基于校园网的电工电子虚拟实验系统的开发与应用

      构建电工电子网上虚拟实验系统，可以作为传统实验室的补充和扩展。该系统以学生为中心，在抓好基础实验，打牢基本理论知识的同时，可以根据不同层次、不同专业的学员，有针对性的开设一些贴近院校教育的需求、突出专业的特色的综合型、创新型实验，形成一个灵活多样、符合不同专业要求的新型的实验课教学体系。从而提高学生应用电工电子技术的能力，掌握现有装备的维修与维护技术。
　　一、网络虚拟实验系统的优势
　　网络虚拟实验系统是一个软件虚拟环境，没有元器件损坏、接触不良、仪器烧毁等现象的存在，真正体现了“软件就是仪器、就是元器件”“一台计算机就是一个实验室”的特殊优势。它不仅能够降低实验成本，还能够充分鼓励实验者进行创造性甚至是破坏性实验。与传统的实验教学相比较，其优势是显而易见的。依托校园网，建立网上虚拟实验系统，可以摆脱固定实验室的限制，全天候开放。
　　（一）解决实验教学资金投入不足的问题
　　实验室的建设，必须有场所、设备、专职的实验人员等固定的投入，实验仪器设备的购买和后期维护也需要大笔的资金，电工电子元器件的发展，新的元器件不断地涌现，不断地更新各种实验元器件更需要大量连续的资金支持。由此可见，资金的不足导致实验室的规模较小，功能单一，有效利用率低，对培养学生的实践能力有极大影响。
　　网上虚拟实验系统是基于软件的虚拟实验平台，把相关实验用的仪器设备，各种元器件都集成到软件中，在实验的过程中可以直接调用。而且对于不断更新的电子元器件也可以通过各种方式进行导入，也不存在实验设备的老化和损坏、元器件的损坏等后期问题，从而减少了大量资金的投入。
　　（二）解决实验教员缺乏的问题
　　固定场所的实验必须有相关实验人员的管理和指导，如果实验开出的组数较少、每组人数过多，不能达到实验效果；但如果开出组数较多，就必然会加大实验人员的劳动强度。网上虚拟实验系统完全可以解决这个看似不可调和的矛盾。
　　网上虚拟实验系统可以实现一对一、一对多、多对多地进行指导和交流，甚至可以把实验指导者扩展到任课老师等相关人员，扩大了实验指导人员的范围。同时，对于普遍存在的问题，可以一次辅导直接解决，还可以用视频的方式让学生自主观看，不在像实验室中要对学生进行多次讲解，从而大大减少了实验教员的劳动强度，也提高了实验的效果。
　　（三）可以解决实验室开放时间缺乏的问题
　　目前，传统实验室出于安全和管理等方面的考虑，只是在有实验课时安排开放，其它时间都是关闭的，浪费大量的资源，不能完全发挥实验室的功能和作用。
　　虚拟实验系统依托于校园网络，可以实现二十四小时开放，并且不需要专人值守。只要学生能够有一台连接网络的计算机，就可以登陆系统进行学习和开展感兴趣的实验，从而培养学生的自主学习能力和创新精神。
　　二、网络虚拟实验系统的主要功能
　　系统采用WEB网站的形式，在校园网上建立链接，提供老师与学生的入口。通过联入校园网的计算机就可以登陆、调用虚拟实验软件进行相关的实验。虚拟实验系统的主体采用EWB（Electronics Workbench，虚拟电子工作平台）软件，学生可以在线调用该软件，或者下载到本地进行使用。
　　该系统主要由数据管理模块、网上学习模块、虚拟实验模块、在线答疑模块四大部分组成。
　　数据管理模块功能：实现对人员登陆、实验结果等信息的存储和管理。
　　网上学习模块功能：完成对实验系统中虚拟软件的学习；完成对实验中相关知识点的学习。
　　虚拟实验模块功能：分为基础性实验和创新性实验。基础性实验与课本知识相结合，主要以验证性的实验为主。创新性实验主要用来提高学员的综合素质和动手能力，提高学员的创造性思维。
　　在线答疑模块功能；通过留言板、论坛、聊天室等形式，实现老师与学生之间、学生与学生之间的在线交流。使得老师能够及时对学生的实验进行指导，解决学生提出的各种问题，学生之间也能实时在线交流实验心的。
　　该系统最大的特点就在于它的交互性，学生要在一个知识的环境中学习，与环境中的各种事物发生联系。无论是通过学习模块进行交互学习、虚拟实验模块中的创新实验、还是在线答疑系统中的实时指导、交流讨论，目的都是为学生营造一种自主学习、协作学习的环境，培养他们发现问题、分析问题、解决问题的综合能力。
　　该系统为实验教学提供了全新的教学手段，成为传统实践教学的重要补充。其最终的目标是突出网络特色，贴近专业需求，用较为经济的方式和先进的技术来提供一种简便、实用、科学、高效的教学手段，以此来满足电工电子实验教学日益增长的需求。