基于WEB的電子虛擬實驗平臺設(shè)計與應(yīng)用研究

成小園 易杰 上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院

基于WEB的電子虛擬實驗平臺設(shè)計與應(yīng)用研究

成小園 易杰 上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院

研究了一種基于WEB的電子虛擬實驗平臺設(shè)計和應(yīng)用，該平臺采用Browser –server結(jié)構(gòu)，以TCP/IP通訊協(xié)議進行通信，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫采用SQL Server 2005，綜合應(yīng)用JAVA和C++等工具開發(fā)設(shè)計，實現(xiàn)WEB環(huán)境下電工虛擬實驗、模擬電路虛擬實驗、數(shù)字電路虛擬實驗等功能，對高職電子類專業(yè)在線虛擬實驗教學(xué)具有顯著價值。

WEB環(huán)境 電子虛擬實驗平臺 Browser-server結(jié)構(gòu)

1 虛擬實驗平臺結(jié)構(gòu)概述

基于WEB的電子虛擬實驗平臺設(shè)計意在解決高職電子類專業(yè)實訓(xùn)教學(xué)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(huán)境下，采用Browser –server結(jié)構(gòu)，以TCP/IP通訊協(xié)議進行通信，教師和學(xué)生擁有特定的登錄用戶名和密碼，教學(xué)中可以登錄WEB實驗平臺開展遠(yuǎn)程實驗教學(xué)。在虛擬環(huán)境下實驗儀器、實驗數(shù)據(jù)、分析總結(jié)都可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程添加和監(jiān)測，教學(xué)仿真度高，安全性好，具有很強的應(yīng)用價值。

2 虛擬實驗平臺具體設(shè)計

2.1 服務(wù)器設(shè)計

本系統(tǒng)設(shè)計以Win2000 Advanced Server 作為服務(wù)器的操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有良好的人機交互操作界面，安全性也更好，基于服務(wù)器架構(gòu)下采用SQL Server 2005作為實驗網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，并應(yīng)用JAVA和C++等工具開發(fā)服務(wù)器的后臺管理體系。采用上述技術(shù)和模式設(shè)計系統(tǒng)服務(wù)器，能夠保證系統(tǒng)平臺上教學(xué)實驗數(shù)據(jù)的安全性和應(yīng)用便捷性。

2.2 客戶端設(shè)計

客戶端是師生進行在線虛擬實驗教學(xué)的主要平臺，主要采用WEB技術(shù)構(gòu)建，具體來說，以ASP、JSP等技術(shù)創(chuàng)建實驗頁面，師生可通過用戶名及密碼登錄，在虛擬環(huán)境下開展實驗教學(xué)。此外，將Multisim虛擬仿真軟件資源庫整合到本系統(tǒng)的實驗數(shù)據(jù)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(tǒng)提供在線實驗資源，如此一來省去了繁瑣的系統(tǒng)實驗元件及功能開發(fā)環(huán)節(jié)，大大提升了平臺設(shè)計和應(yīng)用的效率。

3 虛擬實驗平臺教學(xué)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(xué)功能，借助WEB電子虛擬實驗系統(tǒng)，電工虛擬實驗的項目主要包含：電路基礎(chǔ)理論知識驗證實驗、電路串并聯(lián)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(xué)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(shù)據(jù)，并與教師進行在線交流。在實際教學(xué)前教師應(yīng)先為學(xué)生講授Multisim仿真軟件的應(yīng)用方法，在學(xué)生掌握應(yīng)用Multisim軟件進行電工仿真實驗的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生登錄WEB電子虛擬實驗平臺進行學(xué)習(xí)，以提升教學(xué)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(xué)功能，基于WEB電子虛擬實驗系統(tǒng)，師生可以登錄平臺進行關(guān)于模擬電路課程中經(jīng)典實訓(xùn)項目的在線教學(xué)，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(huán)境下的模擬電路虛擬實驗不僅能夠?qū)崿F(xiàn)在線操作，還能夠?qū)崿F(xiàn)實驗數(shù)據(jù)的圖表展示和在線共享，具體教學(xué)中教師可將教學(xué)班學(xué)生分為若干小組，要求各小組進行自主探究實驗，在實驗結(jié)束后可以通過系統(tǒng)平臺發(fā)布和分享自己的實驗報表數(shù)據(jù)，圍繞實驗的有效性進行在線探討。

3.3 數(shù)字電路虛擬實驗

數(shù)字電路也是高職電子類專業(yè)的一門主干課程，在WEB電子虛擬實驗環(huán)境下，能夠開展的數(shù)字電路的虛擬實驗項目包含：數(shù)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(shù)字邏輯電路元器件和模塊電路，搭建復(fù)雜的數(shù)字電路系統(tǒng)，如：搶答器電路系統(tǒng)、密碼鎖電路系統(tǒng)、水位監(jiān)控報警電路系統(tǒng)等，在實訓(xùn)教學(xué)中，教師應(yīng)充分為學(xué)生講解系統(tǒng)的數(shù)字電路虛擬實驗教學(xué)功能，引導(dǎo)學(xué)生掌握通過小組合作、自主探究、在線分享等形式學(xué)會運用虛擬實驗平臺進行在線實驗學(xué)習(xí)的技能。

4 虛擬實驗平臺教學(xué)應(yīng)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(xué)功能，借助該平臺進行高職電子類專業(yè)的在線虛擬教學(xué)具有十分顯著的教學(xué)價值，一方面，實現(xiàn)對理論教學(xué)的輔助。借助虛擬實驗平臺開展教學(xué)，學(xué)生能夠通過參與在線實訓(xùn)有效地掌握課堂所學(xué)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(xué)生建構(gòu)起電子課程學(xué)習(xí)的有效認(rèn)知，達到以實驗檢驗理論的學(xué)習(xí)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(yè)傳統(tǒng)實體實驗室在多年的應(yīng)用中，都會存在實驗設(shè)備老化的問題，對于實驗項目的創(chuàng)新設(shè)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(xué)，不會出現(xiàn)實驗儀器損壞的問題，且平臺能夠通過數(shù)據(jù)更新獲取最新的電子實訓(xùn)儀器，有利于實驗教學(xué)項目的更新，對實驗教學(xué)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(shè)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(shè)計[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014(12):274.