高原交通運輸工程仿真實驗教學項目是西藏大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：高原交通運輸工程仿真實驗教學項目
- 建設院校： 西藏大學
- 課程負責人： 顧興宇
- 授課教師：薄霧、王辛岩、李慶華、次仁歐珠
課程特色,課程目標,
課程特色
實驗方案設計思路:
(1)實驗方案設計思路:西藏大學作為西藏自治區唯一一所綜合性大學，工學屬於西藏大學的新興學科。企業對於該類型的專業畢業生要求較高，一般都需要較強的動手能力、實踐能力等。
①交通運輸專業人才工程實踐和創新能力培養的必然要求交通運輸專業具有顯著的工程套用特點，實踐性強，與運輸生產活動聯繫十分緊密。要求培養具有綜合運輸系統思想的創新性工程套用與研究型專業人才，具備交通運輸技術設備的運用操作能力、生產過程組織指揮和運營管理能力、設計和實施工程實驗能力、綜合運用專業基本理論和現代信息技術手段最佳化系統設計和過程管理的能力。
交通運輸系統是一個複雜大系統，生產過程具有多環節、超區域等特點，涉及設備數量龐大、種類繁多，操作人員崗位獨立、地域分散，需要各工種各環節協同配合，交通運輸專業技能訓練難以在實際的生產環境中完成。同時，運輸生產過程風險性高，高速運動狀態的運載工具一旦發生操作失誤，極易導致重大事故發生，不僅造成巨大的財產損失、人員傷亡和環境破壞，還會因運輸中斷造成路網運輸秩序的紊亂。學生在現場生產實踐和實習過程中沒有實際動手操作的可能性，導致學生對交通運輸設備運用、生產過程組織指揮等基本技能的掌握不足，融入實際運輸生產過程的時間較長。 再者，交通運輸事故的不可重複性要求學生實踐中只能通過事故的再現仿真，掌握事故發生和預防機理以及應急救授技能。因此， 解析具有“多環節、高風險、大信息量”特徵的交通運輸生產過程，構建高度仿真的實驗教學環境以彌.補現場實踐的不足，是交通運輸專業人才工程實踐和創新能力培養的必然要求。
②交通運輸科學技術與現代信息技術發展的必然產物
新技術、 新設備的大量運用，對學生專業技能的培養提出了更高的要求，為了縮短學生進入運輸生產工作崗位的適應時間及提高崗位勝任能力，以信息化交通運輸生產組織與管理系統為原型，通過原理抽象，運用虛擬現實、多媒體、人機互動等現代信息技術，構建高度仿真的實驗系統已成為人才培養的必然要求。交通運輸科學技術與現代信息技術的發展催生了 高水平交通運輸仿真實驗系統的建設，使搭建“全真”的交通運輸實驗環境成為現實。因此，建設交通運輸虛擬仿真實驗中心是交通運輸科學技術與現代信息技術發展的必然產物。
③實現優質實驗教學資源共享、西藏跨越式發展的的必然選擇
優質教育教學資源共享是當代高等教育現代化和國際化發展的大趨勢。利用交通運輸國家級實驗教學示範中心的優質教學資源，依託現代信息技術和網路技術，通過構建虛擬仿真實驗教學平台，能夠實現不同高校、專業的優質實驗教學資源共享，提高資源的利用效率，對於促進國內同類高校交通運輸人才培養質量的提高具有重要作用。同時，與交通運輸企業合作，利用企業的研發實力和實驗資源，構建校企資源共建共享平台，既可以滿足學校專業人才培養的需要，又能夠為行業在職人員專業技能實訓和業務能力的持續提升提供支持。
教學方法:
1.系統採用最新的計算機軟體和虛擬實驗過程的建模技術，為實驗教學模式的創新提供了平台支持。
2.虛擬仿真實驗教學系統能夠深入解剖實驗教學過程，要求學生必須在理解的基礎上通過思考才能正確操作，克服實體實驗中出現的盲目操作和走過場現象，大大提高實驗教學的質量和水平。
3.實驗過程各個參數可以在允許範圍內自行更改，使得每個學生和每次實驗操作所測得的正確結果不同，從根本上避免作弊。
4.虛擬仿真實驗給學生留有較大的選擇空間，學生可在這個環境中自行制定實驗方案、 調整實驗參數、 模擬真實的實驗過程。通過這一方式激發學生的學習熱情和創新精神，為大面積開設創新型和研究型實驗提供了良好的教學平台和教學環境。
評價體系:
傳統的實驗評價一 般都根據實驗報告，或者實驗結果數據進行評價，無法對實驗過程進行跟蹤和評價。虛擬仿真實驗教學平台要求能使用多媒體技術，對實驗過程行為進行截獲， 記錄下每次操作的行為，圖像，時間，並以流檔案存貯，教師能夠回放學生的每一操作過程，並對操作過程進行評價和指導(可輸入文字或者圖像)，學生通過回放教師的指導，針對性的改進實驗過程。同時要求平台具備將優秀學生的實驗過程直接轉化為實驗指導視頻的功能。
傳統教學的延伸與拓展:
虛擬化教學平台採用Web服務技術構建。但由於Web 服務的開放性，容易受到第三方竊取、篡改、偽裝、惡意欺騙、越權訪問、參數操控等安全攻擊。而且SQL注入、跨站腳本攻擊等頁面攻擊手段也層出不窮。針對這些問題，中心在虛擬實驗環境下建立虛擬仿真平台的安全機制，解決虛擬實驗過程 中遇到的各種安全問題，為學生和教師提供一個安全、可擴展、穩定而友好的虛擬實驗教學環境。虛擬實驗平台的總體安全框架包括安全攔截、身份認證、訪問控制、認證伺服器和套用伺服器。安全攔截主要包含安全過濾、安全審計、數據解密。身份認證包含身份管理和密鑰管理。訪問控制包含訪問控制列表和訪問控制策略。系統根據用戶登錄狀態，可以將訪問請求分為身份認證請求、已登錄用戶請求和未登錄用戶請求。身份認證功能只處理身份認證請求，是系統訪問控制的基礎，安全訪問控制只針對已通過認證的用戶，保證這些用戶授權後訪問平台內的虛擬實驗資源。其他訪問請求由訪問控制功能決定最終的訪問許可。安全攔截功能負責攔截所有的用戶訪問請求，其中，安全過濾功能負責過濾非法訪問請求，保證系統不受頁面安全攻擊。安全審計記錄所有的訪問請求，並詳細記錄每次訪問的IP位址、請求連線、參數、HTTP方法、用戶名等數據，為日後的安全日誌審查做好記錄。數據解密負責對加密數據進行解密，保證數據傳輸的安全性。認證伺服器對用戶認證的憑證進行管理，它存儲用戶的賬號密碼信息，指定用戶登錄算法，對用戶的數字證書進行統一管理。套用伺服器存儲敏感信息或資源，為用戶提供各種套用服務， 也就是最終需要被授權訪問的對象。系統的功能測試表明平台安全機制，有效實現虛擬實驗資源的授權訪問和安全傳輸，以確保遠程實驗的會話安全性，防止不安全訪問方法請求等高危行為。平台嚴格按照國家信息安全標準，通過硬體防火牆技術，入侵檢測技術，系統安全掃描，垃圾信息過濾，容災備份等一系列的軟硬體結合的解決方案來確保虛擬仿真實驗室的信息安全。
用戶許可權管理.
中心的“實驗教學信息與管理平台”具有較為完備的用戶身份管理、認證體系，提供用戶認證和許可權等級識別。該系統容許管理員添加多種用戶角色， 可為不同用戶群體定義不同的角色， 以方便內容定向的、多級別的、交叉式的用戶許可權管理系統。角色和用戶許可權的分配細化到結點和操作，嚴格限制越權操作。
網路管理和維護
中心的“實驗教學信息與管理平台”採用前後台動態管理的模式。後台提交的錄入資料可以暫時性保存，也可以提交後在前台網頁即時查看效果，方便網站內容的錄入和管理。後台網站資源的組織結構相對科學，內容的錄.入按層次來組織，方便加以定位並對網站內容進行日常管理和維護。
查殺病毒和信息過濾
中心的“實驗教學信息與管理平台” 具有網路防病毒、信息過濾和入侵檢測功能。該系統安全性較高， 對作業系統、資料庫伺服器、檔案系統的訪問支持嚴格的最低許可權分配，預防通過黑客手段獲取作業系統及資料庫的高級用戶許可權。系統對注入式攻擊採用統一的預防和過濾機制，確保攻擊者無法通過該方法入侵套用系統。此外通過限制執行檔的上傳，防止伺服器被植入木馬程式和其它網路病毒。在數據安全方面，中心的“實驗教學信息與管理平台”採用網路傳輸加密、信息過濾和機密數據保護三道安全螢幕障，關鍵數據採用MD5加密，關鍵組件採用獨有混淆加密技術。確保如資料庫連線字元串、密碼、許可驗證、Web Service接口等的關鍵參數在傳輸前後均為加密格式。平台開發公司通過內部原始碼審查制度，對階段性變更或重要版本發布的代碼進行審查，防止可能出現開發人員私下設定後門程式。以上種種舉措，極大地提高了該平台實施網路加密和信息過濾的功效。
課程目標
利用“211工程”建成的交通路面信息檢測車、交通行為安全仿真平台、交通信息採集設備等,為學生開出道路平面設計、駕駛適應性綜合分析評價實驗、線路行車計畫編制實驗等;利用西藏大學交通運輸鐵路方向專業與西南交通大學聯合辦學的"1+2+1"工程建成的高速公路調度指揮仿真平台、大型客運站作業仿真平台等,為學生開出高速公路調度指揮仿真實驗、編組站綜合自動化系統認知及操作實驗、鐵路客運站列車編組管理等實驗。通過“個性化實驗項目、重點實驗室向本科生開放、科技創新活動”等多方式、多渠道地將科研設備投入實驗教學,有效提高科研設備的利用率，更好地滿足實驗教學的要求。
