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［关键 词］ 计算机；电路虚拟；实验室
［中图分类号］ G712 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 2096-0603（2017）14-0186-02
一、计算机网络虚拟“实验室”
(一)基于网络的虚拟实验室及其作用
“虚拟实验室”是指在计算机上借助硬件和软件相结合采用仿真、建模以及多媒体技术,建立可以用来代替实验操作或者代替部分实验操作的实验环境,并且运用计算机的软件来模拟控制实验的进行,这样我们即便是没有实验仪器,也能进行实验的模拟操作,节约了实验器材设备成本,因为它是借助网络建立的虚拟实验室,它可以完成各种各样的虚拟实验的操作,方便又快捷.
基于网络的计算机电路虚拟实验室的建设和投入使用对我们提出了更高的要求,第一我们必须正确对待和处理好计算机网络虚拟实验和实物进行实验之间的关系,基于网络的计算机电路虚拟实验并不是真正意义上的实验,只是对实物实验的改进和完善.两者各有优缺点,它们是相辅相成的,不管计算机网络模拟实验过程以及现象有多么的形象逼真,模拟实验环境多么的相似,它也不能完全取代现实实物实验,但是虚拟实验可以达到一些现实实验中所不能达到的效果,看到现实实验中不能看到的现象,减少对实验仪器的损坏.另外,要正确认识和对待网上教学和网上实验的关系,网上教学是借用现代科学技术,对学生进行网上远程教学,它包括网络教学的整个阶段.网上实验只是网上教学的一个重要组成部分.
(二)计算机网络的虚拟实验室的要求
由上述对虚拟实验室的阐述可以得知,基于网络的计算机电路虚拟实验室主要功能是进行虚拟实验,而且还应具有辅助实验教学的功能,并能借助网络合理地利用远程教学系统中的实验教学资源.基于网络的虚拟实验室应该具备以下几个方面的要求：首先就是一定要能创造足够形象逼真的实验环境以供实验人员进行实验操作,同时实验人员也可以在虚拟的实验环境下对所用的任何一个元器件以及仪器等都能方便查找并熟练运用,还有就是对实验的整个过程能够做到全方位的仿真模拟,不能因为某一元器件的缺失而不能达到理想的实验效果,还可以在其中增加一些和教学相辅助的教学功能,比如对实验指导和实验的演示,以及实验的评价考核等功能.
二、基于网络的“计算机电路虚拟实验室”的设计
(一)实验系统和网络组成
实验操作系统是采用C/S技术和借助Web的三层结构技术相互结合来实现的,C/S技术将主要的应用逻辑在客户端给予实现,可采用可视化开发工具开发客户端应用程序,如VB,Delphi等.在基于Web的三层结构中,我们只需对应用服务器进行维修即可,减少了对客户端的维修,这样可以大大提高工作效率.
(二)系统组成
本计算机网络电路虚拟实验操作系统是一个可以进行计算机虚拟实验教学的网站.虚拟实验系统在教学当中的应用,之所以能够进行模拟实验操作,还要靠其他众多辅助模块的相互配合,从而构建计算机网络虚拟实验系统.这些模块可以帮助实验人员更好地使用虚拟实验操作平台,是他们之间联系的纽带,既能帮助学生方便快捷地进行模拟实验操作,又能帮助老师进行实验教学,可谓一举多得.我们根据教学的需要将系统划分为虚拟、交流、资料、下载中心四个部分.
虚拟中心是计算机网络虚拟实验室的重要组成部分,虚拟实验部分是在计算机上进行网络虚拟实验的平台,主要由三部分实验内容组成：基本、模拟以及数字电路实验部分.各个部分又包括不同的电路模块.仪器介绍包括了对整个仪器的介绍,以及实验的操作步骤介绍,其中也有实验报告模板,还有拓展的自评自测模块.仪器介绍是对整个虚拟实验的仪器的使用方法用动画的方式进行介绍以及电子元器件的使用方法.其中的实验报告可以供学生在实验完成后撰写实验报告,然后上传到远程端,最后让老师进行查阅.自学自测板块可以让学生进行课前预习和课后评测,也有利于老师了解学生的掌握情况,并做出针对性的教学.另外,还有一个开放实验模块,这样学生就可以自己设计并进行自主实验,摆脱以往实验教学中存在的限制,让学生的创新动手实践能力得到充分的发挥.
三、对网络虚拟实验室的开发研究
(一)实验的基础是实验原理和背景
我们采用多媒体技术对实验的整个过程进行详细的描述,以及实验器材的应用实验的原理讲解等,并借助图形、文本、图像等各种多媒体软件争取让实验达到最完美的效果.同时我们也将一些实验过程录成视频,经过后期制作也可以让学生随时随地进行学习.
(二)仿真实验环境的建立
1.现如今大部分的仿真软件功能都比较强大,可以对电路原理图进行仿真,但是缺乏实物感,计算机电路虚拟实验室的实验环境是由仿真技术和多媒体技术相辅相成,有机结合组成的.电路仿真就是以数学模型表示电子元器件或电路模块,并且经过准确的计算分析以实现对电路的模拟以及功能分析.如果采用的模型足以和现实中的实物相媲美,则最后的实验结果将会完美地展示电路特征,真正达到仿真的效果,实现电路最优设计.
2.其次就是对数字电路的仿真.由于在数字电路中没有像模拟电路中的SPICE软件可以随意使用,所以我们要开展两个方面的工作：首先,是把常用数字逻辑芯片打包成逻辑运算模型以便以后在仿真实验中的调用；其次,是对实验环境和实验操作的仿真,用发光二极管和数字开关,脉冲开关组成数字仿真平台,这样就可以逼真的显示实验结果.
(三)电子实验报告的生成与管理
实验报告的撰写也是一个十分关键的工作,要对实验原理进行分析,提出实验目标,写出详细的实验步骤,并在实验中对实验数据、实验波形、使用的元器件进行记录,并给出相应的实验结果,学生可以借助计算机方便地记录示波器的波形,在完成实验后对实验进行提问,老师可以借助这一平台进行答疑,学生上交报告后,老师在系统上即可对学生的实验作出评价,还能帮助老师了解并掌握学生的学习进度,以及课堂中的难易点.
(四)界面设计
实验注重的是情景教学,情景教学有利于激发学生的学习兴趣,比老师的单一讲授更加生动形象,知识依赖于具体情境,脱离具体情境的抽象枯燥的知识只会让学生产生厌烦心理.因此,虚拟实验系统的界面设计在整个系统中十分关键,界面的好坏将影响整个实验的整体效果.为此,我们借助3D技术、虚拟现实技术、图像处理技术创造了一个近似真实的实验环境,使学生如若身临其境一般,有利于学生的学习.
四、结束语
基于网络的“计算机电路虚拟实验室”系统已经取得了一定的教学效果.通过计算机电路基础在实验教学中的应用,通过仿真实验不仅可以解决实验设备不足的问题,还可以帮助老师提高教学效果,有利于学生动手能力和创新意识的培养,让学生能够享受高科技带给我们的便利,让高科技为教育事业作出新的贡献.
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总结：本论文是一篇免费优秀的关于计算机论文范文资料，可用于相关论文写作参考。
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