基于信息技术的精细化虚拟仿真实验教学——以《叶轮机械原理实验》为例

<正>信息技术的快速发展激发了教学形式的变革，为促进虚拟仿真实验教学在技术与教学方面的深度融合，提高学生的综合能力与创新能力，本文针对专业基础类课程的实验教学，基于精细化虚拟仿真技术，分别在实验教学条件、教学内容、教学模式等方面进行了改革实践。在教学应用方面，更新基于技术的教学法，设计精细化虚拟仿真实验环节，建设实验教学平台，丰富精细化评价模型，促进教与学的深度融合，对专业领域的人才培养进行了探索与实践，将精细化虚拟仿真实验及实体实验有机融合，推动了专业基础类实验课程教学质量的提高。     

基于MOOC模式的智能电网全景虚拟平台设计

MOOC是一种新型在线教育模式,本文以重庆理工大学“电气系统与检测控制虚拟仿真实验教学中心”子平台——“智能电网全景虚拟平台”为例,详细介绍如何按照MOOC模式的教学设计原则进行平台资源设计。首先通过设计仿真学习系统,在实验之前提供“认知地图”,让学生明确实验的内容和要求,理解学习动机。其后再详细介绍电力生产动态模拟系统、输配电混合仿真系统和高压电气虚拟仿真实验系统功能以及可完成的开放式虚拟实验项目。该平台建设充分吸收MOOC模式的精髓,达到了“交互性、共享性、体验性”的实验效果,提高了学生兴趣和实验质量。     

一种半虚拟的电气本科实验教学研究

针对现有的实验教学方式容易受限于实验设备、实验手段的约束,本文提出“物理平台+虚拟仿真”的本科实验教学研究,将物理平台生动具体的优点和虚拟仿真可扩展性强的优点结合,丰富本科实验教学手段。本文首先探究各种现有实验教学方法的优缺点,具体说明“物理平台+虚拟仿真”的半虚拟本科实验教学研究,最后以本科继电保护实验课程为例,具体说明电气专业半虚拟实验教学情况。     

“通信系统综合实验”教学平台建设

“通信系统综合实验”是我院一门综合性、实践性课程,在多年的教学实践中积累了大量的实验成果.在原有实验开设项目的基础上引入基于USRP和LabVIEW的通信系统实验平台,将真实的通信信道考虑到无线通信系统设计当中,使无线通信系统软件仿真和硬件实现真正统一,并为无线通信新技术的扩展学习和研究提供了可能.     

基于“互联网+”的远程实践系统的设计及应用

实践环节是制约远距离成人教育发展的瓶颈,随着"互联网+"和大数据时代的到来,给远程实践系统的设计和应用提供了便利。本文根据远程控制实验的原理,以电子类课程的实验教学为对象,基于NI ELVIS平台设计开发了远程控制的物理实践系统,并提出将虚拟仿真实验与远程控制的物理实验相结合,在实验过程中学生分阶段进行虚拟仿真实验和远程控制的物理实验,既达到了传统实验教学的效果,又保持了基于网络操作的特点。实践证明,远程控制的电子物理实验系统是远距离实验教学中较为理想的一种实验模式,也是未来远程实验的发展趋势。     

Cortex-Ｍ0嵌入式系统模块化仿真实验平台设计

针对嵌入式系统学习难度高,实验平台与教学资源分散等问题,设计了基于Cortex-Ｍ0内核的嵌入式系统虚拟仿真实验平台。平台具有软、硬件辅助设计功能降低了学习难度,并将电路设计、软件仿真、在线学习、实验管理一体化。采用模块化设计使嵌入式系统的功能组合灵活、设备便携、易扩展;B/S架构的服务器资源便于平台的升级与维护。实践表明,仿真实验平台扩展了教学与实验形式,提高教学质量。     

基于LabVIEW的通信原理虚拟实验平台设计

为了避免学生受到传统实验教学局限于固定地点、固定时间的限制，开发一基于LabVIEW软件的通信原理实验教学平台，首先对平台的构架和设计目标进行了详细描述，然后以FM系统的仿真为例介绍实验平台在通信原理课程中的具体应用以及在远程教学中的应用。     

基于LabVIEW-Multisim的低频虚拟实验室设计与实现

在LabVIEW图形化编程语言的控制设计与仿真模块中使用外部模型与Multisim电路仿真工具的HS/BC接口可以实现实时数据交互。据此,将LabVIEW和Multisim进行联合仿真,构建虚拟仿真实验系统,可以将模型建立、理论原理的仿真验证与通信系统的工程实现有效结合起来。利用LabVIEW与Multisim设计并实现了RC单管耦合放大器、差动放大器、集成稳压电源与集成运算放大器等低频虚拟仿真实验。结果表明:一方面,低频虚拟仿真实验室采用模块化加平台化设计,使得设计开发的时间周期及工作量得以减少,开发效率得到提升;另一方面,学生可以进行综合开发实验,激发科研兴趣,提高学生的实践能力,推动实验教学的发展。     

光电成像目标检测识别跟踪系统平台建设探索

光电成像目标检测识别与跟踪系统平台是配合学生学习光电图像及光信息处理相关理论知识的一套完整实验系统,是形成“实验教学与科研成果相融合,软件开发与硬件设计相融合,虚拟仿真与工程实践相融合”的三融合教学体系的基础。该平台的建设丰富了本科教学实验的内容,为高素质光电技术人才培养提供实验、实践平台及高质量教学资源,也为构建高水平虚拟仿真实验平台打下夯实的基础。     

基于Visual Basic的天线虚拟实验室的设计与实现

以天线实验室硬件设备的操作流程为基础,利用VisualBasic软件,设计并搭建实现了一套用于天线开发和测试用的虚拟实验室系统。文中介绍了天线实验的硬件设备与天线参数的测量方法,分析了该虚拟实验室系统的框架结构和关键内容的设计流程,以菱形天线为例演示了该系统在天线仿真、设计和测量方面的使用过程。该系统已被应用于课内实验教学和课外创新,增强了学生实践能力,改变了传统实验教学模式。     

电机类课程虚拟仿真实验设计与实现

针对传统电机类课程实物实验存在危险性大、实验平台建设成本高等问题，基于Unity3D软件设计了虚拟仿真实验平台，以直流电机、异步电机、同步电机、变压器等为对象，构建了电机拆装、起动、并联等实验场景，建立了集“理论知识学习、虚拟仿真项目研习、仿真模型实操”于一体的综合实验方法，实现了“理论与实践、虚拟与现实、教学与创新”相结合。为学生提供了自主开放的实验条件，对激发学生学习兴趣，培养学生创新实践能力发挥了重要作用。     

基于虚拟仪器技术的传感器实验的探索

以“传感器”实验为切入点,介绍电子类课程实验利用虚拟仪器技术搭建实验平台和软件设计。其中包括利用虚拟仪器技术开发的传感器实验、电子电路实验和仿真实验的操作界面。实验分为虚实结合实验和虚拟仿真实验。该平台具有数据自动采集、数据存储、数据处理、快速绘制曲线、实验报告自动生成、点击即可发送邮件等功能。利用平台进行了光纤传感器实验、频率特性实验和PID直流电机控速实验,结果表明：实验自动化、无纸化,网络化,打造了“以学生为中心”的教学平台,让学生有更多时间自主学习；实验资源网络化,实验报告规范化,解决了昂贵的实验资源不足的问题,提升了实验老师的工作效率。     

模拟电子电路“虚”“实”结合实验平台方案的设计

提出了由虚拟与实际电路构成,应用于模拟电子电路教学的实验平台。该平台实现了模拟电子电路实验操作与计算机模拟分析相结合的实验教学方式,培养学生应用EDA技术,设计电路系统及实际操作的能力。     

基于计算机虚拟仿真实验平台研究

计算机虚拟仿真技术在很多领域有应用,文章对其实用性进行分析,同时对计算机虚拟仿真实验技术应用和实验平台构建问题进行探究。在计算机虚拟仿真实验平台设计目标的指导下,对计算机虚拟仿真实验平台的体系架构、功能模块、软硬件设施等进行分析,并针对在实际应用中计算机虚拟仿真实验平台的功能进行剖析。     

“自动控制原理”实验教学改革

为了培养并提高学生科学实验能力、创新能力及实践应用能力,本文对"自动控制原理"实验教学环节进行了研究与改革,提出了实验箱、自制虚拟实验系统、Simulink仿真与Matlab编程相结合的实验方法,同时充实并更新了设计性实验、综合性实验与专业拓展实验。教学实践验证了改革与研究的有效性。     

模块化电子实验平台构建与创新型人才培养

文章针对电子类专业实践教学现状,将课程的基础实验、综合性实验及设计性实验进行整合,构建了由传感器、电子电路、单片机、DSP、SOPC应用模块组成的实验平台。学生既可对模块功能进行验证,也可选择模块构成系统,同时可设计新模块来完善和充实实验平台内容。该平台将实验、课程设计、毕业设计进行了有机结合,促进了创新型人才培养。     

虚拟实验在“电路理论”课堂教学中的应用

本文结合实例介绍了将虚拟实验引入＂电路理论＂课堂教学的实践体会。我们通过周密的教学设计,借助虚拟实验可以充分展示教师的教学想象力和授课感染力,从而调动学生的听课兴趣。与其它教学手段配合,可以有效提高课堂教学效果,有助于开展启发式或研究型教学。学生在理解电路理论内容的同时,还能够了解仿真的概念,并初步掌握一种仿真工具的应用。     

卓越工程师培养创新实验平台建设

本文针对我校自动化与电气工程学院卓越工程师创新实践教学需求,提出了创新实验教学体系的建设目标。文章分析了电气工程创新实验平台的建设过程,介绍了实验师资队伍和管理体制建设方法。平台的建成为我校电气工程及自动化专业卓越工程师的实践教学环节提供了良好的条件。     

基于PXI的虚拟测试系统教学实验平台

为加强和改进测控技术与仪器专业的专业课程实验教学，提高实验教学水平，利用PXI总线仪器和高效的Labview图形化虚拟仪器编程语言，开发了基于PXI的虚拟测试系统教学实验平台。阐述了基于PX泊测试系统实验平台的基本组成、实现方法，介绍了测试系统教学实验平台的功能，并对该实验平台的改进和扩展提出了一些构思。