中职电工电子虚拟实验室功能探究

摘要：随着时代的进步和信息化时代的到来，我国的网络虚拟技术得到了跨越式的发展。传统的教学实验室已不能满足当代教育发展的需要，被虚拟实验室所替代已逐步成为发展潮流。本文通过对电工电子虚拟实验室的概述和思考，分析电工电子虚拟实验室的重要功能，旨在与同行交流，以适应新时代下的教学实验需求。
　　我国中职学校在电工电子教学过程中，不仅应注重中职学生基本知识、基本技能和基本方法的培训，也注重中职学生自主实验的要求。这就要求必须配备相应的实验室，因为它是用于培养中职学生的创新能力和发展复合型人才的基本教学和科研场所。而传统的电工电子实验的投资相对较大、硬件设施依赖性强、运行与维护成本过高且效率不高，又由于受到实验课数、实验室的开放和环境等因素的影响，导致我国中职学校的电工电子教学效果不理想。因此，加强对电工电子虚拟实验室的功能探究，对虚拟实验室建设的认识具有十分重要的意义。
一、概述：
　　随着计算机网络的普及与虚拟现实技术的不断完善，我国中职学校在虚拟实验室的建设方面得到了一定的普及。虚拟实验室的本质意义就是泛指计算机系统中，集虚拟现实、数据库、虚拟仪器、计算机网络与计算机实时监控等技术为一体的虚拟实验环境，用户通过一些渠道把控制信号和参数指令发送至仿真对象或物理设备，然后把实验结果通过文档、图片、视频和动画等形式发给用户，满足用户通过远程服务进行实验。虚拟实验室是集Internet网络技术、仪器控制技术和通信技术于一体的虚拟实验教学系统，用户只需拥有一台电脑，通过因特网就能访问这一虚拟实验教学系统，在Web页面上挑选有关实验实现远程操纵实验所需的仪器设备，并进行实验操作，另外用户还可以直接从网上获取实验数据，动态监控实验结果。目前很多中职学校的虚拟实验室的构造都是客户端在web的基础之上，运行在浏览器之中，由Web服务器自动下载用户系统所需的客户端程序；随后客户端程序与现实意义的服务器端的应用程序建立一个即时通信平台并进行实验。这个虚拟实验教学系统是由实验设备、客户端和服务器端组合而成。
二、关于电工电子虚拟实验室的思考：
　　随着教学体制的改革，实践环节成为中职学生深刻理解理论知识的一个重要环节，实验成为教学环节中不可缺少的重要组成部分。许多中职学校的实验室存在教学设备陈旧、教育资金不足，难以满足日益增长中职学生的需求和跟上技术日新月异发展的步伐。并且有些实验危险性大，在实验室难以开展，使中职学生难以亲眼观察实验现象及结果。随着计算机的性价比和易用性的提高，使得虚拟实验室在教学、科普教育和技术研究领域应用将越来越广泛。在虚拟实验室中，实验者有逼真的感觉，他似乎是在真正的现实实验室里近距离进行现场操作。多媒体计算机技术与仪器技术的结合构成了虚拟实验室实现的基础，中职学生可以在计算机屏幕上通过场景式图形界面拥有自己的实验室。虚拟仪器技术与认知模拟方法的结合也赋予虚拟实验室智能化特征，通过网络中职学生可以身临其境地观察实验现象，并可以观察各实验仪器的详尽情况，不受时间和空间的限制。
近年来，随着电工电子虚拟实验室的不断发展。虚拟实验室表现在人们可以自主地、灵活地模拟操作各种实验仪器，完成各种分析测试任务，评价实验者的操作水平与实际能力。但是现在很多中职学校的电工电子虚拟实验室的实现和播放课件方式相似，中职学生只能通过虚拟实验室进行简单的浏览及实验结果曲线的动画显示。中职学生没有身临其境的感觉，没有真正动手通过实验仪器的操作而显示实验结果，而只是简单对实验数据的输入产生实验结果。
三、电工电子虚拟实验室的重要功能：
　　我国中职学校的传统电工电子实验室一般有电工电子技术实验室、电路实验室和高频电路实验室等实验室。它们的主要功能是用于开设基础训练课目，培养中职学生了解和使用常用实验仪器设备的使用方法和技术，使中职学生具备最基本的实验能力，加以巩固理论课中的所学的电路工作原理，进一步证明理论的准确性。中职学校可以利用多媒体软件、电路仿真软件和虚拟仪器软件组建电工电子虚拟实验室，不仅可以解除实验教学的空间限制，还能使实验教学的实际内容和形式变得丰富多彩，从而提高实验教学的效果、培养中职学生的学习兴趣，使他们学会利用计算机网络技术进行自主学习，通过不断实践和学习，逐步摆脱传统实验室带来的时间、地点、设备和内容等方面的束缚。所以，中职学校应注意电工电子虚拟实验室在基础性实验、综合型设计实验和演示型实验教学中的重要作用。
　　（一）基础性实验：
　　基础性实验的重要意义就在于能够培养中职学生了解和使用常规的仪器设备，并对理论课中的所学的电路工作原理进一步验证和巩固。借助电工电子虚拟实验室，中职学生通过一台计算机就可以熟悉常用仪器设备的性能及使用注意事项，分析电路的性质，从而提高中职学生的自学能力，减轻教师的教学负担，考验中职学生独立思考能力、分析问题能力和解决问题的能力。
　　（二）综合型设计实验：
　　借助电工电子虚拟实验室进行课程设计。例如，在设计电路时，可以让中职学生先检验自己设计的电路能否符合仿真检验电路的性能要求，只有符合仿真检验电路的性能要求，才能输到protel进行电路板绘制工作，完成电路板制作、焊接与测试。从而大大节省设计时间、节约设计成本。
　　（三）演示性实验：
　　对于一些开设成本高、仪器设备复杂的教学实验只能进行演示性实验。比如调频、调幅收发机的实验就十分复杂，不仅有高频电路，也有低频电路；不仅有时域分析，也有频域分析，在传统的实验室内是难以完成综合性强的实验。因此，只有借助于电工电子虚拟实验室进行实验演示，才能使中职学生掌握综合性复杂实验，逐步意识到虚拟实验室的重要作用。
总之，在中职学校的教学实践工作中，所构建的电工电子虚拟实验室应具备为实验教学提供重要的技术支持和服务，从而推动实验教改，替代传统的教学实验仪器设备，降低办学成本，助推学校健康和谐的飞速发展。

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