論高職虛擬儀器實(shí)驗室的建設與管理

　　摘 要：本文分析了虛擬儀器在實(shí)驗室中的優(yōu)點(diǎn)，論述了高職院校虛擬實(shí)驗室的建設、虛擬實(shí)驗室該如何進(jìn)行管理，并給出了應用示例，運用虛擬儀器構建的實(shí)驗室為高職院校實(shí)驗室建設與發(fā)展提供了一種新的模式。

　　關(guān)鍵詞：虛擬儀器;實(shí)驗室;建設;管理

　　在信息時(shí)代，計算機技術(shù)與儀器技術(shù)相結合，形成了一種新概念儀器——虛擬儀器，它從根本上更新了儀器的概念，具有傳統儀器無(wú)法比擬的優(yōu)勢。實(shí)驗室反映時(shí)代的特征，時(shí)代的發(fā)展又推動(dòng)實(shí)驗室的發(fā)展，數字時(shí)代的到來(lái)使實(shí)驗室走形變得虛擬化，促使其全方位的發(fā)生變化，呈現出虛擬儀器實(shí)驗室�；�于虛擬儀器的實(shí)驗室，學(xué)生既可以在虛擬儀器上動(dòng)手操作，又可自主設計實(shí)驗，且不擔心儀器的損壞，有利于培養學(xué)生的操作能力、分析診斷能力、設計能力和創(chuàng )新意識。在采用虛擬儀器構建的實(shí)驗室中，學(xué)生更易獲得相關(guān)的知識，科學(xué)的指導和敏捷的反饋。虛擬儀器實(shí)驗室的到來(lái)將改變傳統的實(shí)踐教學(xué)模式，虛擬實(shí)驗室是未來(lái)實(shí)驗室建設的發(fā)展方向，也帶來(lái)前所未有的發(fā)展空間。人們開(kāi)始認識到虛擬實(shí)驗室在教育領(lǐng)域的應用價(jià)值，它除了可以輔助高校的科研工作，在實(shí)驗教學(xué)方面也具有如利用率高、易維護等等優(yōu)點(diǎn)。

　　1、基于虛擬儀器實(shí)驗室的相關(guān)概念及優(yōu)點(diǎn)

　　在配有虛擬儀器的實(shí)驗室可謂虛擬儀器實(shí)驗室。而虛擬儀器是指具有虛擬儀器面板的PC機儀器。它由通用個(gè)人計算機、模塊化功能硬件和相關(guān)控制軟件組成。借助于數據采集卡，將實(shí)驗數據采集到計算機內，利用虛擬儀器進(jìn)行分析、測量，操作者通過(guò)友好的圖形用戶(hù)界面和圖形化編程語(yǔ)言來(lái)對儀器的運行進(jìn)行控制，從而實(shí)現對被測量信息的采集、分析、判斷、顯示、存儲以及最后數據生成。

　　優(yōu)點(diǎn)：虛擬儀器是根據測量原理采用適當的信號分析和處理技術(shù)編制某種測量功能的軟件來(lái)實(shí)現測試的儀器，與傳統的實(shí)驗教學(xué)相比，利用虛擬儀器教學(xué)更好地融合了理論與實(shí)踐相結合，使學(xué)生的軟硬件技能同步提高;虛擬儀器軟硬件上模塊化的設計使學(xué)生在學(xué)習的方式上更加靈活，也較容易掌握。

　　2、虛擬儀器實(shí)驗室的建設

　　2.1 虛擬儀器實(shí)驗室的組成

　　虛擬儀器實(shí)驗室由硬件和軟件部件組成。從使用上講：操作者可十分精準且快速的完成對被測量數據信息的采集、分析、判斷、顯示、存儲及數據生成，而不需耗費大量時(shí)間去手動(dòng)調整和計算。從構成上講：虛擬儀器是計算機，加上相應硬件和相關(guān)專(zhuān)用軟件，實(shí)現既有普通儀器所具備的基本功能，又有普通儀器做不到的更多特殊功能的高檔低價(jià)現代化儀器，其功能多樣，測量準確且易于實(shí)現。

　　2.2 虛擬儀器實(shí)驗室的配置

　　以電子技術(shù)實(shí)驗教學(xué)中的應用為例來(lái)配置電子類(lèi)虛擬儀器實(shí)驗室。該實(shí)驗室不僅能實(shí)現普通儀器的全部功能且能實(shí)現在普通儀器上無(wú)法實(shí)現的一些特殊功能。

　　(1)普通計算機。

　　(2)虛擬儀器應用中的開(kāi)發(fā)平臺。該平臺能提供圖形化界面，使用圖形化編程方式，提供大量的控件和儀器驅動(dòng)程序，可直接使用。

　　(3)五合一虛擬儀器，虛擬電子儀器及其配套應用軟件。該儀器可實(shí)現任意波形發(fā)生器、示波器、電壓表、瞬態(tài)波形記錄儀、頻譜分析儀等五種儀器的功能。

　　(4)電子類(lèi)實(shí)驗室常用的萬(wàn)用表和直流穩壓電源等等常用設備。

　　通過(guò)上面這些基本配置，教師可以將先進(jìn)技術(shù)帶入課堂，能對學(xué)生進(jìn)行基礎性的實(shí)驗教學(xué)，也可進(jìn)行設計性、綜合性和開(kāi)發(fā)性實(shí)驗教學(xué)。老師和學(xué)生通過(guò)對各虛擬面板的操作即可完成所有的電子技術(shù)類(lèi)實(shí)驗。學(xué)生在動(dòng)手操作過(guò)程中，也不會(huì )因一時(shí)誤操作而損壞儀器，從而使學(xué)生大膽實(shí)驗，大膽創(chuàng )新，也增強了學(xué)生自主學(xué)習的興趣，促進(jìn)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng )新意識，還可減少實(shí)驗數據測量中的造成人為誤差，提高實(shí)際測量的精準度，增加單位時(shí)間內完成的實(shí)驗項目，不但實(shí)驗效率高且實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量好。目前虛擬儀器的出現不但給儀器儀表和測試領(lǐng)域帶來(lái)了深刻的變革，也給高職院校的工科類(lèi)實(shí)驗室建設注入了新活力。通過(guò)實(shí)踐證明，進(jìn)入虛擬儀器實(shí)驗室教學(xué)比普通實(shí)驗室教學(xué)效果要好很多。

　　2.3 建設虛擬儀器實(shí)驗室的優(yōu)勢

　　與傳統的實(shí)驗室相比，虛擬儀器實(shí)驗室優(yōu)勢很多，現從教學(xué)方面來(lái)考慮只說(shuō)以下兩大優(yōu)勢：

　　(1)大量減少建設實(shí)驗室的資金投入。

　　計算機技術(shù)迅速發(fā)展的今天，數字信號處理技術(shù)進(jìn)步很快，實(shí)現各種信號處理功能的軟件算法精度變得越來(lái)越高，速度也是越來(lái)越快，而采用虛擬儀器建設的實(shí)驗室能在一臺計算機上就可以實(shí)現諸如示波器、函數發(fā)生器、電壓表、頻譜分析儀等儀器的功能，在實(shí)際操作中用軟件算法替代傳統的電子線(xiàn)路、實(shí)現傳統儀器的各種信號處理功能乃至更多的特殊功能，而傳統儀器購置費用高，維護費用也高，還需要耗費大量的人力物力，建設虛擬儀器實(shí)驗室可大大節約購買(mǎi)各種設備的費用，故減少了建設實(shí)驗室的資金投入。

　　(2)良好的人機界面，可操作性強，教學(xué)效果好。

　　對于利用計算機來(lái)管理儀器的虛擬儀器，根據實(shí)踐項目的需要能重新定義各種常用設備，如需進(jìn)行測量溫度時(shí)虛擬儀器就是溫度計，如需進(jìn)行測量萬(wàn)用表實(shí)現的功能時(shí)，它可轉變成萬(wàn)用表。在實(shí)際使用中不僅具有良好的人機界面，且操作性很強。學(xué)生在實(shí)驗過(guò)程中可以隨時(shí)對采集到的數據進(jìn)行分析、處理、觀(guān)察和分析實(shí)驗結果，對操作不當之處能立馬改正，同學(xué)們也愿意去動(dòng)手動(dòng)腦操作，從而提高了學(xué)生的實(shí)驗興趣，達到了實(shí)驗教學(xué)的效果。

　　虛擬儀器實(shí)驗室的開(kāi)發(fā)具有眾多優(yōu)勢，作為走在時(shí)代最前沿的教育工作者，應積極地把虛擬化技術(shù)運用到實(shí)驗室開(kāi)發(fā)中，把握時(shí)代脈搏，發(fā)揮虛擬儀器實(shí)驗室在新時(shí)代教學(xué)和科研中的巨大作用。

　　3、虛擬儀器實(shí)驗室的管理

　　3.1 定期對實(shí)驗室進(jìn)行維護和升級。

　　虛擬儀器是采用應用程序將PC機與相關(guān)硬件模塊結合起來(lái)的一種新型的儀器系統，通過(guò)軟、硬件的配合實(shí)現傳統儀器的各種功能。它充分利用具有強大數據處理能力計算機系統，以特定的軟件算法代替相應的電子線(xiàn)路。若市場(chǎng)出現新的教學(xué)儀器，而虛擬儀器當前不能實(shí)現其功能，則需操作者對現有儀器進(jìn)行維護、擴展和升級，從而達到不需購置新設備卻能滿(mǎn)足教學(xué)所需。

　　3.2 開(kāi)放式管理，擴大教學(xué)規模。

　　虛擬儀器實(shí)驗室完全能實(shí)行開(kāi)放式的管理，學(xué)生通過(guò)業(yè)余可進(jìn)虛擬儀器實(shí)驗室進(jìn)行實(shí)驗操作，指導老師通過(guò)計算機監控學(xué)生的實(shí)驗過(guò)程。這種開(kāi)放室管理方式既能使實(shí)驗室資源充分利用，也能滿(mǎn)足學(xué)生求知欲望;既大量節省了的購置設備費，也緩解了實(shí)驗室的不足問(wèn)題，無(wú)形中提高了實(shí)驗室的利用率，也擴大了實(shí)踐教學(xué)規模。從學(xué)校資財投入方面、教師管理方面、實(shí)驗室的利用方面和學(xué)生學(xué)習方面來(lái)說(shuō)都是完全有利的。

　　3.3 網(wǎng)絡(luò )化的管理，用技術(shù)提升管理服務(wù)。

　　隨著(zhù)科技的發(fā)展，虛擬儀器可以通過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )構成分布式測試系統，也能構建比較復雜的測試系統，還能進(jìn)行過(guò)程監控及故障診斷。將虛擬儀器技術(shù)與Internet技術(shù)結合在遠程教育中的運用，這種管理方式深受管理者和師生滿(mǎn)意。

　　虛擬儀器技術(shù)結合多媒體、數字化校園網(wǎng)等計算機技術(shù)，實(shí)現現代化的教學(xué)手段。使用虛擬儀器技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗教學(xué)能提高同學(xué)們實(shí)踐動(dòng)手的興趣、勇于大膽創(chuàng )新能力、降低建設實(shí)驗室成本且能達到很好的教學(xué)效果等頗多益處。伴著(zhù)虛擬儀器的產(chǎn)生和發(fā)展，虛擬儀器實(shí)驗室的使用價(jià)值不可估量。

　　參考文獻：

　　[1] 朱磊，朱佳丹.淺談職業(yè)院校虛擬儀器實(shí)驗室的建設[J].硅谷.2010，(154)

　　[2] 秦樹(shù)人，尹愛(ài)軍，劉小峰.現代虛擬儀器[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

　　[3] 王霄.虛擬儀器設計及其在教學(xué)中的應用[J].現代電子技術(shù)，2005，(8)

【論高職虛擬儀器實(shí)驗室的建設與管理】相關(guān)文章：

淺談高職計算機實(shí)驗室管理與建設03-05

論高職院校機房管理11-24

論高職院校公共機房的管理與維護11-30

論高職院校加強績(jì)效管理的探討11-22

論體育高職院校建設多元體育文化的思考11-30

淺談高職院校教學(xué)管理的建設03-07

探析高職院校教學(xué)管理的建設03-07

論高職院校計算機機房管理11-22

論校園網(wǎng)絡(luò )的建設管理與應用11-22