電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)建設(shè)探討

1、    電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)建設(shè)探討    唐建鋒羅湘南譚延亮肖賓賓摘 要 文章介紹了衡陽師范學(xué)院電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)資源、教學(xué)運行及效果。虛擬仿真實驗教學(xué)提高了實驗教學(xué)質(zhì)量和實驗室管理效率，減輕了教師和實驗室管理員的工作量，解決了實驗教學(xué)儀器不足、場地有限等難題，降低了實驗教學(xué)成本。關(guān)鍵詞 電子信息類 虛擬仿真 實驗教學(xué) 探討：g642 ：a doi：10.16400/ki.kjdkz.2018.10.024abstract the article introduces the teaching resources， teaching op

2、eration and effects of electronic information virtual simulation experiment in hengyang normal university. the virtual simulation experiment teaching improves the quality of experimental teaching and laboratory management， reduces the workload of teachers and laboratory administrators， solves the pr

3、oblems of insufficient experimental teaching instruments and limited space， and reduces the cost of experimental teaching.keywords electronic information； virtual simulation； experiment teaching； study0 引言隨著現(xiàn)代電子技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)逐步成熟，自成體系，成為繼數(shù)學(xué)推理、科學(xué)實驗之后人類認(rèn)識自然界客觀規(guī)律的第三類基本方法。虛擬仿真技術(shù)使電子產(chǎn)品設(shè)計與應(yīng)用的手段和思想發(fā)生了質(zhì)

4、的飛躍。電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)是虛擬仿真技術(shù)快速發(fā)展和電子信息類實驗教學(xué)改革融合的成果。1-4隨著虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域的深入應(yīng)用，衡陽師范學(xué)院于2015年成立了電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)中心，建設(shè)了實驗教學(xué)信息化管理系統(tǒng)。通過與多家公司進(jìn)行校企合作，共同開發(fā)了9門電子信息類虛擬仿真實驗課程及一套proteus虛擬實驗室，豐富了電子信息類仿真實驗教學(xué)資源，擴(kuò)充了虛擬仿真實驗教學(xué)平臺。電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)的建立，提高了學(xué)院實驗教學(xué)質(zhì)量和實驗室管理效率，減輕了教師和實驗室管理員的工作量，解決了實驗教學(xué)中儀器不足、場地有限等難題，降低了實驗教學(xué)成本，取得了預(yù)期的效果。1 電子信息類虛擬

5、仿真實驗教學(xué)資源電子信息類虛擬仿真實驗系統(tǒng)由虛擬實驗仿真平臺和實驗管理系統(tǒng)兩部分組成。實驗仿真平臺模擬實驗環(huán)境，包含儀器、元器件等器材模型和典型仿真實驗項目案例；虛擬實驗管理系統(tǒng)提供全方位的教學(xué)輔助功能，包括預(yù)習(xí)、開課管理、實驗庫維護(hù)、教學(xué)安排、過程指導(dǎo)、結(jié)果批改、成績統(tǒng)計查詢等功能。虛擬實驗仿真平臺包含模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電路原理、高頻電子技術(shù)、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、微機(jī)原理、通信原理、自動控制原理等9門課程實驗平臺和一個proteus實驗室。9門課程實驗平臺共有140個基礎(chǔ)電子技術(shù)仿真實驗項目。proteus實驗室可以完成多門課程的基礎(chǔ)內(nèi)容，共有50個開放訪問點，更側(cè)重相關(guān)課程

6、的課程設(shè)計及電子產(chǎn)品的研發(fā)。電子信息類虛擬仿真實驗系統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容體系包含了基礎(chǔ)實驗、綜合性設(shè)計實驗、創(chuàng)新應(yīng)用三個層次，體現(xiàn)了基礎(chǔ)訓(xùn)練、能力培養(yǎng)與提高的一個循序漸進(jìn)過程。教學(xué)管理系統(tǒng)用戶分為學(xué)生、教師、教務(wù)管理員和系統(tǒng)管理員四種角色，不同角色擁有不同權(quán)限。學(xué)生通過管理系統(tǒng)選擇實驗、開展實驗、接受實驗指導(dǎo)、提交實驗報告、保存和提交實驗結(jié)果、查詢實驗成績和教師批語；教師通過管理系統(tǒng)發(fā)布實驗、安排實驗、批改實驗報告、智能指導(dǎo)、統(tǒng)計并發(fā)布學(xué)生的實驗成績和批語；教務(wù)管理員通過管理系統(tǒng)安排課程計劃、選課日期、開課審核、開課查詢等；系統(tǒng)管理員通過管理系統(tǒng)進(jìn)行用戶管理、分組管理、角色管理、權(quán)限管理、系統(tǒng)維護(hù)等。

7、通過課程的教學(xué)管理系統(tǒng)，實驗教學(xué)的各個環(huán)節(jié)都可以高效率進(jìn)行。2 電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)運行及效果2.1 電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)運行體系為了提高實驗教學(xué)效果，減輕教師和實驗室管理的工作量，學(xué)院已經(jīng)全面推行仿真實驗教學(xué)的運行，如表1所示。其中，虛實結(jié)合的學(xué)習(xí)方式是將傳統(tǒng)的實驗教學(xué)改革成二段式教學(xué)，先讓學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)完成項目的仿真學(xué)習(xí)，合格后，再安排學(xué)生到實驗室進(jìn)行相應(yīng)的真實實驗學(xué)習(xí)。2.2 電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)效果（1）提高了學(xué)習(xí)興趣和實驗教學(xué)效果。通過仿真實驗平臺預(yù)習(xí)，學(xué)生能觀察元器件模型，模擬操作調(diào)試儀器，完成實驗步驟，獲得智能指導(dǎo)和老師在線指導(dǎo)，降低了預(yù)習(xí)的難度，提

8、高了學(xué)習(xí)興趣；通過仿真實驗的學(xué)習(xí)，加深了學(xué)生的理解，提高了學(xué)生的操作技能，讓學(xué)生在真實實驗中集中精力觀察、思考、解決實驗問題，提高了解決實際問題的能力。仿真實驗的學(xué)習(xí)不受時空限制，可以課前預(yù)習(xí)，也可以課后復(fù)習(xí)鞏固和提高，提高了真實實驗教學(xué)質(zhì)量。4（2）減輕了教師和實驗室管理員的工作量。仿真課程平臺有在線智能指導(dǎo)功能，試卷評定功能，以及實驗報告填寫與管理、實驗教學(xué)評估與分析等功能，加強(qiáng)了對學(xué)生實驗學(xué)習(xí)的監(jiān)督和指導(dǎo)，減輕了教師工作量；實驗教學(xué)管理系統(tǒng)則實現(xiàn)了教師信息發(fā)布、評定成績、開課計劃，學(xué)生實驗預(yù)習(xí)、操作、考試等功能，減少了中間環(huán)境，提高了效率，減少了管理員的工作量。（3）解決了實驗教學(xué)中的難

9、題。課程仿真系統(tǒng)讓設(shè)計性、綜合性實驗的設(shè)計、調(diào)試通過仿真實驗平臺完成，減少了對實驗室和儀器的依賴，解決了實驗場地和儀器不足或高負(fù)荷的難題。對必須長時間、靈活開放實驗室、儀器庫的學(xué)習(xí)類型如電子設(shè)計競賽、教師科研、大學(xué)生的研究式學(xué)習(xí)等創(chuàng)新類實驗，通過仿真實驗教學(xué)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)人員、時間、設(shè)備、內(nèi)容安排的便捷控制，高效地為這類實驗提供物質(zhì)保障，解決這類實驗學(xué)習(xí)管理難，人力不足的問題。（4）降低了實驗教學(xué)成本。在虛擬仿真實驗教學(xué)中，實驗消耗為零，實驗儀器的損壞為零，降低了真實實驗的失敗率及損耗率；研究性、綜合性等現(xiàn)場較難實施的實驗在虛擬仿真實驗中可以不斷重復(fù)、修正，減少了實驗器件的消耗。proteus

10、實驗室具有良好的可擴(kuò)充性，用戶可以添加先進(jìn)虛擬設(shè)備，節(jié)約了購買新的貴重儀器設(shè)備經(jīng)費。3 總結(jié)仿真實驗教學(xué)資源是電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)的核心，我們將完善已有仿真實驗內(nèi)容，建立一個開發(fā)創(chuàng)新的仿真實驗教學(xué)內(nèi)容體系，開闊學(xué)生眼界，啟迪創(chuàng)新思維。實驗教學(xué)管理系統(tǒng)實現(xiàn)了實驗教學(xué)與管理各個環(huán)節(jié)的智能化的、便捷化，我們將進(jìn)一步完善系統(tǒng)，加強(qiáng)無線寬帶網(wǎng)建設(shè)，多途徑提供虛擬仿真實驗教學(xué)平臺鏈接等，完善網(wǎng)絡(luò)技術(shù)交流平臺。虛擬仿真實驗優(yōu)點很多，但虛擬仿真實驗不能完全替代實踐操作，只有虛實實驗完美結(jié)合，才能最大限度地促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，有效培養(yǎng)和提高學(xué)生的工程設(shè)計能力和創(chuàng)新能力。基金項目：電子信息工程“十三五”專業(yè)綜合改革試點項目（湘教通2016 276號）；電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)校企合作創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育基地（湘教通2016 436號）；光電信息技術(shù)湖南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究基地開放課題立項資助項目（gd14k11）參考文獻(xiàn)1 韓芝俠，魏遼博，韓宏博，等.仿真虛擬實驗教學(xué)的研究與實踐j.實驗技術(shù)與管理，2006.23（2）：63-64.2 韓芝俠，魏遼博，韓宏博，等.仿真虛擬實驗教學(xué)的研究與實踐j.實