基于WEB的电子虚拟实验平台设计与应用研究

成小园 易杰 上饶职业技术学院

基于WEB的电子虚拟实验平台设计与应用研究

成小园 易杰 上饶职业技术学院

研究了一种基于WEB的电子虚拟实验平台设计和应用，该平台采用Browser –server结构，以TCP/IP通讯协议进行通信，网络数据库采用SQL Server 2005，综合应用JAVA和C++等工具开发设计，实现WEB环境下电工虚拟实验、模拟电路虚拟实验、数字电路虚拟实验等功能，对高职电子类专业在线虚拟实验教学具有显著价值。

WEB环境 电子虚拟实验平台 Browser-server结构

1 虚拟实验平台结构概述

基于WEB的电子虚拟实验平台设计意在解决高职电子类专业实训教学中存在的仪器损坏、实验直观性不强等问题，整个平台运行在WEB环境下，采用Browser –server结构，以TCP/IP通讯协议进行通信，教师和学生拥有特定的登录用户名和密码，教学中可以登录WEB实验平台开展远程实验教学。在虚拟环境下实验仪器、实验数据、分析总结都可以实现远程添加和监测，教学仿真度高，安全性好，具有很强的应用价值。

2 虚拟实验平台具体设计

2.1 服务器设计

本系统设计以Win2000 Advanced Server 作为服务器的操作系统，该系统具有良好的人机交互操作界面，安全性也更好，基于服务器架构下采用SQL Server 2005作为实验网络数据库，并应用JAVA和C++等工具开发服务器的后台管理体系。采用上述技术和模式设计系统服务器，能够保证系统平台上教学实验数据的安全性和应用便捷性。

2.2 客户端设计

客户端是师生进行在线虚拟实验教学的主要平台，主要采用WEB技术构建，具体来说，以ASP、JSP等技术创建实验页面，师生可通过用户名及密码登录，在虚拟环境下开展实验教学。此外，将Multisim虚拟仿真软件资源库整合到本系统的实验数据库中，借助Multisim软件中丰富的虚拟电子元件和仿真功能为本系统提供在线实验资源，如此一来省去了繁琐的系统实验元件及功能开发环节，大大提升了平台设计和应用的效率。

3 虚拟实验平台教学功能

3.1 电工虚拟实验

电工虚拟实验是本平台的主要教学功能，借助WEB电子虚拟实验系统，电工虚拟实验的项目主要包含：电路基础理论知识验证实验、电路串并联实验、基尔霍夫定律验证实验、RLC移相电路实验、戴维宁电路实验等，要求学生能够掌握运用虚拟实验平台进行上述实验的在线操作，记录实验数据，并与教师进行在线交流。在实际教学前教师应先为学生讲授Multisim仿真软件的应用方法，在学生掌握应用Multisim软件进行电工仿真实验的基础上，引导学生登录WEB电子虚拟实验平台进行学习，以提升教学的效率。

3.2 模拟电路虚拟实验

模拟电路虚拟实验也是本平台的另一个教学功能，基于WEB电子虚拟实验系统，师生可以登录平台进行关于模拟电路课程中经典实训项目的在线教学，主要的实验项目包含：二极管检测虚拟实验、三极管放大特性验证虚拟实验、共射极放大电路虚拟实验等，在WEB环境下的模拟电路虚拟实验不仅能够实现在线操作，还能够实现实验数据的图表展示和在线共享，具体教学中教师可将教学班学生分为若干小组，要求各小组进行自主探究实验，在实验结束后可以通过系统平台发布和分享自己的实验报表数据，围绕实验的有效性进行在线探讨。

3.3 数字电路虚拟实验

数字电路也是高职电子类专业的一门主干课程，在WEB电子虚拟实验环境下，能够开展的数字电路的虚拟实验项目包含：数字逻辑器件测试项目、组合逻辑电路搭建测试项目、555定时器电路搭建测试、时序逻辑电路测试等，此外还可以借助虚拟实验平台中丰富的数字逻辑电路元器件和模块电路，搭建复杂的数字电路系统，如：抢答器电路系统、密码锁电路系统、水位监控报警电路系统等，在实训教学中，教师应充分为学生讲解系统的数字电路虚拟实验教学功能，引导学生掌握通过小组合作、自主探究、在线分享等形式学会运用虚拟实验平台进行在线实验学习的技能。

4 虚拟实验平台教学应用价值

基于WEB的电子虚拟实验平台具有强大的交互性在线教学功能，借助该平台进行高职电子类专业的在线虚拟教学具有十分显著的教学价值，一方面，实现对理论教学的辅助。借助虚拟实验平台开展教学，学生能够通过参与在线实训有效地掌握课堂所学的理论知识，且平台上丰富的虚拟元件和实验分析报表能够帮助学生建构起电子课程学习的有效认知，达到以实验检验理论的学习目的。另一方面，弥补硬件实验条件的不足。各级高职院校电子专业传统实体实验室在多年的应用中，都会存在实验设备老化的问题，对于实验项目的创新设置及有效开展十分不利，而借助WEB电子虚拟实验平台开展教学，不会出现实验仪器损坏的问题，且平台能够通过数据更新获取最新的电子实训仪器，有利于实验教学项目的更新，对实验教学效果的提升有很大帮助。

[1]王园园.基于LabVIEW电子测量虚拟实验平台设计[J].自动化与仪器仪表,2015(10):174-175.

[2]王露莹.模拟电子电路虚拟实验平台的设计[J].科技创新与应用,2014(12):274.