基本信息
- 項目名稱：
- 基于AIR的數(shù)字電路虛擬實驗箱
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 1、虛擬操作臺主要功能： 1）基于軟件的模擬操作過程的實現(xiàn)。 2）模擬操作過程的數(shù)據(jù)存儲，包括連線、芯片、輸入輸出端的設置等信息的文件存儲。 3）操作者通過軟件邏輯校驗，檢驗學生通過軟件系統(tǒng)搭建的電路是否符合需要。 2、基于數(shù)字電子技術的虛擬交流社區(qū) 1）用戶操作存儲介質(zhì)文件的上傳、下載等功能。 2）面向于設計方案的討論，等內(nèi)容。 3）面向于其他用戶的錯誤的設計方案的糾錯等操作。
- 詳細介紹：
- 1、具有很強的真實性和可操作性 虛擬試驗臺的設計依據(jù)真實的數(shù)字電路試驗箱的設計，完整的再現(xiàn)了數(shù)字電路虛擬試驗箱的基本的操作功能以及操作的過程，使學生在虛擬實驗操作過程中具有比較好的真實感，提高了虛擬試驗臺的教學效果。 2、可驗證性和友好的提示功能 虛擬試驗臺的設計過程中結合實際數(shù)字電路在實驗結果的驗證方面的主要特點，根據(jù)數(shù)字電路的基本邏輯關系，可以通過數(shù)字電路的虛擬實驗現(xiàn)象實時的驗證數(shù)字電路邏輯關系，使學生在實驗的過程中第一時間確認實驗操作的正確與否；同時，分析數(shù)字電路實驗過程中常見的問題，對于虛擬實驗過程中常見的操作錯誤進行實時提示，使實驗過程具有更強的導向性。 3、協(xié)作教學的開展 通過自己定義的文件存儲和交互的格式，將虛擬操作臺與虛擬社區(qū)結合，在網(wǎng)絡上構建起一個基于操作存儲文件的交流、討論區(qū)域，通過社區(qū)中討論、征集以及幫助等板塊的設計，在社區(qū)中營造一個互幫互助、互相促進的學習環(huán)境，以促進教學活動的開展。 4、具有比較強的擴展性 在虛擬試驗臺的設計過程中，根據(jù)數(shù)字電路實驗過程中的教學特點，在基本芯片設計上為用戶提供了數(shù)字電路實驗中常用的11塊基本芯片，能夠滿足數(shù)字電路實驗的基本要求；同時軟件還提供了數(shù)字電路芯片的拓展功能，用戶可以根據(jù)芯片的邏輯關系進行其他實驗芯片的設計，或者自行設計具有一定功能的邏輯芯片，這將使軟件適應開放性實驗的需求，同時還可以通過軟件進行簡單的邏輯電路的設計，通過擴展功能使軟件具有更廣闊的應用前景。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 國內(nèi)各高校對實驗課的教學，大都存在著實驗形式、等矛盾，虛擬實驗教學過程模型是建立在現(xiàn)實實驗教學過程、學生的認知過程和實踐過程、 該模型由用戶實驗界面呈現(xiàn)、實驗情景設置、實驗過程模擬與仿真、實驗結果總結與評價等部分組成?；贔LEX的數(shù)字電路虛擬實驗平臺，主要實現(xiàn)以下的功能 1、用戶實驗界面呈現(xiàn) 在虛擬實驗系統(tǒng)中, 實驗項目必須通過用戶界面顯示, 通過虛擬實驗的界面既要使實驗者感覺到處于解決實際問題的情境中, 又要體會到發(fā)現(xiàn)實驗問題和尋求解決實際問題方案過程的成就感。 2、實驗情景設置 虛擬實驗系統(tǒng)應收集實驗者現(xiàn)有的知識水平、技術背景以及對實驗的要求等方面的信息, 并根據(jù)實驗者的具體情況顯示實驗目的與要求、實驗原理、背景與環(huán)境資料等信息, 設置實驗內(nèi)容, 仿真實驗場景和實驗對象。通過自然人工場景技術, 可使實驗者有“身臨其境”的感受。 3、實驗結果總結與評價 通過虛擬實驗, 實驗者可以分析實驗的進程, 總結自己對實驗的感受, 以判斷自己對理論的掌握和分析解決問題能力的提高。使得實驗者可以把在虛擬情境中掌握的解決問題的方法運用于實際環(huán)境之中。 1、虛擬操作臺主要功能： 1）基于軟件的模擬操作過程的實現(xiàn)。 2）模擬操作過程的數(shù)據(jù)存儲，包括連線、芯片、輸入輸出端的設置等信息的文件存儲。 3）操作者通過軟件系統(tǒng)所構成的電路的邏輯校驗，檢驗學生通過軟件系統(tǒng)搭建的電路是否符合設計的需要，檢驗電路是否完成邏輯功能。
科學性、先進性
- (1)虛擬現(xiàn)實技術與仿真技術的有機融合。引入虛擬現(xiàn)實技術和自然人工場景技術，使用數(shù)字化仿真工具，可使操作者與虛擬仿真環(huán)境有著全面的感官接觸與交融，使操作者有身臨其境之感，用戶使用虛擬原型交互仿真界面對虛擬原型進行操作。 (2)提高虛擬實驗室的“自適應性”?！白赃m應”是指生物變更自己的習性以適應新的環(huán)境的一種特征。直觀地說，“自適應實驗”即指能修正自己的特征以響應規(guī)則原理的變化，并根據(jù)學習者的學習過程生成一個反饋回路，為學習者提供一個自適應的獲取知識和技能的實驗學習環(huán)境。該系統(tǒng)的基本特征是能從環(huán)境中獲取信息，并能自動改善其性能。 (3)增加協(xié)作性。科學實驗常常是一種協(xié)作性的活動，與同伴合作是實驗過程中一個至關重要的環(huán)節(jié)，因此基于協(xié)作虛擬原型的協(xié)同設計方法將成為協(xié)同設計實現(xiàn)的一種重要思路。
獲獎情況及鑒定結果
- 本作品于2010年11月參加浙江省多媒體競賽，獲得課件站類一等獎。
作品所處階段
- 已經(jīng)完成
技術轉讓方式
- 未確定
作品可展示的形式
- 在電腦上實際操作
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 按照數(shù)字電路試驗箱的結構功能，構建可驗證性數(shù)字電路虛擬實驗教學軟件系統(tǒng)，實驗報告的網(wǎng)上提交與批閱的全程操作與管理，能滿足網(wǎng)上實驗教學的需要，實現(xiàn)了實驗教學方法和手段的突破與創(chuàng)新。推廣范圍：高校實驗教學輔助 1、具有很強的真實性和可操作性 虛擬試驗臺的設計依據(jù)真實的數(shù)字電路試驗箱的設計，使學生在虛擬實驗操作過程中具有比較好的真實感。 2、可驗證性和友好的提示功能 虛擬試驗臺的設計過程中結合實際數(shù)字電路在實驗結果的驗證方面的主要特點，對于虛擬實驗過程中常見的操作錯誤進行實時提示。 3、具有比較強的擴展性 在虛擬試驗臺的設計過程中，根據(jù)數(shù)字電路實驗過程中的教學特點，在基本芯片設計上為用戶提供了數(shù)字電路實驗中常用的11塊基本芯片，能夠滿足數(shù)字電路實驗的基本要求；同時還可以通過擴展功能使軟件具有更廣闊的應用前景。
同類課題研究水平概述
- 目前，已經(jīng)開發(fā)的數(shù)字電子技術的虛擬實驗開發(fā)上主要采用以下的技術手段： 1）基于HTML的數(shù)字電子技術網(wǎng)絡課程類虛擬實驗的設計 此類網(wǎng)絡課件具有比較好的實驗指導性，對于實驗課程的理論部分教學內(nèi)容具有比較好的補充作用；但此類網(wǎng)絡課件在嚴格的意義上并不屬于虛擬實驗范疇，在表現(xiàn)形式上缺乏必要的互動手段，對于實驗過程只是以單方面的描述為主體，不能給學生真實的實驗效果和實驗過程。 2）基于數(shù)據(jù)庫技術的數(shù)字電子技術虛擬實驗系統(tǒng)的設計 此類虛擬實驗軟件可以實現(xiàn)數(shù)字電子技術實驗的邏輯計算過程以及實驗結果的虛擬，但對于數(shù)字電子技術的連線部分缺乏必要的實現(xiàn)，在實驗過程的模擬上欠缺，不能讓學生對于實驗過程缺少直觀認識，影響虛擬實驗效果。 3）基于flash或其他多媒體手段的虛擬實驗設計 通過多媒體技術手段，采用flash技術或者其他多媒體技術手段，設計模擬真實實驗箱操作界面，以動畫和交互手段，實現(xiàn)模擬真實的實驗連線操作過程。 4）基于第三方的電子設計類軟件的虛擬實驗實現(xiàn) 通過對于第三方電子設計類軟件的設計，如mathlab，EWB。Labview等，通過開發(fā)或設計手段的應用，模擬數(shù)字電子技術實驗的結果，可以準確的反應數(shù)字電子技術的實驗過程以及在理論上戰(zhàn)士數(shù)字電子技術的輸出結果，嚴謹?shù)哪M數(shù)字電子技術實驗全過程。但是，由于此類第三方軟件的設計的面向?qū)ο笊喜⒎翘囟嫦蛴跀?shù)字電子技術，在操作過程上和操作界面上與實際的數(shù)字電子技術實驗存在著一定的差異，缺乏實際操作的真實感受，，影響虛擬實驗的教學效果。 基于以上的分析，依據(jù)數(shù)字電子技術實驗的這些特點，在設計上我們采用基于FLEX的AIR技術，這樣一方面可以借助于FLEX的富媒體手段實現(xiàn)用戶操作界面的基于實際實驗的真實模擬，另一方面通過AS3.0實現(xiàn)數(shù)字電子技術中所應用的簡單的邏輯判斷過程和時序判斷的過程，同時兼顧了數(shù)字電子技術對于前臺技術和后臺技術的要求，以達到我們的設計目的。
