基本信息
- 项目名称：
- 基于AIR的数字电路虚拟实验箱
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 1、虚拟操作台主要功能： 1）基于软件的模拟操作过程的实现。 2）模拟操作过程的数据存储，包括连线、芯片、输入输出端的设置等信息的文件存储。 3）操作者通过软件逻辑校验，检验学生通过软件系统搭建的电路是否符合需要。 2、基于数字电子技术的虚拟交流社区 1）用户操作存储介质文件的上传、下载等功能。 2）面向于设计方案的讨论，等内容。 3）面向于其他用户的错误的设计方案的纠错等操作。
- 详细介绍：
- 1、具有很强的真实性和可操作性 虚拟试验台的设计依据真实的数字电路试验箱的设计，完整的再现了数字电路虚拟试验箱的基本的操作功能以及操作的过程，使学生在虚拟实验操作过程中具有比较好的真实感，提高了虚拟试验台的教学效果。 2、可验证性和友好的提示功能 虚拟试验台的设计过程中结合实际数字电路在实验结果的验证方面的主要特点，根据数字电路的基本逻辑关系，可以通过数字电路的虚拟实验现象实时的验证数字电路逻辑关系，使学生在实验的过程中第一时间确认实验操作的正确与否；同时，分析数字电路实验过程中常见的问题，对于虚拟实验过程中常见的操作错误进行实时提示，使实验过程具有更强的导向性。 3、协作教学的开展 通过自己定义的文件存储和交互的格式，将虚拟操作台与虚拟社区结合，在网络上构建起一个基于操作存储文件的交流、讨论区域，通过社区中讨论、征集以及帮助等板块的设计，在社区中营造一个互帮互助、互相促进的学习环境，以促进教学活动的开展。 4、具有比较强的扩展性 在虚拟试验台的设计过程中，根据数字电路实验过程中的教学特点，在基本芯片设计上为用户提供了数字电路实验中常用的11块基本芯片，能够满足数字电路实验的基本要求；同时软件还提供了数字电路芯片的拓展功能，用户可以根据芯片的逻辑关系进行其他实验芯片的设计，或者自行设计具有一定功能的逻辑芯片，这将使软件适应开放性实验的需求，同时还可以通过软件进行简单的逻辑电路的设计，通过扩展功能使软件具有更广阔的应用前景。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 国内各高校对实验课的教学，大都存在着实验形式、等矛盾，虚拟实验教学过程模型是建立在现实实验教学过程、学生的认知过程和实践过程、 该模型由用户实验界面呈现、实验情景设置、实验过程模拟与仿真、实验结果总结与评价等部分组成。基于FLEX的数字电路虚拟实验平台，主要实现以下的功能 1、用户实验界面呈现 在虚拟实验系统中, 实验项目必须通过用户界面显示, 通过虚拟实验的界面既要使实验者感觉到处于解决实际问题的情境中, 又要体会到发现实验问题和寻求解决实际问题方案过程的成就感。 2、实验情景设置 虚拟实验系统应收集实验者现有的知识水平、技术背景以及对实验的要求等方面的信息, 并根据实验者的具体情况显示实验目的与要求、实验原理、背景与环境资料等信息, 设置实验内容, 仿真实验场景和实验对象。通过自然人工场景技术, 可使实验者有“身临其境”的感受。 3、实验结果总结与评价 通过虚拟实验, 实验者可以分析实验的进程, 总结自己对实验的感受, 以判断自己对理论的掌握和分析解决问题能力的提高。使得实验者可以把在虚拟情境中掌握的解决问题的方法运用于实际环境之中。 1、虚拟操作台主要功能： 1）基于软件的模拟操作过程的实现。 2）模拟操作过程的数据存储，包括连线、芯片、输入输出端的设置等信息的文件存储。 3）操作者通过软件系统所构成的电路的逻辑校验，检验学生通过软件系统搭建的电路是否符合设计的需要，检验电路是否完成逻辑功能。
科学性、先进性
- (1)虚拟现实技术与仿真技术的有机融合。引入虚拟现实技术和自然人工场景技术，使用数字化仿真工具，可使操作者与虚拟仿真环境有着全面的感官接触与交融，使操作者有身临其境之感，用户使用虚拟原型交互仿真界面对虚拟原型进行操作。 (2)提高虚拟实验室的“自适应性”。“自适应”是指生物变更自己的习性以适应新的环境的一种特征。直观地说，“自适应实验”即指能修正自己的特征以响应规则原理的变化，并根据学习者的学习过程生成一个反馈回路，为学习者提供一个自适应的获取知识和技能的实验学习环境。该系统的基本特征是能从环境中获取信息，并能自动改善其性能。 (3)增加协作性。科学实验常常是一种协作性的活动，与同伴合作是实验过程中一个至关重要的环节，因此基于协作虚拟原型的协同设计方法将成为协同设计实现的一种重要思路。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品于2010年11月参加浙江省多媒体竞赛，获得课件站类一等奖。
作品所处阶段
- 已经完成
技术转让方式
- 未确定
作品可展示的形式
- 在电脑上实际操作
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 按照数字电路试验箱的结构功能，构建可验证性数字电路虚拟实验教学软件系统，实验报告的网上提交与批阅的全程操作与管理，能满足网上实验教学的需要，实现了实验教学方法和手段的突破与创新。推广范围：高校实验教学辅助 1、具有很强的真实性和可操作性 虚拟试验台的设计依据真实的数字电路试验箱的设计，使学生在虚拟实验操作过程中具有比较好的真实感。 2、可验证性和友好的提示功能 虚拟试验台的设计过程中结合实际数字电路在实验结果的验证方面的主要特点，对于虚拟实验过程中常见的操作错误进行实时提示。 3、具有比较强的扩展性 在虚拟试验台的设计过程中，根据数字电路实验过程中的教学特点，在基本芯片设计上为用户提供了数字电路实验中常用的11块基本芯片，能够满足数字电路实验的基本要求；同时还可以通过扩展功能使软件具有更广阔的应用前景。
同类课题研究水平概述
- 目前，已经开发的数字电子技术的虚拟实验开发上主要采用以下的技术手段： 1）基于HTML的数字电子技术网络课程类虚拟实验的设计 此类网络课件具有比较好的实验指导性，对于实验课程的理论部分教学内容具有比较好的补充作用；但此类网络课件在严格的意义上并不属于虚拟实验范畴，在表现形式上缺乏必要的互动手段，对于实验过程只是以单方面的描述为主体，不能给学生真实的实验效果和实验过程。 2）基于数据库技术的数字电子技术虚拟实验系统的设计 此类虚拟实验软件可以实现数字电子技术实验的逻辑计算过程以及实验结果的虚拟，但对于数字电子技术的连线部分缺乏必要的实现，在实验过程的模拟上欠缺，不能让学生对于实验过程缺少直观认识，影响虚拟实验效果。 3）基于flash或其他多媒体手段的虚拟实验设计 通过多媒体技术手段，采用flash技术或者其他多媒体技术手段，设计模拟真实实验箱操作界面，以动画和交互手段，实现模拟真实的实验连线操作过程。 4）基于第三方的电子设计类软件的虚拟实验实现 通过对于第三方电子设计类软件的设计，如mathlab，EWB。Labview等，通过开发或设计手段的应用，模拟数字电子技术实验的结果，可以准确的反应数字电子技术的实验过程以及在理论上战士数字电子技术的输出结果，严谨的模拟数字电子技术实验全过程。但是，由于此类第三方软件的设计的面向对象上并非特定面向于数字电子技术，在操作过程上和操作界面上与实际的数字电子技术实验存在着一定的差异，缺乏实际操作的真实感受，，影响虚拟实验的教学效果。 基于以上的分析，依据数字电子技术实验的这些特点，在设计上我们采用基于FLEX的AIR技术，这样一方面可以借助于FLEX的富媒体手段实现用户操作界面的基于实际实验的真实模拟，另一方面通过AS3.0实现数字电子技术中所应用的简单的逻辑判断过程和时序判断的过程，同时兼顾了数字电子技术对于前台技术和后台技术的要求，以达到我们的设计目的。
