效果。
梳理一下本文的重点，我们可以发现，虚拟仿真实训基地建设项目对于提升教学质量、培养学生的实践能力、改善教学方式具有重要意义。
二、虚拟仿真实训基地建设项目的实施方案虚拟仿真实训基地建设项目的实施方案需要考虑多个方面的因素。
首先是技术支持方面。
虚拟仿真技术作为一种高新技术，其应用需要依托一定的技术支持。
在虚拟仿真实训基地建设项目中，需要引入专业的虚拟仿真技术团队，为学校提供技术支持和培训，确保项目的顺利进行。
其次是硬件设施方面。
虚拟仿真实训基地建设需要配备相应的硬件设施，如计算机、仿真器材等。
学校需要根据实际情况确定硬件设施的配置方案，确保设施的稳定性和可靠性。
再次是教学资源方面。
虚拟仿真实训基地建设需要建立相应的教学资源库，包括虚拟仿真实训课程设计、教学方案、案例库等。
学校需要整合现有的教学资源，丰富虚拟仿真实训基地的教学内容，满足学生的学习需要。
第三代虚拟焊接综合仿真实训系统方案
7.1.7
可将学员列表中的自由设备添加到自己的教学组。可以修改登录密码、设置公差等级的具体参数。
7
可以向虚拟焊接设备发送任务；查看课程信息、任务信息、学生信息和成绩；对教师进行管理；分配虚拟焊接设备设备。管理员分为七个部分：设备监控、课程设计、任务设计、教师管理、学生管理、成绩管理和系统设置。
26)虚拟焊接仿真实训系统可在不浪费昂贵耗材的情况下，多次进行同一项训练。
27)系统配备视景眼镜，在不需要真实焊材和环境的情况下，可在视野中看到模拟的焊接作业环境和焊接效果，如焊接电弧、火花飞溅以及焊液从生成、流动到冷却的过程，并听到相应的声音，产生强烈的身临其境之感。
28)使用焊接模拟培训系统，任何焊接动作所对应的参数都能被跟踪、记录，学员可回放焊接过程；通过演练过程中参数的不同变化来对学员的焊接动作规范及焊接质量进行精确地分析，这些信息能由服务器进行处理，归档，便于对学员的学习过程进行跟踪。
8)
多层多道演练
支持三种焊接方法的多层多道演练
9)
教学辅助
工艺参数考核、智能专家帮助提示、焊接过程回放、观摩系统、焊接过程立体渲染
6
1)该系统适用于多种焊接类型，可模拟三种不同的焊机，其中包含：二氧化碳保护焊、焊条电弧焊、TIG氩弧焊。
2)该系统可进行多角度、全位置焊接演练。通过更换焊件，可模拟多种不同的焊接方式，例如平焊、立焊、横焊、仰焊等；适用于对接、T接等接头形式。
3
虚拟焊接系统的特点：
1、系统采用AR技术进行焊枪和工件的追踪，成本更低。
2、系统采用虚实交互的AR技术方式，相对于纯粹的虚拟现实交互，沉浸感更强。
3、系统整体设计相对体积小，方便移动便携。方便扩展到工业试焊领域。
基于mcgs和plcsim的虚拟教学实验平台的设计与实现
70
Sheji yu Fenxi◆设计与分析
东西向 南北向
状态
表1 交通灯PLC程序状态
绿灯 4 s
Hale Waihona Puke 黄灯 1 s红灯 5 s
红灯 5 s
绿灯 4 s
黄灯 1 s
S2
S3
S4
S5
关键词：PLCSim；MCGS；虚拟；教学实验平台
0 引言
随 着“中 国制 造 2025”计 划 的 实 施 ，国 家 制 造 业 正 在 由 粗 放式、人工操作的模式转向信息化、智能化，学生对PLC（可编 程逻辑控制器）技术的需求日益增强。PLC使用灵活的软件编 程 语 言 替 代 了 接 线和 设 备 种 类 繁 杂 的 控 制 电 路 ，在 各 行 业 中 应用广泛。作为机电一体化、自动化、现代电气工程及其自动 化、机械工程及其自动化的核心专业，PLC的系统学习是重中 之重。
MCGS开发软件分为三个版本：嵌入式版、通用版和网络 版。由于嵌入式版必须配合触摸屏使用，网络版的通用控件相 对较少，通用版运行在PC端，本设计选用通用版MCGS作为组 态 开 发 软 件 。 通 用 版 安 装 包 含 有 MCGSE组 态 环 境 和 MCGSE 模拟运行环境两部分，MCGSE组态环境进行PLC设备组态、通 信 配 置 、界 面 组 态 和 数 据 交 互 设 计 ，MCGSE 运 行 环 境 用 来 运 行MCGSE组态环境开发好的组态程序。 2.4 数据的桥接
S7-PLCSim是 可 以 对 编 写 的 PLC 程 序 进 行 仿 真 运 行 的 虚
图2 NetToPLCsim运行界面
基于.NET的软件虚拟实训系统的设计与实现
根 据使 用 系统 的 角色 和权 限 不 同， 页面划 分 成３ 独立 的 部分 ：学 生 个
专 用页 面 、教师 专 用页 面及 管理 员专 用 页面 ，分 别进 行开 发 。另外 ，通 知 公 告部分 ，虽 属于 公共 页面 ，但不 同角色 的使 用权 限不 同。 ２２ 系统 安全性 ． 安全 性对 于辅 助教 学 系统尤 为重 要 ，后 台数据 中存储 了大 量 的重要信
重 要 ，建 立逻 辑清 晰 的页面 结构 有助 于 开发 和维 护 。系统 的页 砸整 体组 织
如 图２ 所示 。
期 ，才 能适应 真 正 的项 目开 发工 作 ，所 以针 对高 校计 算机 专 业 的这一 教 学
特 点 ，依 托现 有 的 网络技 术 ，搭 建软 件项 目开发 系统 的虚 拟 实训 环境 ，对 在 校大 学 生进行 项 目开发 的培养 。
学 资源 库 的建 设 （ 按照 一 定 的知识 点 组织起 来 的 自成 体系 又能 独立 使用 、
有 利于 辅助 教师 教 学 、又有 利 于学 生进 行项 目开发 的课 件 ）和 对教 学 资源 管 理系统 的 管理 。 （ ） 教师 指 导子 系 统 ：该 子 系 统 向用 户 提 供 丰 富 的项 目开发 版 块 ２ （ 根据 所 使用 的编 程语 言 划分 如ｃ 、 ｊｖ等 ），在 每个 版块 的项 目经理 公 ＃ ａａ 告 栏 中， 教师可 以发布 信 息 ，安排 学 生的 实训 任务 和 实训进 度 。通 过简 洁
微 软开 发 的．Ｅ 平 台为 开发 高效 率 、高伸缩 性 的应 用程 序提 供 了一个 ＮＴ 相 对 简单 的解 决 方案 。基 于 ．Ｅ 构 建 软件 虚拟 实 训 的网络 辅助 教 学系 统 ， ＮＴ
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虚拟项目化实训系统的设计与实现杨 征，王 利，华 卫（泸州职业技术学院信息工程系，四川泸州 ６４６００５）摘 要：利用现有的计算机网络实训室的硬件环境，构建了虚拟项目化实训系统。
项目化实训系统能够为基于工作过程的项目化实践教学提供实施环境与手段。
将虚拟化技术所提供的虚拟机和虚拟机快照功能用于创建项目化实训所需的虚拟工作场景，并将虚拟化技术和Ｗｅｂ技术相结合。
通过实践教学的检验，证明了虚拟项目化实训系统能够切实提高项目化实践教学的教学质量。
关键词：项目化实训；虚拟场景；实训系统；ＶＭｗａｒｅＷｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ中图分类号：ＴＰ３９１．９ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２‐４９５６（２０１４）８‐０１１０‐０４ＤｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｖｉｒｔｕａｌｉｚｅｄｐｒｏｊｅｃｔｉｚｅｄｔｒａｉｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍＹａｎｇＺｈｅｎｇ，ＷａｎｇＬｉ，ＨｕａＷｅｉ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬｕｚｈｏｕＶｏｃａｔｉｏｎａｌ＆ＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ，Ｌｕｚｈｏｕ６４６００５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｖｉｒｔｕａｌｐｒｏｊｅｃｔｉｚｅｄｔｒａｉｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍｈａｓｂｅｅｎｂｕｉｌｔｂｙｍａｋｉｎｇｕｓｅｏｆｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆｅｘｉｓｔｉｎｇｃｏｍｐｕｔｅｒｎｅｔｗｏｒｋｔｒａｉｎｉｎｇｒｏｏｍｓｔｏｐｒｏｖｉｄｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｍｅａｎｓｆｏｒｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｉｚｅｄｐｒａｃｔｉｃｅｔｅａｃｈｉｎｇｂａｓｅｏｎｔｈｅｗｏｒｋｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｕｓｅｓｔｈｅｖｉｒｔｕａｌｍａｃｈｉｎｅｗｉｔｈｉｔｓｓｎａｐｓｈｏｔｆｅａｔｕｒｅｐｒｏｖｉｄｅｄｂｙｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｃｒｅａｔｅｖｉｒｔｕａｌｗｏｒｋｉｎｇｓｃｅｎａｒｉｏｓｎｅｅｄｅｄｂｙｐｒｏｊｅｃｔｉｚｅｄｔｒａｉｎｉｎｇ，ａｎｄｃｏｍｂｉｎｅｓｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｉｔｈＷｅｂｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｐｒａｃｔｉｃｅｈａｓｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｐｒｏｊｅｃｔｉｚｅｄｐｒａｃｔｉｃａｌｔｅａｃｈｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｏｊｅｃｔｉｚｅｄｔｒａｉｎｉｎｇ；ｖｉｒｔｕａｌｓｃｅｎｅ；ｔｒａｉｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；ＶＭｗａｒｅＷｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ收稿日期：２０１４‐０１‐０６基金项目：教育部专项课题（ＥＪＡ０７０２５４６１）；泸州市科技局计划资助项目（２００９‐Ｓ‐２１（５／７））作者简介：杨征（１９７９—），男，四川泸州，硕士，讲师，教研室主任，研究方向为虚拟化技术、云计算和计算机教育．Ｅ‐ｍａｉｌ：ｙｚ２００７１０１５２２＠１２６．ｃｏｍ 在高职教育教学改革中，基于工作过程的项目化教学法是目前教学改革研究与实践的一个热点；而实现真实工作情景在教学过程中的仿真再现，是项目化教学实施过程中的一个关键问题。
虚拟化信息技术为解决这个问题提供了一种新的手段。
采用虚拟化技术模拟和仿真企业生产岗位情景，培养学生的专业技能和职业素质，是提高学生综合能力的有效途径［１］。
利用虚拟化技术建立一个仿真真实工作过程的项目化实训系统，可以为项目化教学的开展提供一个教学平台。
１ 虚拟项目化实训系统的研究背景１．１ 建设基于生产环境的实训系统在学校中建立真实的生产系统作为实训平台，是基于工作过程的项目化教学最早采用的方法［２］。
这种实现方法的优点在于实训系统与真实的生产系统是一致的，生产场景可以真实地映射到实训工作流程中。
由于利用了现有的生产环境，无需另行搭建专门的实训环境，可以节省成本。
这种做法的缺陷在于：（１）生产环境下的实训系统是有生产任务的，因此，实训项目中的一些自主性或者有潜在破坏性结果的工作环节将无法实施；（２）在生产环境下的实训系统中进行实训情景的设计与实施是比较困难的，因为生产的运行状态会对实训情景的实现作出诸多限制；（３）学校内生产环境下的实训系统的容量有限，如果参加实训项目的学生人数过多，则每个人的平均训练时间会大幅度减少。
１．２ 建设专用的项目化实训系统通过对真实工作过程的抽象与简化，可以在实验实训室环境中搭建项目化实训系统。
这样的实训系统通常是为某个真实工作岗位的工作流程而设计的，例如：企业资源计划（ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｒｅｓｏｕｒｃｅｐｌａｎ，ＥＲＰ）实训室、客户关系管理（ｃｕｓｔｏｍｅｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｍａｎａｇｅ‐ｍｅｎｔ，ＣＲＭ）实训室、服务器管理实训室等。
这种实现ＩＳＳＮ１００２－４９５６ＣＮ１１－２０３４／Ｔ 实 验 技 术 与 管 理ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔ 第３１卷 第８期 ２０１４年８月Ｖｏｌ．３１ Ｎｏ．８ Ａｕｇ．２０１４方法的优点在于能够提供足够多的实训工位，能够实现对岗位工作流程的模拟，能够让学生进行自主实训。
这种实现方法的缺陷在于：（１）针对不同的工种设置专业的项目化实训室，这些实训室的硬件系统构成是相似甚至相同的，存在重复建设和浪费；（２）实训系统的软硬件购置成本高，如果只能适应单一工种的项目实训，则其利用率低；（３）在这种实训系统中重现实际工作中的场景需要比较繁琐的配置，运行效率低。
１．３ 虚拟化技术在实践教学中的应用与进展虚拟化技术能够在一个物理计算机平台上虚拟出一个或者多个虚拟的计算机系统，即虚拟机。
虚拟机具有很多物理计算机所不具备的特殊功能，如硬件无关、可复制、以文件方式保存、以快照方式保存状态等［３］。
虚拟化技术在实验实训领域的应用主要有以下几个方面。
（１）基于计算机硬件的实验实训环境设计，这些实训项目需要有硬件系统支持，且实训操作可能带有一定的破坏性［４］。
（２）基于复杂网络的虚拟化实训系统的应用。
虚拟机不仅能够提供虚拟的计算机系统，还能够提供虚拟机网络，可以在同一物理计算机系统上构建出多台虚拟计算机，构成虚拟网络系统，而且能够实现与真实网络相同的运行流程。
这一特性为实现网络技术实验实训提供了条件［５‐６］。
同时，虚拟机还可以同诸如ＧＮＳ３、ＥＮＳＰ等网络设备模拟器软件结合，在同一物理计算机平台上构建复杂网络实验环境［７‐８］。
（３）基于虚拟化技术构建网络安全实验环境。
通过虚拟机和虚拟网络能够实现网络攻防、入侵检测、主机加固等安全技术的实践训练［９］。
目前，虚拟化技术在计算机专业实验实训教学中应用得比较多，主要的应用是基于虚拟化技术的特性来搭建实验环境。
可以通过深入挖掘虚拟机技术的应用潜力，拓宽其可用的专业领域，加深应用的深度。
２ 基于虚拟化技术的项目化实训系统设计２．１ 虚拟项目化实训系统的构建基于工作过程的项目化课程开发包括３个步骤：（１）工作任务与职业能力分析；（２）项目化课程的设计；（３）教学情境的设计［１０］。
项目化实训系统是工作情境再现和课程实践实施的载体，是项目化课程开发中的一个重要部分。
项目化实训系统的设计应遵循以下原则：（１）能够实现或者模拟实现工作过程中的各个操作步骤；（２）能够实现工作场景的再现和工作状态、工作结果的保存；（３）能够提供多种使用方式以适应不同的教学模式。
虚拟项目化实训系统由物理硬件层、支撑软件层、虚拟场景层构成，其结构如图１所示。
物理硬件层：虚拟化实训系统的硬件平台可以采用传统的网络实训室的硬件平台，主要包括教学服务器、学生实训计算机和局域网络。
支撑软件层：服务器端的支撑软件由Ｗｅｂ服务器图１ 虚拟项目化实训系统架构图１１１杨 征，等：虚拟项目化实训系统的设计与实现软件构成，将实训项目以Ｗｅｂ服务的方式发布在网络上，既可用于课堂实训的教学模式，也可以用于学生自主实训的教学模式。
学生端的支撑软件由虚拟机管理软件构成，通过在学生实训计算机上安装虚拟机管理器软件，创建实训系统的虚拟机模板和虚拟网络模版。
虚拟工作场景：虚拟工作场景是对实训工作流程中的工作场景的虚拟化实现。
学生能够在虚拟工作场景中完成与真实工作场景中相同或者相似的工作任务。
虚拟工作场景可以用虚拟机快照［１１］的方式保存在宿主计算机上，通过加载快照的方式实现场景的搭建和状态还原。
２．２ 利用虚拟机快照实现项目情景的快速切换虚拟机快照技术能够在物理计算机上快速切换虚拟机系统的运行状态。
利用虚拟机快照的技术特性，可以将工作过程中某时刻的运行场景保存为虚拟机快照；多台虚拟机之间的快照相配合，可以构成整个工作流程的运行场景（见图２）。
利用虚拟机快照功能可以实现实训场景的快速部署和变换，满足不同实训项目的需要。
学生也可以利用虚拟机快照自行搭建不同实训场景，实现自主学习。
学生实训操作的结果也可用虚拟机快照的方式保存在宿主计算机中。
图２ 使用快照映射工作场景２．３ 虚拟项目化实训系统的运行流程基于工作过程的项目化实训工作流程包括：项目任务的分解、工作情景的建立、实训操作、操作结果的检验等。
在虚拟项目化实训系统中开展项目化实训的过程参见图３。
３ 基于ＶＭｗａｒｅＷｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ实现虚拟化实训系统３．１ 物理硬件层利用现有的计算机网络实训室的硬件环境作为虚拟化实训室的物理硬件平台，主要配置如下：（１）教学服务器１台：ＣＰＵ为ＸｅｏｎＸ５６６０，频率２．８ＧＨｚ；８ＧＢＤＤＲ３内存；４块容量为１９２ＧＢ的ＳＣＳＩ硬盘；４块１Ｇｂｉｔ／ｓ网卡；（２）学生实训计算机４０套：ＣＰＵ为ＩｎｔｅｌＣｏｒｅ２图３ 实训系统的工作流程图犻３２３２４０；４犌犅内存；１块容量为５００ＧＢ的ＳＡＴＡ硬盘；１块１Ｇｂｉｔ／ｓ网卡；（３）内部局域网络１套：１００Ｍｂｉｔ／ｓ快速以太网。
３．２ 支撑软件层在教学服务器上安装Ｗｅｂ服务器软件和数据库服务器软件，将实训项目制作成Ｗｅｂ应用程序发布到Ｗｅｂ服务器上。
利用ＡＪＡＸ等Ｗｅｂ开发技术，为Ｗｅｂ应用程序提供良好的交互功能，实现实训项目的发布、结果保存以及成绩评定等。
在学生实训计算机上安装ＶＭｗａｒｅＷｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ虚拟机管理软件，建立虚拟机管理控制台［１２］。
利用ＶＭｗａｒｅＷｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ在宿主计算机上创建虚拟机模板和虚拟网络模板。
利用这些虚拟机和虚拟网络的模板可以建立实训项目中所需要的虚拟硬件环境。
３．３ 虚拟场景层每一个实训课程包含若干实训项目，每一个实训项目由若干个虚拟场景来组成，这样形成了一个实训场景的树形结构。
在用ＶＭｗａｒｅＷｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ创建的每一个虚拟机模板上，可以创建一个运行状态快照的树形结构，所有虚拟机的快照形成一个树林结构。
因此，每个实训项目的虚拟场景对应虚拟机模板中一个虚拟机的某个快照，形成一个映射关系。