虚拟实验室的建设与发展.doc

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1、虚拟实验室的建设与发展摘要：基于各种各样的原因，国内各高校实验室建设严重不平衡。大型先进仪器设备只有少数大学才有。实验课的普及程度依然不高，面临的任务十分艰巨。为了缓解这种状况，部分高校使用了某些仿真软件来代替真实实验,比如ELECTRONICWORKBENCHV5.12或者MULTISIM10等。因为仿真软件本身的缺陷，仿真的效果不尽如人意。也有部分高校开始研究建立虚拟实验室，有些方案已经表现出了相当诱人的前景，尽管前面可能有很长的路要走。关键词:仿真EWBV5.12MULTISIM10虚拟实验室中图分类号：TP391文献标识

2、码：A文章编号：1007-9416(2013)11-0213-02提到贝尔实验室，相信所有学工科的人都会听说过。第一个电话是从贝尔实验室打出的。结型品体管是由肖克利博士在贝尔实验室研制成功的，此类消息不胜枚举。自1925年以来，贝尔实验室共获得两万五千多项专利。现在，平均每个工作日获得三项专利。所有这些业绩的取得充分说明了一个问题：实验室是发明创新的诞生地，实验室的作用绝对不可低估。高等院校的实验室是开设实验、开展科学研究、培育创新能力、提高综合素质的重要基地；是孵化高水平研究成果、服务经济建设的主要场所。高校的实验室是培养创新

3、精神和实践动手能力最直接、最关键一环，其优势在于使实验人员把所学的理论和实践相结合.着力培养其创新精神和知识运用能力。它既有知识传承，又有动手实践。既遵循人的认知规律，又让他们在科学实验中亲身发现和认识科学理论，并检验所学理论知识。在当今数字化、信息化时代，如果不动手、不会动手，将一事无成。而敢动手、会动手的实践能力,正是在实验室中培养出来的［1］。实验室是隐性知识储量最多、资源最丰富和集中的部门，也是能够代表和反映学校科研水平、学术水平的重要部门［2］。从高校隐性知识的概念出发，高校实验室的建设对于提升高校的核心竞争力和声誉无

4、疑具有重要的现实意义。尽管近年来国家不断投入资金到实验室建设，但是我们应当清醒的看到现阶段我国实验室建设从整体上看依然是低水平的、不全面的、不均衡的。实验的普及程度依然不高，面临的任务十分艰巨。这个问题的解决是一个漫长的过程。这个问题能否通过软件仿真来解决呢？这是一个仿真软件满天飞的时代，几乎各个领域都有自己的仿真软件,比如电工电子类的有EWBV5.12,MULTISIM10,化工类的有ChemLabo这些仿真软件只所以能存在，一方面在于这些软件本身就是各领域的专家跟程序员或者一些软件公司合作的结果，有一定的可信度。另一方面在于

5、仿真有它的积极意义。比如对于一些危险大、费用高、耗时长的实验，在计算机上“做实验”是一种十分理想的方法。所以仿真软件得到大家的认可和使用。它能为实验人员的学习创造一种自主、开放式的氛围，为实验人员搭建现代化设计技术的平台，从而更容易激发实验者的技术创新欲望，大力开发其手和脑的潜能，进一步培养其综合分析问题的能力和开发创新的能力［3］。但是仿真并不是万能的。值得大家注意的是这样一个事实：仿真软件也是一个软件，当一个软件做得比较大的时候就不可避免的出现这样或者那样的Bug。举个有目共睹的例子：微软作为著名的操作系统厂商，不也经常发布

6、操作系统的补丁吗？所以当仿真的结果与理论不符，或者仿真的结果与实践不符的时候，就需要考虑一下到底是理论有问题还是仿真软件本身的问题。关于仿真软件本身不完备这个问题，《浅谈电工电子学仿真软件弊端》一文以电工学仿真软件EWBV5.12,MULTISIM10为例给出了详细说明［4］。仿真的时候之所以会出现这样或者那样的问题,原因之一就在于，非线性仿真模型的参数不论怎么设置都不可能跟真实的器件完全吻合。比如说，在基本共射放大电路中当温度变化时晶体管的电流放大倍数会发生变化，即便在电路结构上采取了抵制温漂的措施，电路的放大仍然会出现失真，

7、这一点在仿真上是不容易观察到的。在上面的程序中每隔4us灯的状态就会翻转一次。在仿真的过程中会明显看到发光二极管一亮一灭。但是在使用单片机开发板来测试的时候看到发光二极管是一直亮着的，原因就在于人眼的视觉暂留特性。所以当需要点亮一个发光二极管的时候是不需要一直给它供电的。这也是用发光二极管作为电器设备工作状态指示灯的原因。在这一点上仿真结果与实践不相符合的。所以用仿真来检验设计工作的正确与否也只是某种程度上的检测。一种设计是否正确，归根结底还是要靠实验来检验。除了上述用仿真软件来代替实验的，还有另外一种情况：利用某些软件编程创建

8、虚拟实验室来代替真实的实验室。基于上述思想的有以下种情况:（1）：采用电子工作台（EWB）和计算机网络来实现虚拟电工技术实验室，完成电工技术仿真实验。应用组件技术、编程语言VB和Access数据库构建了实验室管理系统［5］。采用这种方式建立的虚拟实验室底层仍然是