序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]一篇虛擬技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來(lái)更深刻的閱讀感受。

在職業(yè)學(xué)校里，課程很多是一體化的，像“電拖”“電子”“PLC”等都離不開實(shí)訓(xùn)，那么如何上好這些課程呢？只買設(shè)備可以嗎？買設(shè)備只是一方面，如何既經(jīng)濟(jì)又有效果地把這些課程完善呢？利用虛擬儀器是發(fā)展的方向。虛擬儀器技術(shù)主要是在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，在各個(gè)領(lǐng)域都有應(yīng)用，例如電子、醫(yī)療等領(lǐng)域，特別是在電子方面發(fā)展迅速。如果學(xué)校的教育跟不上時(shí)代，那必然淘汰。

1現(xiàn)狀分析

目前很多職業(yè)院校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要表現(xiàn)在：（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)備有好有壞，大部分設(shè)備落后于課程建設(shè)的需要。（2）很多中等職業(yè)院校實(shí)驗(yàn)設(shè)備還是陳舊的設(shè)備，教學(xué)也是老套，這樣就限制了學(xué)生的創(chuàng)新和就業(yè)。（3）有的學(xué)校老師教學(xué)觀念新穎，可是設(shè)備落后，這樣限制了老師的積極性，同時(shí)制約了他們的創(chuàng)新。（4）先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備由于資金的欠缺遲遲不到位，限制了學(xué)生的學(xué)習(xí)的動(dòng)力。社會(huì)在不停地發(fā)展，電子更是日新月異的發(fā)展，如果學(xué)生的思想跟不上，動(dòng)手能力跟不上，那么就業(yè)和創(chuàng)新就會(huì)遇到很多困難。為了不投入更多的資金同時(shí)能起到創(chuàng)新的作用，虛擬儀器的研究和使用將是一個(gè)大的發(fā)展趨勢(shì)。

2虛擬技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)里的優(yōu)點(diǎn)

虛擬技術(shù)最大限度地利用日新月異的PC功能，改進(jìn)課程中的動(dòng)手實(shí)踐環(huán)節(jié)。它體現(xiàn)了現(xiàn)代教學(xué)手段和思想，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必然發(fā)展方向。其主要優(yōu)勢(shì)具體體現(xiàn)在以下方面。

2.1節(jié)省投資，維護(hù)成本低

這是當(dāng)前虛擬技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最大優(yōu)勢(shì)。許多傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備成本高、體積大，一般院校沒有經(jīng)濟(jì)實(shí)力配備，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)成了紙上談兵。利用虛擬技術(shù)構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使用虛擬儀器代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器完成測(cè)量測(cè)試，充分利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有計(jì)算機(jī)資源，一機(jī)多用，可以大大降低實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、改造與維護(hù)的資金、時(shí)間和空間成本，提高實(shí)驗(yàn)室使用效率，極大滿足教學(xué)需求。

2.2資源共享，不受時(shí)空限制

作為基于網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的現(xiàn)代教育模式，虛擬實(shí)驗(yàn)操作不僅可以在實(shí)驗(yàn)室PC上進(jìn)行，還可以在網(wǎng)絡(luò)終端上進(jìn)行，不受時(shí)間、空間的限制，儀器設(shè)備資源共享，滿足個(gè)人學(xué)習(xí)需求。

2.3擴(kuò)展性強(qiáng)，易于二次開發(fā)

軟件模塊易于修改和擴(kuò)展，可以緊跟實(shí)際儀器和設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步進(jìn)行二次開發(fā)，在無(wú)需購(gòu)置硬件設(shè)備的情況下，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的更新，確保了未來(lái)可用性以及系統(tǒng)調(diào)整或擴(kuò)充的靈活性。

2.4自主操作，實(shí)時(shí)交互

學(xué)員可以自己選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和相關(guān)儀器設(shè)備，利用計(jì)算機(jī)交互操作，真正使教學(xué)活動(dòng)以學(xué)員為中心，充分調(diào)動(dòng)學(xué)員的學(xué)習(xí)積極性[1]。

3虛擬儀器技術(shù)

3.1虛擬儀器技術(shù)概述

虛擬儀器技術(shù)就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來(lái)完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用。自1986年問世以來(lái)，世界各國(guó)的工程師和科學(xué)家們都已將NILabVIEW圖形化開發(fā)工具用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而改善了產(chǎn)品質(zhì)量，縮短了產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)間，并提高了產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)效率。使用集成化的虛擬儀器環(huán)境與現(xiàn)實(shí)世界的信號(hào)相連，分析數(shù)據(jù)以獲取實(shí)用信息，共享信息成果，有助于在較大范圍內(nèi)提高生產(chǎn)效率。虛擬儀器提供的各種工具能滿足我們?nèi)魏雾?xiàng)目需要。

3.2虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

3.2.1性能高

虛擬儀器技術(shù)是在PC技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，所以完全“繼承”了以現(xiàn)成即用的PC技術(shù)為主導(dǎo)的最新商業(yè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，包括功能超卓的處理器和文件I/O，使人們?cè)跀?shù)據(jù)高速導(dǎo)入磁盤的同時(shí)就能實(shí)時(shí)地進(jìn)行復(fù)雜的分析。此外，不斷發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)和越來(lái)越快的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使得虛擬儀器技術(shù)展現(xiàn)其更強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。

3.2.2擴(kuò)展性強(qiáng)

NI的軟硬件工具使得我們不再受限于當(dāng)前的技術(shù)中。這得益于NI軟件的靈活性，只需更新計(jì)算機(jī)或測(cè)量硬件，就能以最少的硬件投資和極少的、甚至無(wú)需軟件上的升級(jí)即可改進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)。在利用最新科技的時(shí)候，我們可以把它們集成到現(xiàn)有的測(cè)量設(shè)備，最終以較少的成本加速產(chǎn)品上市的時(shí)間。

3.2.3節(jié)約時(shí)間

在驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用兩個(gè)層面上，NI高效的軟件構(gòu)架能與計(jì)算機(jī)、儀器儀表和通信方面的最新技術(shù)結(jié)合在一起。NI設(shè)計(jì)這一軟件構(gòu)架的初衷就是為了方便用戶的操作，同時(shí)還提供了靈活性和強(qiáng)大的功能，使我們輕松地配置、創(chuàng)建、、維護(hù)和修改高性能、低成本的測(cè)量和控制解決方案。

3.2.4無(wú)縫集成

虛擬儀器技術(shù)從本質(zhì)上說(shuō)是一個(gè)集成的軟硬件概念。隨著產(chǎn)品在功能上不斷地趨于復(fù)雜，工程師們通常需要集成多個(gè)測(cè)量設(shè)備來(lái)滿足完整的測(cè)試需求，而連接和集成這些不同設(shè)備總是要耗費(fèi)大量的時(shí)間。NI的虛擬儀器軟件平臺(tái)為所有的I/O設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口，幫助我們輕松地將多個(gè)測(cè)量設(shè)備集成到單個(gè)系統(tǒng)，減少了任務(wù)的復(fù)雜性?！　√摂M儀器技術(shù)是現(xiàn)代教育技術(shù)重要組成部分，在虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研發(fā)中可以采取多種不同的軟件工具和開發(fā)方法，目前有基于Flash技術(shù)、基于CAD軟件、基于LabVIEW的虛擬儀器技術(shù)、基于Java技術(shù)和基于VRML的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等，其中虛擬儀器技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是當(dāng)前探討和應(yīng)用的熱點(diǎn)。虛擬技術(shù)是一種圖形化的編程語(yǔ)言，廣泛應(yīng)用于工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室，可被視為一個(gè)標(biāo)注的數(shù)據(jù)采集和儀器可控制軟件。其內(nèi)部設(shè)置了便于應(yīng)用的一些標(biāo)注的庫(kù)函數(shù)，是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件。利用虛擬技術(shù)可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動(dòng)有趣。與傳統(tǒng)的儀器相比，虛擬儀器除具有成本低、功能強(qiáng)大、便于升級(jí)與維護(hù)和易于同網(wǎng)絡(luò)、外設(shè)相連等特點(diǎn)外，其主要優(yōu)點(diǎn)是可以由用戶自己定義、自己設(shè)計(jì)儀器系統(tǒng)，使儀器的功能更加強(qiáng)大、靈活，滿足不同的要求。傳統(tǒng)的電子測(cè)量分析儀器功能較為單一，完成一個(gè)教學(xué)、科研項(xiàng)目，有時(shí)需要多種儀器設(shè)備組合起來(lái)，成本高，占地面積大，使用不便。特別是實(shí)驗(yàn)教學(xué)，每種儀器都必須配置多套，對(duì)于價(jià)格昂貴的儀器設(shè)備，一般學(xué)校是難以承受的。儀器設(shè)備缺乏和過時(shí)陳舊等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響教學(xué)科研。通過虛擬儀器技術(shù)，可以將多臺(tái)傳統(tǒng)儀器功能集成到一套用戶自定義的虛擬儀器中，極大地提高教學(xué)科研的質(zhì)量與效率[2]。

4虛擬技術(shù)應(yīng)用案例

虛擬技術(shù)不但適用于各種測(cè)量和自動(dòng)化領(lǐng)域，而且無(wú)論工程師是否有豐富的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，都能順利應(yīng)用，因此，目前“虛擬技術(shù)”已經(jīng)成大學(xué)生必修的一門基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程。通過理論與實(shí)例相結(jié)合的方式，結(jié)合教師的教學(xué)豐富經(jīng)驗(yàn)?zāi)軒?dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。通信測(cè)量?jī)x器儀表的使用和通信設(shè)備的操作是信息的主要課程使用設(shè)備，通過虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以很快適應(yīng)實(shí)際通信機(jī)房工作環(huán)境，熟練使用儀器儀表和設(shè)備。電子技術(shù)中，虛擬儀器技術(shù)利用高性能的模塊化硬件和高效靈活的軟件完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化功能的應(yīng)用。靈活高效的軟件能創(chuàng)建完全自定義的用戶界面，模塊化的硬件能方便地提供全方位的系統(tǒng)集成，標(biāo)準(zhǔn)的硬件平臺(tái)能滿足用戶對(duì)同步和定時(shí)應(yīng)用的需求。與傳統(tǒng)儀器相比，優(yōu)點(diǎn)很多。電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（ElectronicsDesignAutomation，EDA）技術(shù)設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)通常需要將系統(tǒng)分成若干層，采用自頂向下的層次設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)者只要將每一層次的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能描述出來(lái)，并編輯輸入軟件即可。其軟件自動(dòng)完成，這樣做極大地簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)工作，提高了效率，適用于小批量的產(chǎn)品的開發(fā)，也適用于大批量產(chǎn)品的樣品研制，因此得到了越來(lái)越多的廣泛應(yīng)用[3]。EDA技術(shù)與電子技術(shù)各學(xué)科領(lǐng)域的關(guān)系密切，其發(fā)展歷史同大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子設(shè)計(jì)技術(shù)和電子制造工藝的發(fā)展是同步的，可大致將EDA技術(shù)的發(fā)展分為4個(gè)階段。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)；電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化；可編程片上系統(tǒng)。根據(jù)以上可以明顯可以看出所有這些離不開電腦[4]。現(xiàn)在，EDA技術(shù)更多地指數(shù)字集成電路的應(yīng)用與集成，模擬電子以及其他電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化的發(fā)展尚不完善。尤其是射頻電路設(shè)計(jì)，因?yàn)橐婕案叩葦?shù)學(xué)里的一些知識(shí)而這些知識(shí)又很難，導(dǎo)致其分析過程更加繁瑣，亟待提高。虛擬技術(shù)在電子實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：（1）虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備是一個(gè)很不錯(cuò)的平臺(tái)，可重復(fù)利用，減少了資源浪費(fèi)。其使用“所見即所得”能夠看得見的界面，生動(dòng)形象地展現(xiàn)給學(xué)生，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。并且針對(duì)測(cè)試、測(cè)量和過程控制等電子信息技術(shù)與控制技術(shù)等應(yīng)用領(lǐng)域，使用學(xué)生所熟知的數(shù)據(jù)流程圖式的語(yǔ)言書寫程序代碼，編程過程和思維過程很相近，使編寫程序變得簡(jiǎn)單，而且寫出來(lái)的程序更易懂。（2）虛擬設(shè)備提供了很多而且實(shí)用的函數(shù)庫(kù)以及硬件驅(qū)動(dòng)程序資源，學(xué)生可以在很短的時(shí)間內(nèi)開始設(shè)計(jì)并開發(fā)出滿足自己需要的東西，并且可以通過修改軟件的方法很方便地改變或增或減功能，以滿足新的需求。（3）虛擬設(shè)備提供了很多常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，如表頭、旋鈕、開關(guān)、各種示波器等，學(xué)生還可以通過控制編輯器，將現(xiàn)有的控制對(duì)象修改為適合自己工作領(lǐng)域的控制對(duì)象，可以方便直觀地進(jìn)行計(jì)算和檢驗(yàn)查看實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

5結(jié)語(yǔ)

社會(huì)對(duì)人才的實(shí)踐和動(dòng)手能力的要求越來(lái)越高，實(shí)驗(yàn)條件的限制使得傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)無(wú)法滿足人才培養(yǎng)的需求。虛擬平臺(tái)的儀器最大優(yōu)勢(shì)和得天獨(dú)厚的優(yōu)點(diǎn)，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了很好的教學(xué)平臺(tái)，并正在成為傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的重要補(bǔ)充。雖然虛擬技術(shù)的應(yīng)用普及以及網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展還有待于進(jìn)一步的研究，但可以肯定，虛擬技術(shù)必將成為院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要手段，對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)起到巨大促進(jìn)作用。

[參考文獻(xiàn)]

[1]王新剛，陳霞，余潔.關(guān)于虛擬實(shí)踐教學(xué)環(huán)境構(gòu)建的探討[J].教育與職業(yè)，2007（2）：160-162.

[2]雷勇.虛擬儀器設(shè)計(jì)與實(shí)踐[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.

[3]韋有雙，楊湘龍，王飛.虛擬現(xiàn)實(shí)與系統(tǒng)仿真[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2004.

[4]梁宇濤.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2006（3）：81-85.

作者:李蓮英 單位:許昌電氣職業(yè)學(xué)院