模擬電子技術虛擬實驗設計及應用研究

【摘要】隨著計算機不斷的更新及網絡技術逐步提高，模擬電子技術也取得了廣闊的發展前景。模擬電子技術的虛擬實驗系統具有成本低、效率高、更新升級方便快捷等特點。模擬電子技術虛擬實驗平臺主要由信息維護、報告管理、虛擬實驗、統計評價四個模塊構成。模擬電子技術虛擬實驗經常被廣大的高等院校使用，它可以統計學生的成績，記錄教師的點評，學生可以通過模擬電子技術虛擬實驗提交報告，同時有助于學生實驗學習，提高學生的學習興趣。

【關鍵詞】模擬電子技術虛擬實驗設計應用

現代科技的不斷進步，為模擬電子技術的提高和完善創造了條件，模擬電子技術的逐步成熟，使模擬電子技術更為廣泛被使用。目前，大多虛擬實驗環境采用的都是模擬電子技術，也就是對計算機系統的虛擬實驗的應用。像模擬程序、工具、參考資料及實驗單元在實驗過程中都會有所應用，模擬電子技術虛擬實驗會讓實驗者有種置身真實環境中的感覺，提高實驗的效率，順利的完成實驗。模擬電子技術虛擬實驗主要是通過計算機技術、網絡技術、仿真技術等手段的結合，提高實驗者的興趣與實驗的真實度，可以用作網上的實驗開發及網上交流等，現在多被廣大的高等院校應用。

一、模擬電子技術虛擬實驗開發的必要性

模擬電子技術虛擬實驗平臺有著廣泛的應用，可以有效的推動農業、工業、經濟等的發展，目前，運用較多的就屬在高等教育系統中的應用。通過調查研究發現，在學校的實驗室教學中，存在著很多問題，比如，學生對儀器的掌握不夠好，學生往往缺乏強化的練習，沒能夠熟練的掌握儀器的原理，不能夠熟練的應用。實驗接線的水平不高，這直接就導致了實驗結果的正確與否。排除故障的能力較差，若出現實驗結果錯誤的情況，學生不愿去一步步的排除發生錯誤的故障，即使有些原因很簡單，但是學生還是不能很快的找出導致錯誤的原因[1]。對實驗的原理認識不清，不能做到扎實的掌握，在實驗中不能聯系實際，造成盲目的照搬課本，不知道自己所做實驗的原理和結論，只是走形式的做一遍。動手能力差，對常用的實驗電子器件、電子儀器、實驗方法等都比較陌生，不能夠熟練的操作和應用。

在實驗室教學的基礎上，模擬電子技術虛擬實驗網絡平臺可以起到更好的完善與補充的作用。這種新型的網上虛擬實驗教學模式可以解決實驗室教學中出現的問題，并且還可以解決在教學中出現的教學經費的緊張、實驗室實驗設備陳舊等問題。更重要的是提高了學生學習的熱情，增加了學生學習的積極性，容易使學生理解和加深實驗的內容及結果。從而，有效的提高了教學的質量。隨著模擬電子技術虛擬實驗平臺的建立與逐步的成熟，網絡虛擬教學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，一些高校可以建立本校的模擬電子技術虛擬實驗平臺，然后基于此利用知名高校的教學模式及方法，這樣就會提高教學資源的利用率，從而，達到提高教學質量的目的[2]。

二、模擬電子技術虛擬實驗的設計及應用

下面所描述的模擬電子技術虛擬實驗網絡平臺是基于高校教育開發的，主要是改善實驗教學的效果，提高教學的質量為目標。此虛擬實驗網絡平臺包括信息維護、報告管理、虛擬實驗及統計評價四個模塊。

信息模塊包括學生管理、添加實驗、啟動實驗、刪除實驗四部分，這個模塊主要是對學生及實驗的管理。報告管理模塊主要是學生實驗報告的電子形式。虛擬實驗模塊是模擬電子技術的網絡實驗，在這里可以進行實驗，然后錄入實驗的結果。最后使統計評價模塊，其包括操作統計和教師點評，操作統計是根據學生的實驗自動生成的，教師可以根據統計的結果對學生的實驗進行點評。

1.信息維護模塊。此功能模塊主要是對學生信息的統一管理，學生的信息包括學生的姓名、學號、院系班級等。一般會采用固定的用戶名進行系統的使用，其中多為學生的學號，這樣方便使用并且不會重復。在此模塊中，系統的管理人員可以對學生的信息進行管理，主要是對學生實驗內容、過程及結果等數據進行管理。系統管理員可以學生的實驗信息進行添加、刪除或者是修改。

2.報告管理模塊。此模塊主要是學生提交的電子版的實驗報告，教師可以通過學生提交的實驗報告對學生的實驗進行瀏覽，查看學生的實驗是否符合標準，有沒有哪個步驟出錯，或者遺漏、顛倒某些試驗程序[3]。通過對這個模塊的瀏覽，可以清晰的了解學生實驗的全過程。

3.虛擬實驗模塊。這就是實驗室實驗通過電子技術在網路中的虛擬化，這個模塊包括實驗的所有步驟，并且都會通過電子技術在網絡中顯示出來，只需要運用鼠標和鍵盤就可以操作整個實驗，如果哪個步驟錯誤，系統會第一時間顯示實驗錯誤，以便及時修改，方便查找和操作。學生可以通過鼠標來完成實驗的連線部分，連線完成后，會錄入系統，系統會自動判斷連線是否正確，如果錯誤，會給出相應的提示。系統會保存學生的操作程序，這樣方便教師的查看和教學，能夠發現學生容易在哪個程序中出錯，可以及時發現問題，解決問題[4]。

4.統計評價模塊。統計評價模塊包括學生的成績計算和教師的點評。統計評價模塊是通過教師事先錄入的實驗步驟及實驗結果和學生實驗的步驟及結果相參照，然后自動的給出實驗的成績。這時，教師通過學生的實驗給出相應的評價和建議。教師可以通過模塊對學生的實驗進行觀摩，查看學生在實驗過程中會發生什么錯誤，然后做統一的講解，這樣會及時的改正和提高。

三、模擬電子技術虛擬實驗平臺的優勢

模擬電子技術虛擬實驗可以有效的實現實驗教學的管理與指導，與傳統的實驗室試驗相比，具有效率高、成本低、易操作等特點。并且容易激發學生的熱情，提高學生的興趣，從而，使教學的效率與質量得以有效地提升[5]。具體優勢如下：（1）擺脫了實驗室實驗的時間限制和空間限制。作為網絡實驗平臺，可以提供實驗者自由進入平臺操作的時間和空間，并且可以多人共同的實驗，能夠做到資源的共享。（2）有效的減少了實驗設備的損耗，節省了實驗的經費。虛擬實驗平臺不用真實的實驗室，節約了實驗設備的購買費用，同時，也不用對試驗設備進行維修和保護。（3）實驗操作更為安全快捷。利用虛擬的網絡電子技術平臺，可以有效避免實驗室錯誤實驗帶來的傷害，尤其是對人身和建筑的損傷。這樣就能夠更安心的做實驗，不用擔心實驗帶來的安全問題。（4）提高了實驗熱情，培養了創新意識。虛擬網絡的實驗平臺擺脫了傳統實驗室實驗的束縛，可以在網絡中多次進行實驗，方便深入的研究和學習，不用考慮設備的數量和損壞。

四、結束語

模擬電子技術虛擬實驗可以有效的提高科研創新和實際工作能力，促進理論和實踐的結合，激發實驗的熱情和興趣。對教育、科技、工農業的發展都有著重大的推進作用。同時，模擬電子技術也在不斷的更新改進，可以更好的為社會服務。

參考文獻

[1]陳棟.建設模擬電子技術虛擬實驗室[J].科技傳播. 2010（23）

[2]李升源，劉宏，周克良，肖發遠，黃朝志.電工電子虛擬實驗與真實實驗的互補性[J].實驗技術與管理. 2010（04）

[3]孫俊卿.基于虛擬實驗的模擬電子技術教學方法研究[J].中國現代教育裝備. 2008（10）

[4]許燕青，金平，馬草原.模擬電子技術網絡虛擬實驗平臺[J].實驗技術與管理. 2007（10）

[5]胡建明. EDA在模擬電子技術課程教學中的應用[J].科學咨詢（決策管理）. 2008（02）