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虚拟电子实验室系统设计开题报告

 2021-02-22 04:02  

1. 研究目的与意义(文献综述)

目前,各大院校的规模不断壮大,学生的数量逐年攀升,而与之相对应的实验室提供的器件和设备有限,实验室里现存的常规装置相对滞后,实验内容多数也较为简单,此外普通实验室涉及仪器调试、管理、易损坏等问题,在实验时间和一些损耗性大的实验项目上对学生限制过死,不利于培养学生的创造性思维。特别是一些实践性较强的学科,学生的实践操作能力是巩固理论知识不可或缺的方面。缺乏有效的实践锻炼,这就难以使学生的理论知识的应用水平得到提升。学生的自主创新能力得不到充分的发挥,制约着对学生实践技能的培养,同时也制约着教学改革的进程。教育机构必须考虑如何跟上实验的时代性和先进性,创设实验内容丰富、训练操作扎实、不受时空限制的开放性实验环境,让学生尽可能的多一些实践机会和实践的形式。近年来,由于虚拟仪器、仿真技术和网络技术的飞速发展,构建虚拟电子实验室将会成为一种经济、高效的首选方案。虚拟电子实验系统与传统实验方式相比较更能突出实验教学中以学生为中心的开放式教学模式,它能够丰富实验教学的内容、形式,提升实验教学对学生创新能力和实践能力培养的力度,降低实验教学对物质条件的依赖,为广大师生呈现一种全新的实验教学模式,从而提高学生对电路的的综合分析能力、设计能力以及创新能力。虚拟电子实验室的出现对科学技术的发展产生了深远的影响。同时,也将为高校实验教学建设带来了新的生机,为解决实验教学,实训设备等问题提供全新的解决思路。因此构建虚拟仪器电子实验室已成为高院电子实验、实训室建设和改革的发展方向。

当前,在发达国家虚拟实验室已大量普及。美国首先提出虚拟实验室概念,在该领域己处于领先地位,虚拟实验在美国高校中应用广泛,具体实例有:麻省理工学院的web lab远程实验室,用于进行微电子学和电路设计课程的实验教学,该系统还结合当前手机使用已十分普及的现状,实现了通过手机完成远程控制实验的功能;俄勒冈大学物理系主办的vlab物理实验网站,该网站包含了天体物理、能量与环境、力学、热学等方面的几十种虚拟实验。欧洲发达国家的虚拟实验研究和应用也逐渐兴起,如:德国波鸿。鲁尔大学创建的以交互式操作为特色的控制工程学习网络虚拟实验室系统;西班牙大学电子系组建了电子仪器虚拟平台;意大利帕瓦多大学的远程虚拟教育实验室可见,各国均努力将当前的信息技术进步和虚拟实验系统的开发不断进行着融合。

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2. 研究的基本内容与方案

立足于电子信息专业特点所建立的虚拟实验室系统,利用计算机网络平台实现电子类专业课程试验项目的虚拟操作。目标是开发出将纯虚拟实验模式和基于虚拟仪器的虚拟实验模式相结合的虚拟电子实验系统,结合目前流行的图形化编程语言labview和multisim进行混合编程来实现模拟电路实验仿真过程,充分发挥labview数字控制与multisim模拟仿真的优势,实现虚拟实验室系统的开发。具体包括以下几个方面的内容:

l、虚拟仪器系统设计:采用开发工具labview简化虚拟仪器系统的开发步骤,缩短了系统的开发和调试时间,实现虚拟仪器开发平台的开放性、可扩展性和资源共享性。

2、建立网上虚拟实验室的常用技术方案及其比较分析;基于web的虚拟实验室采用b/s(browser/server)结构式构建方法,学生只需在任何一台连接网络的计算机上通过浏览器就能访问实验系统,完成试验操作。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,完成开题报告。

第4-6周:安装学习labview和multisim仿真软件,开发自己需要的虚拟仪器,进行电路实验的设计。

第7-10周:进行网络虚拟实验室的构建,设计完善管理系统。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 杨立娜,崔文华,王顺俞. 基于multisim和labview的模拟电路虚拟实验平台的设计[j]. 中国教育信息化. 2014(02)

[2] 刘君,杨晓苹,吕联荣,刘津丽,郭晓倩. multisim 11在模拟电子技术实验中的应用[j]. 实验室研究与探索. 2013(02)

[3] 刘泽良. 发挥虚拟实验室建设对实验教学的促进作用[j]. 实验技术与管理. 2011(07)

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