简介:关于本文可作为实验仿真方面的大学硕士与本科毕业论文实验仿真论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
摘 要：本文提出了一种互动型电工电子虚拟实验教学平台的技术解决方案,系统采用浏览器一服务器双层结构,教师用户登录后可以在线进行互动交流及实验室管理,系统提供现成的EDA教学仿真软件供学生下载,学生离线完成实验后通过网络上传实验数据.与其它同类虚拟实验系统比较,具有结构简单,占用网络带宽低等优点.
关键词：电工电子；网络互动；虚拟实验平台；体系结构
0引言
通过实验教学培养学生的实际动手能力与创新能力对于高等教育而言具有十分重要的意义,随着国家不断强调高校的创新教育,以及高校招生规模的不断扩大,加之原有的实验设备陈旧老化,难以满足当前形势下对实验教学的要求,许多高校正着手改进实验设备等.然而,构建一个实验室需要投入大量的资金购置仪器并承担着高昂的维护论文范文,并且实验体系的建立和维护,需要大量的人力成本投入[2].在目前国内国内许多地方高校实验设备相对缺乏、资金有限,实验室设备维修周期长,导致实验室管理人员不敢放手让学生使用,以及仪器设备更新率低,实验教学内容较为陈旧,不能很好地激发学生的创新思维,实验室开放的时间少等因素,极大地降低了实验室在培养学生综合应用能力方面的效果.
针对上述情况,借助当前先进的计算机网络技术、计算机软件仿真技术及虚拟仪器技术,构建一款网络互动型电工电子虚拟实验教学平台,在该平台上可完成电工电子相关的各种课程,如数字电子技术、模拟电子技术以及电路理论等课程的仿真实验,并通过网络平台在师生之间、同学之间进行教学互动,从而在资金投入有限的情况下,使得学生可及时有效地对课堂知识进行实验验证,增强了学生的学习兴趣,提高了同学们的动力能力与创新能力,作为现代高等学校实验教学的一个重要的辅助性手段,最大程度上发挥实验教学在地方性理工科高等院校人才培养中的作用.
1.实验教学平台设计目标
电工电子网络互动型虚拟实验教学平台设计的总体目标是建立一种新型网络互动型实验教学模式,指导教师能够通过网络对实验教学过程进行管理,对实验项目进行设置,通过BBS或网络实时交流工具对学生进行辅导,对实验结果数据进行检查：学生能通过互联网络远程登录系统,能够学习相关的仿真软件,能够掌握实验仪器设备的功能及操作规程,能够自主地进行离线实验并上传实验结果数据,能够进行讨论交流等 .
虚拟仿真实验室:VCM仿真实验
电工电子网络互动型虚拟实验教学平台的结构功能模块如图1所示,在系统设计时,客户端应分别设立教师模块和学生模块,在学生模块中应具有功能完善的虚拟电子实验平台以供学生完成仿真实验,还需要具备以下功能：
1.)对各课程实验所需的实验仪器功能进行详细介绍.
2.)各实验仪器及实验设备的操作规程及注意事项介绍；
3.)对实验平台所用到的仿真软件进行使用培训,并提供相应的软件下载链接；
4.)具备实验过程及学习过程中碰到问题向指导教师提问的提问留言板功能：
5.)设置有网络交流讨论区,学生与教师可以在此区间就某些问题进行交流互动.
在教师模块的功能设置中,除了可以访问提问留言板与交流讨论区,解答学生的提问,并对相关技术问题进行指导互动外,还具备以下功能：
1.)对学生进行注册管理,学生名单按班级通过Excel表格导入：
2.)对实验课程进行相应的设置与管理,设置相应的实验预习材料：
3.)对每一课程的实验项目进行管理,设置实验要求,并根据学生的反馈情况设置或调整创新实验中的实验项目；
4.)对学生通过电子文档方式上传的实验报告进行评阅：
5.)对实验平台的使用数据进行统计、归档.
另外,在实验教学平台的客户端设置了管理员的功能模块,主要是对教师注册情况进行管理,以及对网络平台进行日常维护.
2.虚拟实验平台系统结构设计
目前,虚拟实验室的体系结构主要有两种：一种是在20世纪80年代末提出并迅速获得推广的客户机一服务器即C／S结构.另一种是随着internet技术的发展和普及,对C/S结构的一种改进型结构即浏览器一服务器B/S结构.其中C/S结构采用二层体系结构,主要应用于专用网络或高速局域网中,整体性强,但开发及维护较困难；而B/S结构建立在浏览器基础之上,在客户端可以直接使用浏览器进行数据的输入和输出,适用于广域网,灵活方便,用户之间的交互性强：系统由构件组成,维护方便,升级容易,且软件重用性好：用户通过注册用户名与论文范文登录,客户端零维护,所有的数据及相应处理操作都集中于服务器,安全性能较B/S结构高.
根据上述分析,本系统采用了浏览器一服务器结构,如图2所示.浏览器与Web服务器之间采用TCP/IP通讯协议进行通信,同时,可以通过增加仪器控制服务器来远程访问实验室的真实数字实验设备,以便向实验者提供真实的实验数据和真实的实验环境. 3虚拟实验平台具体设计 受系统复杂程度及制作者的自身水平等因素制约,本实验教学平台没有构建仪器控制服务器模块,不提供对真实实验仪器设备的远程控制功能.在浏览器端利用用Web技术,如ASP( Active ServerPage)、JSP( J论文范文a Server Page)等创建HTML页面,用户通过ID及论文范文登录系统,对仿真软件进行学习及下载,考虑到网络带宽及系统的复杂性等问题,用户在客户端进行单机仿真实验,通过学生功能模块上传实验结果数据,在提问留言板及交流讨论区与指导教师及同学进行交流互动.
1.)服务器解决方案
在整个互动型虚拟实验教学平台中,服务器是整个系统的核心,因此在具体设计过程中,应该综合考虑各方面因素,包括操作系统的兼容性、开发的难易程序、软件的可扩充性及重用性等.在本系统中,服务器操作系统采用Microsoft公司的Win2003/Advanced Server操作系统,它续承了Win×P操作界面,安全性较以前版本有较大的提升：网络数据库采用Microsoft SQL Server 2005,系统开发工具主要选用J论文范文a、C++ .
2.)客户端解决方案
在浏览器端利用用Web技术,如ASP(ActiveServer Page)、JSP( J论文范文a Server Page)等创建HTML页面,用户通过ID及论文范文登录系统,对仿真软件进行学习及下载,并在客户端进行单机仿真实验,通过学生功能模块上传实验结果数据,与指导教师及同学进行交流互动.对于虚拟实验室的构建,目前主要有三种方式：利用Labview构造虚拟实验系统、利用Matlab构造虚拟实验系统、利用开发工具C/C++、J论文范文a等实现的虚拟实验室系统.在本系统设计中,采用一种新型离线仿真实验方式,即充分利用已有的电工电子类计算机仿真软件,在客户端进行认真实验.目前电路设计与仿真软件很多,其中具有代表性的包括Matlab,Pspcie,Multisim等,其中Multisim与Pspice软件本身集成了丰富的电子技术元器件库,内置虚拟仪表品种全面,功能丰富,非常适合仿真模拟电子技术．数字电子技术以及电路理论等课程实验；而Matlab已经发展为包含电气工程、优化控制等诸多领域的科学计算软件,其集成系统仿真模块Simulink也包含了丰富的电子电路器件模型,与Pspice-道,都有很好的人机对话图形界面,非常适合电子电路及电力电子技术实验的计算机仿真,用户可以通过这些仿真软件提供的模型库方便地连接成系统电路的仿真模型,从而进行虚拟仿真实验.网络互动型实验教学平台提供了这三种仿真软件的培训及下载服务,学生通过Web浏览器登录系统后,可根据不同的年级及课程下载相应的仿真软件并进行在线学习培训,最后通过教学平台所提供的实验项目进行虚拟实验,并在完成实验后提交实验结果与实验报告.
4．结束语
以基于网络的浏览器一服务器(Browser/Server)结构为框架,构建了互动型电工电子虚拟实验平台,用户通过用户名与论文范文可在互联网任一终端远程登录,教师与学生在学习过程中通过功能模组的提问区与交流讨论区实现良好的互动,教学平台指导学生利用通用的仿真软件实现离线的仿真实验,电工电子网络互动型实验教学平台系统以双层的浏览器一服务器架构为基础,结构简单,系统构建方便,软件重用性好,易于维护.
电工电子网络互动型虚拟实验教学平台为电工电子类课程的实验教学提供一种全新的教学手段,突破了以往实验教学所受到的时间性与空间性,的限制,在目前普通高校对实验室建设投入资金有限的情况下,能够增强学生对于实验教学的兴趣,学生可以通过互动型电工电子虚拟实验平台掌握实验仪器设备的性能及操作规程,对实验过程进行预习、对实验数据进行理论分析,与指导教师进行交流互动等,作为现代高等学校实践教学的一个重要的辅助性手段,虚拟电工电子实验教学平台的开发增强了实验教学的效果,可用于实现普通高等学校的远程实验教学,对于电气电子类专业的创新型人才培养具有很强的现实意义.
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虚拟仿真实验室引用文献:
[1] 虚拟仿真实验室和虚拟网络论文范文 虚拟仿真实验室和虚拟网络相关论文范文集8000字
[2] 实验室论文范文 虚拟仿真实验室和控制工程相关毕业论文提纲范文3000字
[3] 实验室学士学位论文范文 关于虚拟仿真实验室相关硕士学位毕业论文范文2万字
