【摘要】虚拟电子实验室具有透明性、互动操作性、资源共享性、用户自主性、可扩展性、安全性等特点，能真正突破地域和时间的限制，达到远程实验教学的目的，在教育、科研等领域中具有广阔的应用前景，是实验教学的一个新发展方向。
【关键词】虚拟实验室；电子电路；仿真
1.引言
在现代教育中，实验教学占有非常重要的地位。学生只有通过足够的验证性实验和一定数量的综合设计性实验，才能真正理解和掌握该学科的理论知识，才能获得足够的实验技能和动手能力，并初步具备完成实际测试、设计等工作的能力。但随着实验形式、内容、要求越来越高，不得不平衡其与学校实验设备、仪器、场地、经费保障相对滞后之间的矛盾。一个传统实验要使用多种元器件，而且不同实验所用的元器件也不尽相同，如果开设综合性实验，则所需的元器件更多。这么多的元器件不仅价值昂贵，体积大，占用空间多，而且相互连接也十分麻烦。再加上学生在实验过程中，错误操作导致元件或仪器损坏，维修费用也是一笔不小的数目。在这样一些情况下，较差的实验环境制约了实验教学的开展和学生实践创新能力的培养。学校为了满足培养具有高素质、创新能力人才的要求，不断改革实验教学，引进多种教学手段和教学媒体，学生可以在其中自由选择，充分发挥自己的主观能动性。
计算机辅助教学将计算机技术运用于课堂教学、实验课教学、学生个别化教学等各个环节，可提高教学质量和教学效率的教学模式。教师在介绍元件、仪器外观或比较抽象的内容时，若没有对应的实物器件或图形显示，只是费尽口舌描述，可能学生还是一头雾水。如果将一台普通的计算机安装某种电路仿真软件，其配备的虚拟元件和虚拟仪器可让学生进入生动、逼真的学习情境，更加主动的学习知识。可以起到节约购买和维修元器件费用、缓解实验元器件不足、缩小元器件存放空间等作用，降低实验教学对客观物质条件的依赖性。所以，虚拟电子实验室就孕育而生。
2.虚拟电子实验室设计原则
虚拟电子实验室的设计应该以教学为主导，网络技术，建立一个以学习者为中心的虚拟实验环境，为电子类专业学生的实验提供更好的实验环境和实验条件。在系统设计过程中，要注意实验教学内容的科学性和实验教学方法的科学性。实验内容应该符合知识的内在逻辑体系结构，教学方法应该有利于培养学生分析问题、解决问题的能力；有利于增强学生的创新意识，培养学生的创新能力；有利于学生个性化的发展；其次，要能够随时向学生开放。可以打破时间、空间的限制，使得实验者随时、随地进入系统进行实验学习；然后，还要注意界面设计也简洁易懂，充分发挥该系统的实际效用；最后，虚拟实验系统是针对院校电子类学生的模拟电路、数字电路和电路分析课程而创建，在实验内容的选择上要符合学生和学校的培养目标。
2.1 传统电子实验室模型
传统的实验室往往都是以教师为主导的，单向的过程的教学，学生按部就班的按照教师的指导进行实验，没有发挥学生的自主性，不利于其思维能力的培养。
2.2 虚拟电子实验室模型
虚拟电子实验室可以让学生随时随处方便的进行实验学习以及进行讨论，可以重复学习，直到达到自己满意的结果，而且还可以进行创新性的实验尝试。但是，虚拟电子实验室也不能完全替代传统的实物实验，因此，只有将虚拟实验和传统实验有机结合起来，才能更好的提高学生的动手能力和探索精神。虚拟实验室实验过程如图1所示。
根据其实验过程需求，设计虚拟电子实验室的基本构架。在用户进行仪器仿真实验时，用户只需使用网络浏览器，就可以登录到虚拟实验室的Web服务器上进行实验。在进行Multisim电路仿真设计实验时，用户可以先利用系统进行实验预习然后在本地计算机上进行实验。首先在虚拟实验室列出所有实验项目及其具体内容。然后，用户选择实验项目，预习实验内容，开始实验，根据实验的具体要求设置满足要求的实验仪器，搭建电路和测试结果。做完实验后，把实验结果和实验报告按照要求保存后，提交到服务器，供大家讨论，也可以在线和教师交流。
3.虚拟电子实验室系统组建
虚拟电子实验室主要包括五个子系统：登录系统，实验项目资料系统，软件仿真系统，虚拟实验系统和实验教学管理系统。其中，登录系统可以实现用户管理，包含对学生和教师用户的管理，以及对用户的身份进行验证；实验项目资料系统包含了实验教学资源的管理；虚拟实验系统提供学生用户对虚拟实验的访问；实验教学管理系统提供了实验报告的管理功能。
4.总结
虚拟实验教学促进了实验教学理念的不断创新，改变了传统的实验教学模式，将教师由原来的处于中心地位的知识权威转变为学生学习的指导者和合作伙伴、设计者、教育的研究者，而学生由被动的学习者转变为知识的主导者、学习的主体，学生可以按照自己的兴趣，自主地选择所需要的学习内容；学生可以通过网络平台自主的学习有关实验的知识，观看教师实验课程展示，然后自主去设计和做实验，摆脱了传统实验教学中教师做一遍学生跟着做一遍的弊端，因此，很好的培养了学生的自学能力。
参考文献
[1]樊进.电子电路虚拟实验系统的设计与实现[D].安徽:安徽大学,2006.
[2]邢晓敏.基于Multisim仿真软件的电子技术“软实验”平台[J].科技资讯,2007(8):98.
[3]苏清香.网络环境下基于问题学习的支持系统设计[D].山东师范大学硕士论文,2008.