虚拟实验系统在教学中的发展路径|机能虚拟实验系统

虚拟实验系统在教学中的发展路径

2.指导原则 要合理开展实验实习设备不足情况下的理论教学，既要 把握实践教学的宗旨，合理分配理论、实践教学的课时比例。

理论教学是主体，实践教学是基础理论的实际应用，要明确 二者的主次地位。又要保证教学质量和良好的经济效益。教 学手段和方法要得当，确保教学任务的顺利完成，又要能使 有限的教学经费取得良好的效益。

针对院校理论教学演示环节的现状，切实结合教学需求 和学生学习状况，正确处理好理论教学和演示环节的主次作 用，全面合理开发虚拟实验系统，要着重把握以下方面。

电子设备更新速度较快，设计开发人员的技术水准逐步 提高，学生在使用过程中会提出一些问题和建议，虚拟仿真系统针对某一教学需求开发，必须在使用中不断更新完善， 需要留有一定的扩展接口，为类似的教学训练提供通用平台， 既要增加新功能，新模块，又要提高系统的通用性和推广性。

一个项目的成功研制，要为以后研制其他类型的虚拟实验系 统提供技术储备，以便推广至其他类型的教学需求，提高其 通用价值。

3.无线电虚拟实验系统设计 3.1 设计目的 通信设备教学是培养通信人才的重要教学内容，是将原 理知识与设备操作相结合的过程。通信设备水平在不断提高， 新装备新技术的掌握，很大程度上取决于基础理论知识的学 习。电工无线电原理是无线电设备课程的理论基础，涉及到 电子元件、微机原理、电路分析、通信原理等方面，理论性 强，复杂抽象，学生掌握难度较大。因此，建设机载无线电 虚拟实验系统能够解决教学实践与理论知识的矛盾，方便学 生的理论学习，而且能够节省大量的训练经费，达到高效节 省的目的。

3.2 设计方案 无线电虚拟实验系统，是研究为适应无线电原理及设备 教学而构建的模拟实验系统，必须围绕相关原理讲解及设备 使用，满足不同期班、不同层次的教学需求。首先要准确定 位，全面合理确定设计内容。以无线电课程的教学内容为主 体，涵盖相关原理、设备教学的全部内容，包括无线电元器件、电路分析、电子线路、通信相关理论等，仿真原理的主 要工作过程，演示工作波形。其次要主次分明，原理和设备 的比重合理分配。以基本原理为主线，围绕无线电设备的使 用，科学分配二者的比例。以原理知识作为基础，无线电设 备内容作为核心和学习重点，贯彻设备的使用为目的的宗旨。

再者要针对教学对象特点，适合本院校学生使用。结合本院 校学员的知识层次和培训计划，针对其特点，设定合适的难 度、深度，既要演示相关的理论、设备工作波形图，又要适 合学生学习掌握。

无线电虚拟实验系统主要包括无线电虚拟实验系统基 本架构、系统软件两部分的内容。无线电虚拟实验系统软件 是该系统的主要部分，利用面向对象、虚拟仪器等技术手段， 完成无线电虚拟实验系统软件的设计，主要功能包括：基本 无线电原理、电台通信原理的虚拟演示等。

从无线电设备的教学目的出发，设计无线电虚拟实验系 统，密切结合无线电设备相关的理论教学内容，以虚拟仪器 为基础，采用实用的基于PC的数据采集（DAQ）技术，开发 系统及虚拟检测软件，以微机和局域网为基础构成虚拟仪器 实验系统。采用LabVIEW或CVI软件为开发平台，根据相关需 求设计仪器的测试功能，代替常规的仪器，如函数发生器、 示波器、万用表等，又能扩展成数字万用表、温度计、频谱 分析仪或逻辑分析仪等不同的仪器仪表。通过开发系统软件 来控制整个DAQ系统，完成采集原始数据、分析数据、输出结果等流程，实现对相关电路、器件、设备等的虚拟测试演 示，以微机和局域网构成硬件环境，建成虚拟仪器实验系统。

系统建成后将配置多部虚拟实验系统终端，可以辅助无 线电设备课的理论教学，教师可以通过多媒体演示实例并讲 解其原理，代替实际仪器下的原理演示，提高学生对抽象理 论的理解和掌握，能够充分满足通信专业的无线电理论教学 需求，增强生动性、提高教学效果。

3.3 使用分析 虚拟仿真技术具有很多优势，可以较小的成本建立功能 完善的理论、设备教学系统，结合计算机技术实现一些硬件 设备难以完成的功能，并且能够通过生动的界面辅助学生掌 握所学知识。建设一个电工无线电实验室，大约需要耗资数 十万元，而建成一个无线电虚拟实验系统只需其几分之一的 费用，经济效益显著。该系统的研制将大大提高通信专业的 培养效率和教学质量，将为学生在复杂电磁环境下的通信提 供一个良好的理论基础。该系统的完成，不仅能辅助无线电 设备课程的教学，而且可以扩展部分功能，在相关电子设备 维护检测中使用，也可应用于大学物理课程电学部分的实验 辅助教学，达到资源充分利用的目的。