基于WEB的電子虛擬實驗平臺設計與應用研究

成小園 易杰 上饒職業技術學院

基于WEB的電子虛擬實驗平臺設計與應用研究

成小園 易杰 上饒職業技術學院

研究了一種基于WEB的電子虛擬實驗平臺設計和應用，該平臺采用Browser –server結構，以TCP/IP通訊協議進行通信，網絡數據庫采用SQL Server 2005，綜合應用JAVA和C++等工具開發設計，實現WEB環境下電工虛擬實驗、模擬電路虛擬實驗、數字電路虛擬實驗等功能，對高職電子類專業在線虛擬實驗教學具有顯著價值。

WEB環境 電子虛擬實驗平臺 Browser-server結構

1 虛擬實驗平臺結構概述

基于WEB的電子虛擬實驗平臺設計意在解決高職電子類專業實訓教學中存在的儀器損壞、實驗直觀性不強等問題，整個平臺運行在WEB環境下，采用Browser –server結構，以TCP/IP通訊協議進行通信，教師和學生擁有特定的登錄用戶名和密碼，教學中可以登錄WEB實驗平臺開展遠程實驗教學。在虛擬環境下實驗儀器、實驗數據、分析總結都可以實現遠程添加和監測，教學仿真度高，安全性好，具有很強的應用價值。

2 虛擬實驗平臺具體設計

2.1 服務器設計

本系統設計以Win2000 Advanced Server 作為服務器的操作系統，該系統具有良好的人機交互操作界面，安全性也更好，基于服務器架構下采用SQL Server 2005作為實驗網絡數據庫，并應用JAVA和C++等工具開發服務器的后臺管理體系。采用上述技術和模式設計系統服務器，能夠保證系統平臺上教學實驗數據的安全性和應用便捷性。

2.2 客戶端設計

客戶端是師生進行在線虛擬實驗教學的主要平臺，主要采用WEB技術構建，具體來說，以ASP、JSP等技術創建實驗頁面，師生可通過用戶名及密碼登錄，在虛擬環境下開展實驗教學。此外，將Multisim虛擬仿真軟件資源庫整合到本系統的實驗數據庫中，借助Multisim軟件中豐富的虛擬電子元件和仿真功能為本系統提供在線實驗資源，如此一來省去了繁瑣的系統實驗元件及功能開發環節，大大提升了平臺設計和應用的效率。

3 虛擬實驗平臺教學功能

3.1 電工虛擬實驗

電工虛擬實驗是本平臺的主要教學功能，借助WEB電子虛擬實驗系統，電工虛擬實驗的項目主要包含：電路基礎理論知識驗證實驗、電路串并聯實驗、基爾霍夫定律驗證實驗、RLC移相電路實驗、戴維寧電路實驗等，要求學生能夠掌握運用虛擬實驗平臺進行上述實驗的在線操作，記錄實驗數據，并與教師進行在線交流。在實際教學前教師應先為學生講授Multisim仿真軟件的應用方法，在學生掌握應用Multisim軟件進行電工仿真實驗的基礎上，引導學生登錄WEB電子虛擬實驗平臺進行學習，以提升教學的效率。

3.2 模擬電路虛擬實驗

模擬電路虛擬實驗也是本平臺的另一個教學功能，基于WEB電子虛擬實驗系統，師生可以登錄平臺進行關于模擬電路課程中經典實訓項目的在線教學，主要的實驗項目包含：二極管檢測虛擬實驗、三極管放大特性驗證虛擬實驗、共射極放大電路虛擬實驗等，在WEB環境下的模擬電路虛擬實驗不僅能夠實現在線操作，還能夠實現實驗數據的圖表展示和在線共享，具體教學中教師可將教學班學生分為若干小組，要求各小組進行自主探究實驗，在實驗結束后可以通過系統平臺發布和分享自己的實驗報表數據，圍繞實驗的有效性進行在線探討。

3.3 數字電路虛擬實驗

數字電路也是高職電子類專業的一門主干課程，在WEB電子虛擬實驗環境下，能夠開展的數字電路的虛擬實驗項目包含：數字邏輯器件測試項目、組合邏輯電路搭建測試項目、555定時器電路搭建測試、時序邏輯電路測試等，此外還可以借助虛擬實驗平臺中豐富的數字邏輯電路元器件和模塊電路，搭建復雜的數字電路系統，如：搶答器電路系統、密碼鎖電路系統、水位監控報警電路系統等，在實訓教學中，教師應充分為學生講解系統的數字電路虛擬實驗教學功能，引導學生掌握通過小組合作、自主探究、在線分享等形式學會運用虛擬實驗平臺進行在線實驗學習的技能。

4 虛擬實驗平臺教學應用價值

基于WEB的電子虛擬實驗平臺具有強大的交互性在線教學功能，借助該平臺進行高職電子類專業的在線虛擬教學具有十分顯著的教學價值，一方面，實現對理論教學的輔助。借助虛擬實驗平臺開展教學，學生能夠通過參與在線實訓有效地掌握課堂所學的理論知識，且平臺上豐富的虛擬元件和實驗分析報表能夠幫助學生建構起電子課程學習的有效認知，達到以實驗檢驗理論的學習目的。另一方面，彌補硬件實驗條件的不足。各級高職院校電子專業傳統實體實驗室在多年的應用中，都會存在實驗設備老化的問題，對于實驗項目的創新設置及有效開展十分不利，而借助WEB電子虛擬實驗平臺開展教學，不會出現實驗儀器損壞的問題，且平臺能夠通過數據更新獲取最新的電子實訓儀器，有利于實驗教學項目的更新，對實驗教學效果的提升有很大幫助。

[1]王園園.基于LabVIEW電子測量虛擬實驗平臺設計[J].自動化與儀器儀表,2015(10):174-175.

[2]王露瑩.模擬電子電路虛擬實驗平臺的設計[J].科技創新與應用,2014(12):274.