基于虛擬儀器的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究.pdf

1、實(shí)驗(yàn)在自然科學(xué)課程的教學(xué)中占有十分重要的基礎(chǔ)地位，是教學(xué)活動(dòng)的必要環(huán)節(jié)，自然科學(xué)課程的教學(xué)都是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的。實(shí)驗(yàn)可以增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，加深對(duì)理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)實(shí)踐動(dòng)手技能、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)技能、在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力及創(chuàng)新探索能力和協(xié)作精神。 實(shí)驗(yàn)教學(xué)很重要，但基于傳統(tǒng)儀器的硬件實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒e弊甚多：設(shè)備更新周期長，維護(hù)工作艱難；傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器功能固定，可操作性、可擴(kuò)展性差；實(shí)驗(yàn)室管理沒有靈活性，資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，實(shí)

2、驗(yàn)開出率、儀器設(shè)備利用率不高；實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織方式和管理模式落后?，F(xiàn)代遠(yuǎn)程教育中實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)缺失或理論教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)脫節(jié)現(xiàn)象普遍。因此，開發(fā)實(shí)驗(yàn)儀器，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)手段和方式，優(yōu)化教學(xué)目標(biāo)和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降恼喜呗裕粩喔镄聦?shí)驗(yàn)教學(xué)尤其關(guān)鍵。 在實(shí)驗(yàn)儀器開發(fā)方面，虛擬儀器（virtual instrument）技術(shù)是值得關(guān)注的，虛擬儀器技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)儀器技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它推動(dòng)著傳統(tǒng)儀器朝著數(shù)字化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。虛擬儀器是利

3、用PC顯示器的顯示功能替代傳統(tǒng)儀器的功能面板，利用PC的鼠標(biāo)和鍵盤控制驅(qū)動(dòng)各種功能按鈕，利用LabVIEW軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)（信號(hào)）的分析處理、表達(dá)和儲(chǔ)存，利用I／O接口設(shè)備完成數(shù)據(jù)（信號(hào)）的采集和調(diào)理，從而實(shí)現(xiàn)各種儀器功能的一種基于計(jì)算機(jī)的儀器系統(tǒng)。虛擬儀器是用戶根據(jù)自己的需要設(shè)計(jì)開發(fā)的，虛擬儀器數(shù)據(jù)（信號(hào)）的分析處理、表達(dá)和儲(chǔ)存等操作是集中交由計(jì)算機(jī)軟件來做的，虛擬儀器技術(shù)與Web技術(shù)相融合，遠(yuǎn)程控制操作實(shí)驗(yàn)得以實(shí)現(xiàn)。將虛擬儀器引入實(shí)驗(yàn)教

4、學(xué)將成為學(xué)校教學(xué)科研的重要方法和手段。 同時(shí)，筆者認(rèn)為大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)目標(biāo)定位狹隘化，高級(jí)目標(biāo)定位籠統(tǒng)、空洞化，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ絾我弧＠砜茖?shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)以科學(xué)素養(yǎng)為總目標(biāo)，以實(shí)驗(yàn)操作技能、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、探索創(chuàng)新能力、協(xié)作精神為具體目標(biāo)，構(gòu)成一總五元目標(biāo)體系。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ娇煞譃椋貉菔緦?shí)驗(yàn)、基于傳統(tǒng)儀器的硬件實(shí)驗(yàn)、仿真實(shí)驗(yàn)、基于虛擬儀器控制實(shí)驗(yàn)四種模式，且功能與形式各異，目標(biāo)與模式整合策略不相同。 除了上述理論研究外，筆者還做