主頁 > 技術(shù)文章 > 中職電工電子虛擬實驗室功能探究 2024-09-30

中職電工電子虛擬實驗室功能探究

摘要：隨著時代的進步和信息化時代的到來，我國的網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)得到了跨越式的發(fā)展。傳統(tǒng)的教學(xué)實驗室已不能滿足當(dāng)代教育發(fā)展的需要，被虛擬實驗室所替代已逐步成為發(fā)展潮流。本文通過對電工電子虛擬實驗室的概述和思考，分析電工電子虛擬實驗室的重要功能，旨在與同行交流，以適應(yīng)新時代下的教學(xué)實驗需求。
　　我國中職學(xué)校在電工電子教學(xué)過程中，不僅應(yīng)注重中職學(xué)生基本知識、基本技能和基本方法的培訓(xùn)，也注重中職學(xué)生自主實驗的要求。這就要求必須配備相應(yīng)的實驗室，因為它是用于培養(yǎng)中職學(xué)生的創(chuàng)新能力和發(fā)展復(fù)合型人才的基本教學(xué)和科研場所。而傳統(tǒng)的電工電子實驗的投資相對較大、硬件設(shè)施依賴性強、運行與維護成本過高且效率不高，又由于受到實驗課數(shù)、實驗室的開放和環(huán)境等因素的影響，導(dǎo)致我國中職學(xué)校的電工電子教學(xué)效果不理想。因此，加強對電工電子虛擬實驗室的功能探究，對虛擬實驗室建設(shè)的認識具有十分重要的意義。
一、概述：
　　隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的普及與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷完善，我國中職學(xué)校在虛擬實驗室的建設(shè)方面得到了一定的普及。虛擬實驗室的本質(zhì)意義就是泛指計算機系統(tǒng)中，集虛擬現(xiàn)實、數(shù)據(jù)庫、虛擬儀器、計算機網(wǎng)絡(luò)與計算機實時監(jiān)控等技術(shù)為一體的虛擬實驗環(huán)境，用戶通過一些渠道把控制信號和參數(shù)指令發(fā)送至仿真對象或物理設(shè)備，然后把實驗結(jié)果通過文檔、圖片、視頻和動畫等形式發(fā)給用戶，滿足用戶通過遠程服務(wù)進行實驗。虛擬實驗室是集Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、儀器控制技術(shù)和通信技術(shù)于一體的虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)，用戶只需擁有一臺電腦，通過因特網(wǎng)就能訪問這一虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)，在Web頁面上挑選有關(guān)實驗實現(xiàn)遠程操縱實驗所需的儀器設(shè)備，并進行實驗操作，另外用戶還可以直接從網(wǎng)上獲取實驗數(shù)據(jù)，動態(tài)監(jiān)控實驗結(jié)果。目前很多中職學(xué)校的虛擬實驗室的構(gòu)造都是客戶端在web的基礎(chǔ)之上，運行在瀏覽器之中，由Web服務(wù)器自動下載用戶系統(tǒng)所需的客戶端程序；隨后客戶端程序與現(xiàn)實意義的服務(wù)器端的應(yīng)用程序建立一個即時通信平臺并進行實驗。這個虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)是由實驗設(shè)備、客戶端和服務(wù)器端組合而成。
二、關(guān)于電工電子虛擬實驗室的思考：
　　隨著教學(xué)體制的改革，實踐環(huán)節(jié)成為中職學(xué)生深刻理解理論知識的一個重要環(huán)節(jié)，實驗成為教學(xué)環(huán)節(jié)中不可缺少的重要組成部分。許多中職學(xué)校的實驗室存在教學(xué)設(shè)備陳舊、教育資金不足，難以滿足日益增長中職學(xué)生的需求和跟上技術(shù)日新月異發(fā)展的步伐。并且有些實驗危險性大，在實驗室難以開展，使中職學(xué)生難以親眼觀察實驗現(xiàn)象及結(jié)果。隨著計算機的性價比和易用性的提高，使得虛擬實驗室在教學(xué)、科普教育和技術(shù)研究領(lǐng)域應(yīng)用將越來越廣泛。在虛擬實驗室中，實驗者有逼真的感覺，他似乎是在真正的現(xiàn)實實驗室里近距離進行現(xiàn)場操作。多媒體計算機技術(shù)與儀器技術(shù)的結(jié)合構(gòu)成了虛擬實驗室實現(xiàn)的基礎(chǔ)，中職學(xué)生可以在計算機屏幕上通過場景式圖形界面擁有自己的實驗室。虛擬儀器技術(shù)與認知模擬方法的結(jié)合也賦予虛擬實驗室智能化特征，通過網(wǎng)絡(luò)中職學(xué)生可以身臨其境地觀察實驗現(xiàn)象，并可以觀察各實驗儀器的詳盡情況，不受時間和空間的限制。
近年來，隨著電工電子虛擬實驗室的不斷發(fā)展。虛擬實驗室表現(xiàn)在人們可以自主地、靈活地模擬操作各種實驗儀器，完成各種分析測試任務(wù)，評價實驗者的操作水平與實際能力。但是現(xiàn)在很多中職學(xué)校的電工電子虛擬實驗室的實現(xiàn)和播放課件方式相似，中職學(xué)生只能通過虛擬實驗室進行簡單的瀏覽及實驗結(jié)果曲線的動畫顯示。中職學(xué)生沒有身臨其境的感覺，沒有真正動手通過實驗儀器的操作而顯示實驗結(jié)果，而只是簡單對實驗數(shù)據(jù)的輸入產(chǎn)生實驗結(jié)果。
三、電工電子虛擬實驗室的重要功能：
　　我國中職學(xué)校的傳統(tǒng)電工電子實驗室一般有電工電子技術(shù)實驗室、電路實驗室和高頻電路實驗室等實驗室。它們的主要功能是用于開設(shè)基礎(chǔ)訓(xùn)練課目，培養(yǎng)中職學(xué)生了解和使用常用實驗儀器設(shè)備的使用方法和技術(shù)，使中職學(xué)生具備最基本的實驗?zāi)芰�，加以鞏固理論課中的所學(xué)的電路工作原理，進一步證明理論的準確性。中職學(xué)�？梢岳枚嗝襟w軟件、電路仿真軟件和虛擬儀器軟件組建電工電子虛擬實驗室，不僅可以解除實驗教學(xué)的空間限制，還能使實驗教學(xué)的實際內(nèi)容和形式變得豐富多彩，從而提高實驗教學(xué)的效果、培養(yǎng)中職學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使他們學(xué)會利用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行自主學(xué)習(xí)，通過不斷實踐和學(xué)習(xí)，逐步擺脫傳統(tǒng)實驗室?guī)淼臅r間、地點、設(shè)備和內(nèi)容等方面的束縛。所以，中職學(xué)校應(yīng)注意電工電子虛擬實驗室在基礎(chǔ)性實驗、綜合型設(shè)計實驗和演示型實驗教學(xué)中的重要作用。
　　（一）基礎(chǔ)性實驗：
　　基礎(chǔ)性實驗的重要意義就在于能夠培養(yǎng)中職學(xué)生了解和使用常規(guī)的儀器設(shè)備，并對理論課中的所學(xué)的電路工作原理進一步驗證和鞏固。借助電工電子虛擬實驗室，中職學(xué)生通過一臺計算機就可以熟悉常用儀器設(shè)備的性能及使用注意事項，分析電路的性質(zhì)，從而提高中職學(xué)生的自學(xué)能力，減輕教師的教學(xué)負擔(dān)，考驗中職學(xué)生獨立思考能力、分析問題能力和解決問題的能力。
　　（二）綜合型設(shè)計實驗：
　　借助電工電子虛擬實驗室進行課程設(shè)計。例如，在設(shè)計電路時，可以讓中職學(xué)生先檢驗自己設(shè)計的電路能否符合仿真檢驗電路的性能要求，只有符合仿真檢驗電路的性能要求，才能輸?shù)絧rotel進行電路板繪制工作，完成電路板制作、焊接與測試。從而大大節(jié)省設(shè)計時間、節(jié)約設(shè)計成本。
　　（三）演示性實驗：
　　對于一些開設(shè)成本高、儀器設(shè)備復(fù)雜的教學(xué)實驗只能進行演示性實驗。比如調(diào)頻、調(diào)幅收發(fā)機的實驗就十分復(fù)雜，不僅有高頻電路，也有低頻電路；不僅有時域分析，也有頻域分析，在傳統(tǒng)的實驗室內(nèi)是難以完成綜合性強的實驗。因此，只有借助于電工電子虛擬實驗室進行實驗演示，才能使中職學(xué)生掌握綜合性復(fù)雜實驗，逐步意識到虛擬實驗室的重要作用。
總之，在中職學(xué)校的教學(xué)實踐工作中，所構(gòu)建的電工電子虛擬實驗室應(yīng)具備為實驗教學(xué)提供重要的技術(shù)支持和服務(wù)，從而推動實驗教改，替代傳統(tǒng)的教學(xué)實驗儀器設(shè)備，降低辦學(xué)成本，助推學(xué)校健康和諧的飛速發(fā)展。

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