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)絡虛擬技術(shù)得到了跨越式的發(fā)展。傳統(tǒng)的教學實驗室已不能滿足當代教育發(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，以適應新時代下的教學實驗需求。
　　我國中職學校在電工電子教學過程中，不僅應注重中職學生基本知識、基本技能和基本方法的培訓，也注重中職學生自主實驗的要求。這就要求必須配備相應的實驗室，因為它是用于培養(yǎng)中職學生的創(chuàng)新能力和發(fā)展復合型人才的基本教學和科研場所。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，導致我國中職學校的電工電子教學效果不理想。因此，加強對電工電子虛擬實驗室的功能探究，對虛擬實驗室建設的認識具有十分重要的意義。
一、概述：
　　隨著計算機網(wǎng)絡的普及與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷完善，我國中職學校在虛擬實驗室的建設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進行實驗。虛擬實驗室是集Internet網(wǎng)絡技術(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。目前很多中職學校的虛擬實驗室的構(gòu)造都是客戶端在web的基礎之上，運行在瀏覽器之中，由Web服務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)實意義的服務器端的應用程序建立一個即時通信平臺并進行實驗。這個虛擬實驗教學系統(tǒng)是由實驗設備、客戶端和服務器端組合而成。
二、關(guān)于電工電子虛擬實驗室的思考：
　　隨著教學體制的改革，實踐環(huán)節(jié)成為中職學生深刻理解理論知識的一個重要環(huán)節(jié)，實驗成為教學環(huán)節(jié)中不可缺少的重要組成部分。許多中職學校的實驗室存在教學設備陳舊、教育資金不足，難以滿足日益增長中職學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、科普教育和技術(shù)研究領(lǐng)域應用將越來越廣泛。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，中職學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)絡中職學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，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基礎訓練課目，培養(yǎng)中職學生了解和使用常用實驗儀器設備的使用方法和技術(shù)，使中職學生具備最基本的實驗能力，加以鞏固理論課中的所學的電路工作原理，進一步證明理論的準確性。中職學�？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的空間限制，還能使實驗教學的實際內(nèi)容和形式變得豐富多彩，從而提高實驗教學的效果、培養(yǎng)中職學生的學習興趣，使他們學會利用計算機網(wǎng)絡技術(shù)進行自主學習，通過不斷實踐和學習，逐步擺脫傳統(tǒng)實驗室?guī)淼臅r間、地點、設備和內(nèi)容等方面的束縛。所以，中職學校應注意電工電子虛擬實驗室在基礎性實驗、綜合型設計實驗和演示型實驗教學中的重要作用。
　�。ㄒ唬┗A性實驗：
　　基礎性實驗的重要意義就在于能夠培養(yǎng)中職學生了解和使用常規(guī)的儀器設備，并對理論課中的所學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，中職學生通過一臺計算機就可以熟悉常用儀器設備的性能及使用注意事項，分析電路的性質(zhì)，從而提高中職學生的自學能力，減輕教師的教學負擔，考驗中職學生獨立思考能力、分析問題能力和解決問題的能力。
　　（二）綜合型設計實驗：
　　借助電工電子虛擬實驗室進行課程設計。例如，在設計電路時，可以讓中職學生先檢驗自己設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)省設計時間、節(jié)約設計成本。
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　　對于一些開設成本高、儀器設備復雜的教學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，才能使中職學生掌握綜合性復雜實驗，逐步意識到虛擬實驗室的重要作用。
總之，在中職學校的教學實踐工作中，所構(gòu)建的電工電子虛擬實驗室應具備為實驗教學提供重要的技術(shù)支持和服務，從而推動實驗教改，替代傳統(tǒng)的教學實驗儀器設備，降低辦學成本，助推學校健康和諧的飛速發(fā)展。

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