張鵬

[摘 要]傳統(tǒng)的電工課程在完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)時(shí)，通常采用大量的紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，使用效率較低。本文探索了使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和虛擬仿真技術(shù)取代傳統(tǒng)的紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的功能，建立電工實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生通過(guò)該平臺(tái)完成實(shí)驗(yàn)填寫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化教學(xué)，節(jié)約教學(xué)資源。

[關(guān)鍵詞]電工實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、Multisim、虛擬仿真

中圖分類號(hào)：G642.4；TP393-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）17-0337-01

1 引言

面對(duì)電子電工智能化儀器的不斷推出，以及信息時(shí)代下網(wǎng)絡(luò)化的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的電子電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)不能滿足新形勢(shì)下的教學(xué)要求，面臨各種各樣的問(wèn)題。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要依賴費(fèi)用高昂的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，存在前期投入大、后期維護(hù)費(fèi)用高，開(kāi)展過(guò)程受時(shí)間、地點(diǎn)、人力、物力、財(cái)力等限制問(wèn)題，致使實(shí)驗(yàn)教學(xué)無(wú)法有效開(kāi)展，嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量。另外，有限的教師很難在有限的時(shí)間內(nèi)細(xì)致地指導(dǎo)大批的學(xué)生，設(shè)計(jì)性和探究性實(shí)驗(yàn)更是難以開(kāi)展。目前，國(guó)內(nèi)外一些知名高校的電子電工類的實(shí)驗(yàn)課程，主要以虛擬化為主要發(fā)展方向。本文探討了開(kāi)發(fā)虛擬化電工實(shí)驗(yàn)平臺(tái)所涉及的一些理論進(jìn)行了深入的探討

2 虛擬化電工實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)架選擇

電工實(shí)驗(yàn)平臺(tái)面向?qū)W校全體教師和學(xué)生.用戶在時(shí)間上和空間上的分布都比較分散。這就要求該平臺(tái)的使用不受時(shí)間和空間的限制.能為用戶提供方便。因此。首先應(yīng)該考慮該平臺(tái)的架構(gòu)問(wèn)題。在當(dāng)前國(guó)內(nèi)外各種開(kāi)發(fā)模式技術(shù)架構(gòu)中.B/S和C/S是兩大主流技術(shù)。B/S架構(gòu)建立在廣域網(wǎng)上。具有面向不同的用戶群、分散地域以及與操作系統(tǒng)平臺(tái)關(guān)系最小等方面的特點(diǎn)。

虛擬電工實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是電工實(shí)驗(yàn)課程的輔助教學(xué)平臺(tái)。既要具備進(jìn)行虛擬電工實(shí)驗(yàn)和師生互動(dòng)的主要功能.又要擺脫傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室在時(shí)空上的限制。因此應(yīng)采用典型的B/S（瀏覽器/服務(wù)器）模式技術(shù)架構(gòu)。

在B/S架構(gòu)體系的虛擬電工實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，以瀏覽器（Browser）作為客戶端。只需要安裝普通的IE瀏覽器和LabVIEW的引擎LabVIEW RunTimeEngine，而不必再安裝任何其他的附加軟件。由于只有極少部分事務(wù)邏輯在客戶端實(shí)現(xiàn)，所以基本上實(shí)現(xiàn)了客戶端的零維護(hù)。平臺(tái)的主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端（Server）實(shí)現(xiàn)，并通過(guò)服務(wù)器上相關(guān)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)。形成所謂三層（3-tier）結(jié)構(gòu)。

3 虛擬化電工實(shí)驗(yàn)平臺(tái)管理系統(tǒng)

隨著網(wǎng)絡(luò)普及和應(yīng)用， 虛擬化電工實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可依托于校園網(wǎng)，整個(gè)系統(tǒng)管理具有以下特點(diǎn)：

（1）管理全程化。對(duì)儀器設(shè)備使用前、使用中、使用后的全過(guò)程進(jìn)行管理。

（2）維護(hù)簡(jiǎn)單化。能夠?qū)Ψ植剂闵⒌膬x器設(shè)備集中管理，充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，縮短建設(shè)周期，降低建設(shè)和維護(hù)成本。管理、維護(hù)更加方便有效、更加簡(jiǎn)單易行。

（3）運(yùn)行環(huán)保化。能夠在設(shè)備共享服務(wù)過(guò)程中提高設(shè)備的使用壽命、節(jié)約設(shè)備的使用能耗，節(jié)能環(huán)保。

在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)管理可以更加智能化，具有在線預(yù)約實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及時(shí)間、簽到、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)及實(shí)驗(yàn)過(guò)程詳細(xì)指導(dǎo)、教師在線監(jiān)控學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況、在線手動(dòng)或自動(dòng)批改作業(yè)等功能。能夠大大減少實(shí)驗(yàn)室教師及授課教師的工作量，可以更多地去關(guān)注學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的情況，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

尤其是在線批改作業(yè)可以有效節(jié)約紙張，并避免學(xué)生相互抄襲。對(duì)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)可有選擇地批改，其他使用自動(dòng)批改功能，對(duì)創(chuàng)新研究性實(shí)驗(yàn)可手動(dòng)批改，學(xué)生可在網(wǎng)上隨時(shí)查閱批改結(jié)果。

4 基于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)研究方法

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法多具有驗(yàn)證性特點(diǎn)，不利十學(xué)生創(chuàng)造性的發(fā)揮。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要目的是要學(xué)生學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)的方法研究解決問(wèn)題，培養(yǎng)綜合能力和創(chuàng)新能力。將虛擬仿真軟件引入電工電子實(shí)驗(yàn)中，能夠開(kāi)發(fā)出滿足不同層次的設(shè)計(jì)型和綜合型實(shí)驗(yàn)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足

Multisim是美國(guó)國(guó)家儀器公司推出的原理電路設(shè)計(jì)、電路功能測(cè)試的虛擬仿真軟件。Multisim元器件庫(kù)提供了數(shù)千種電路元器件供實(shí)驗(yàn)選用，虛擬測(cè)試儀器儀表種類齊.全，有一般實(shí)驗(yàn)室用的通用儀器，如萬(wàn)用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、雙蹤示波器、直流電源。。而且還有一般實(shí)驗(yàn)室少有或沒(méi)有的儀器，如波特圖儀、字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、失真儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀等，它具有較為詳細(xì)的電路分析功能，可以設(shè)計(jì)、測(cè)試和演示各種電子電路。這類軟件剛好能滿足教學(xué)的需求。

基于Multisim實(shí)驗(yàn)研究方法，學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，自己動(dòng)手，自行設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)原理電路的設(shè)計(jì)，在Multisim中構(gòu)建虛擬電路模型，不斷設(shè)計(jì)-調(diào)試-修改-完善，直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

通過(guò)Multisim實(shí)驗(yàn)研究方法和過(guò)程可以看出，Multisim仿真在電工電子教學(xué)中的應(yīng)用具很大的優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

該虛擬電工實(shí)驗(yàn)平臺(tái)較好地滿足了我校電氣專業(yè)學(xué)生的部分培養(yǎng)需求?；诮處熛戎笇?dǎo)后引導(dǎo)，學(xué)生先實(shí)踐后自主的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不足。設(shè)計(jì)的虛擬仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)脫胎于教學(xué)，學(xué)生通過(guò)該教學(xué)系統(tǒng)，可以實(shí)際大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和實(shí)驗(yàn)主動(dòng)性。在動(dòng)手實(shí)踐中，還加深了對(duì)學(xué)生專業(yè)課程的認(rèn)識(shí)和對(duì)專業(yè)的好感，同時(shí)，增強(qiáng)了他們的團(tuán)隊(duì)合作性和解決問(wèn)題的軟能力。

參考文獻(xiàn)（References）

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