模擬電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究

【摘要】隨著計(jì)算機(jī)不斷的更新及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐步提高，模擬電子技術(shù)也取得了廣闊的發(fā)展前景。模擬電子技術(shù)的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有成本低、效率高、更新升級(jí)方便快捷等特點(diǎn)。模擬電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要由信息維護(hù)、報(bào)告管理、虛擬實(shí)驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)四個(gè)模塊構(gòu)成。模擬電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)經(jīng)常被廣大的高等院校使用，它可以統(tǒng)計(jì)學(xué)生的成績(jī)，記錄教師的點(diǎn)評(píng)，學(xué)生可以通過模擬電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)提交報(bào)告，同時(shí)有助于學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

【關(guān)鍵詞】模擬電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)用

現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步，為模擬電子技術(shù)的提高和完善創(chuàng)造了條件，模擬電子技術(shù)的逐步成熟，使模擬電子技術(shù)更為廣泛被使用。目前，大多虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境采用的都是模擬電子技術(shù)，也就是對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的虛擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用。像模擬程序、工具、參考資料及實(shí)驗(yàn)單元在實(shí)驗(yàn)過程中都會(huì)有所應(yīng)用，模擬電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)會(huì)讓實(shí)驗(yàn)者有種置身真實(shí)環(huán)境中的感覺，提高實(shí)驗(yàn)的效率，順利的完成實(shí)驗(yàn)。模擬電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)主要是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、仿真技術(shù)等手段的結(jié)合，提高實(shí)驗(yàn)者的興趣與實(shí)驗(yàn)的真實(shí)度，可以用作網(wǎng)上的實(shí)驗(yàn)開發(fā)及網(wǎng)上交流等，現(xiàn)在多被廣大的高等院校應(yīng)用。

一、模擬電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)開發(fā)的必要性

模擬電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)有著廣泛的應(yīng)用，可以有效的推動(dòng)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、經(jīng)濟(jì)等的發(fā)展，目前，運(yùn)用較多的就屬在高等教育系統(tǒng)中的應(yīng)用。通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)中，存在著很多問題，比如，學(xué)生對(duì)儀器的掌握不夠好，學(xué)生往往缺乏強(qiáng)化的練習(xí)，沒能夠熟練的掌握儀器的原理，不能夠熟練的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)接線的水平不高，這直接就導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確與否。排除故障的能力較差，若出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果錯(cuò)誤的情況，學(xué)生不愿去一步步的排除發(fā)生錯(cuò)誤的故障，即使有些原因很簡(jiǎn)單，但是學(xué)生還是不能很快的找出導(dǎo)致錯(cuò)誤的原因[1]。對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理認(rèn)識(shí)不清，不能做到扎實(shí)的掌握，在實(shí)驗(yàn)中不能聯(lián)系實(shí)際，造成盲目的照搬課本，不知道自己所做實(shí)驗(yàn)的原理和結(jié)論，只是走形式的做一遍。動(dòng)手能力差，對(duì)常用的實(shí)驗(yàn)電子器件、電子儀器、實(shí)驗(yàn)方法等都比較陌生，不能夠熟練的操作和應(yīng)用。

在實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的基礎(chǔ)上，模擬電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)可以起到更好的完善與補(bǔ)充的作用。這種新型的網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式可以解決實(shí)驗(yàn)室教學(xué)中出現(xiàn)的問題，并且還可以解決在教學(xué)中出現(xiàn)的教學(xué)經(jīng)費(fèi)的緊張、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊等問題。更重要的是提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，容易使學(xué)生理解和加深實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容及結(jié)果。從而，有效的提高了教學(xué)的質(zhì)量。隨著模擬電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建立與逐步的成熟，網(wǎng)絡(luò)虛擬教學(xué)有了更為廣闊的推廣，這極大的方便了高校間的資源的共享，一些高?？梢越⒈拘５哪M電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，然后基于此利用知名高校的教學(xué)模式及方法，這樣就會(huì)提高教學(xué)資源的利用率，從而，達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的[2]。

二、模擬電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

下面所描述的模擬電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)是基于高校教育開發(fā)的，主要是改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，提高教學(xué)的質(zhì)量為目標(biāo)。此虛擬實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)包括信息維護(hù)、報(bào)告管理、虛擬實(shí)驗(yàn)及統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)四個(gè)模塊。

信息模塊包括學(xué)生管理、添加實(shí)驗(yàn)、啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)、刪除實(shí)驗(yàn)四部分，這個(gè)模塊主要是對(duì)學(xué)生及實(shí)驗(yàn)的管理。報(bào)告管理模塊主要是學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的電子形式。虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)K是模擬電子技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，在這里可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后錄入實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。最后使統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)模塊，其包括操作統(tǒng)計(jì)和教師點(diǎn)評(píng)，操作統(tǒng)計(jì)是根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)自動(dòng)生成的，教師可以根據(jù)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。

1.信息維護(hù)模塊。此功能模塊主要是對(duì)學(xué)生信息的統(tǒng)一管理，學(xué)生的信息包括學(xué)生的姓名、學(xué)號(hào)、院系班級(jí)等。一般會(huì)采用固定的用戶名進(jìn)行系統(tǒng)的使用，其中多為學(xué)生的學(xué)號(hào)，這樣方便使用并且不會(huì)重復(fù)。在此模塊中，系統(tǒng)的管理人員可以對(duì)學(xué)生的信息進(jìn)行管理，主要是對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、過程及結(jié)果等數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。系統(tǒng)管理員可以學(xué)生的實(shí)驗(yàn)信息進(jìn)行添加、刪除或者是修改。

2.報(bào)告管理模塊。此模塊主要是學(xué)生提交的電子版的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師可以通過學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行瀏覽，查看學(xué)生的實(shí)驗(yàn)是否符合標(biāo)準(zhǔn)，有沒有哪個(gè)步驟出錯(cuò)，或者遺漏、顛倒某些試驗(yàn)程序[3]。通過對(duì)這個(gè)模塊的瀏覽，可以清晰的了解學(xué)生實(shí)驗(yàn)的全過程。

3.虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)K。這就是實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)通過電子技術(shù)在網(wǎng)路中的虛擬化，這個(gè)模塊包括實(shí)驗(yàn)的所有步驟，并且都會(huì)通過電子技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中顯示出來，只需要運(yùn)用鼠標(biāo)和鍵盤就可以操作整個(gè)實(shí)驗(yàn)，如果哪個(gè)步驟錯(cuò)誤，系統(tǒng)會(huì)第一時(shí)間顯示實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤，以便及時(shí)修改，方便查找和操作。學(xué)生可以通過鼠標(biāo)來完成實(shí)驗(yàn)的連線部分，連線完成后，會(huì)錄入系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)判斷連線是否正確，如果錯(cuò)誤，會(huì)給出相應(yīng)的提示。系統(tǒng)會(huì)保存學(xué)生的操作程序，這樣方便教師的查看和教學(xué)，能夠發(fā)現(xiàn)學(xué)生容易在哪個(gè)程序中出錯(cuò)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，解決問題[4]。

4.統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)模塊。統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)模塊包括學(xué)生的成績(jī)計(jì)算和教師的點(diǎn)評(píng)。統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)模塊是通過教師事先錄入的實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)結(jié)果和學(xué)生實(shí)驗(yàn)的步驟及結(jié)果相參照，然后自動(dòng)的給出實(shí)驗(yàn)的成績(jī)。這時(shí)，教師通過學(xué)生的實(shí)驗(yàn)給出相應(yīng)的評(píng)價(jià)和建議。教師可以通過模塊對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀摩，查看學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)發(fā)生什么錯(cuò)誤，然后做統(tǒng)一的講解，這樣會(huì)及時(shí)的改正和提高。

三、模擬電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)

模擬電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)可以有效的實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理與指導(dǎo)，與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)相比，具有效率高、成本低、易操作等特點(diǎn)。并且容易激發(fā)學(xué)生的熱情，提高學(xué)生的興趣，從而，使教學(xué)的效率與質(zhì)量得以有效地提升[5]。具體優(yōu)勢(shì)如下：（1）擺脫了實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的時(shí)間限制和空間限制。作為網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以提供實(shí)驗(yàn)者自由進(jìn)入平臺(tái)操作的時(shí)間和空間，并且可以多人共同的實(shí)驗(yàn)，能夠做到資源的共享。（2）有效的減少了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的損耗，節(jié)省了實(shí)驗(yàn)的經(jīng)費(fèi)。虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)不用真實(shí)的實(shí)驗(yàn)室，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的購(gòu)買費(fèi)用，同時(shí)，也不用對(duì)試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行維修和保護(hù)。（3）實(shí)驗(yàn)操作更為安全快捷。利用虛擬的網(wǎng)絡(luò)電子技術(shù)平臺(tái)，可以有效避免實(shí)驗(yàn)室錯(cuò)誤實(shí)驗(yàn)帶來的傷害，尤其是對(duì)人身和建筑的損傷。這樣就能夠更安心的做實(shí)驗(yàn)，不用擔(dān)心實(shí)驗(yàn)帶來的安全問題。（4）提高了實(shí)驗(yàn)熱情，培養(yǎng)了創(chuàng)新意識(shí)。虛擬網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)擺脫了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的束縛，可以在網(wǎng)絡(luò)中多次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，方便深入的研究和學(xué)習(xí)，不用考慮設(shè)備的數(shù)量和損壞。

四、結(jié)束語

模擬電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)可以有效的提高科研創(chuàng)新和實(shí)際工作能力，促進(jìn)理論和實(shí)踐的結(jié)合，激發(fā)實(shí)驗(yàn)的熱情和興趣。對(duì)教育、科技、工農(nóng)業(yè)的發(fā)展都有著重大的推進(jìn)作用。同時(shí)，模擬電子技術(shù)也在不斷的更新改進(jìn)，可以更好的為社會(huì)服務(wù)。

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