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我国目前的高职教育已占据了高等教育的半壁江山。高职教育培养的是高等技术应用型人才,因而,实验教育就显得尤为重要。传统的实验室要使用多种仪器,而且不同实验所用的仪器也不尽相同。如果开设综合性实验所需仪器更多,那么多的仪器不仅价格较高,体积较大,占用空间多,而且相互连接也十分麻烦。如何更合理地配置教育资源,解决好资金投入与人才培养之间的矛盾,是高职院校开展实验教育经常需要考虑而又伤脑筋的问题,利用虚拟仪器就可很好地解决这个问题。
建立虚拟仪器实验室之后,情况就大为改观。虚拟仪器实验室不仅可完成电工、电子学、电气测量等基础课程的实验,还为CDT教学实验提供了广泛的发展天地。真正体现了虚拟仪器技术“软件就是仪器”,“一台计算机就是一个实验室”的特殊优势。[22]
虚拟仪器具有高效、易用、开放、灵活、更新快、功能强大、性价比高、用户定义等诸多优点,本文结合“实验室教学用虚拟仪器系统实验”课题研究对象,从虚拟仪器这一新的设计思想角度出发,叙述了虚拟仪器的概念、基本构成、软硬件体系结构、性能特点和应用,以及应用于实验教学的初步尝试和设计思路。选用LabVIEW图形化编程语言为开发平台,组建测量系统和构造自己的仪器面板,并根据信号处理的基本原理,对采集的数据进行实时的分析处理、并生动直观地显示出数据、波形、图像和分析处理的结果。同时开发出了虚拟信号发生器、虚拟示波器、虚拟函数发生器及虚拟信号发生器及频谱分析仪,并以“两级阻容耦合放大电路的静态调试”实验为例,用虚拟仪器代替传统仪器,实现对数据的处理、表达、传送、存储、显示等功能,提高了实验效率,降低了实验成本,增强了学生学习的积极性,取得了良好的教学效果。虚拟信号发生器及频谱分析仪具有常规信号分析仪无可比拟的优点,它以个人计算机为核心处理部件,不仅处理速度快,成本低廉,而且操作方便,界面友好。运用虚拟仪器思想设计研制的“虚拟仪器综合实验”使教师可根据教学的实际需要,针对学生的具体情况来设计独特要求,由教师编写程序,以实现现有仪器设备的模拟。这样有效增加了实验设备的数量,从根本上改善学生实验条件,保证实验教学质量,使教学实验水平上了一个新台阶。
在此基础上,本文还对构建基于虚拟仪器系统的网络虚拟实验室作了进一步的探讨。
虚拟仪器及技术作为高校未来教学科研的重要方法和手段,特别是在高职院校其应用前景更为广阔。