医学实验教学中虚拟仪器技术的应用

《装备制造技术）２０１１年第３期　

谈谈虚拟实验在课程教学中应用　

黄依珍　

（北部湾职业技术学校，广西钦州５３５０００）　

摘要：以电子工作平台（ＥＷＢ）虚拟实验在电学课程教学中的应用为例，阐述了虚拟实验在教学过程中的主要应用场　

合，在教学中使用虚拟实验具有的优点及存在的缺点。　

关键词：虚拟实验；仿真；电学教学　

中图分类号：Ｇ７１８　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７２—５４５Ｘ（２０１１）０３－０２０１—０２　

随着计算机技术的不断发展及应用，仿真辅助　

教学软件不断涌现，这种以软代硬、以虚代实的计算　

机模拟仿真技术，已逐步成为一种有效的辅助教学　

手段。目前，用虚拟元件和仪器做电学实验的技术已　

较成熟，有一台电脑和一套仿真软件，就相当于拥有　

一个设备先进、仪器与元件齐全的电子实验室，其操　

作不受仪器、元件的限制，仿真效果与实际较接近，　

虚拟仪表形象生动，直观易懂，富有情趣，便于操作。　

现代教育技术把虚拟实验引入到了实验教学　

中，改变了传统的教育模式，使教学方式发生了革命　

性的变化。目前，用于电学实验的仿真软件较丰富，　

加上学校丰富网络资源，为虚拟实验课的开设提供　

了必要条件。在虚拟实验室，由计算机模拟一些实验　

过程，它不仅仅能够提高实验教学效果，更重要的是　

使一些缺乏实验条件的学生可以自由地、无顾虑地　

随时进入虚拟实验室做各种实验，取得与真实实验　

相近的实验效果。　

电子工作平台（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｗｏｒｋ　Ｂｅｎｃｈ，ＥＷＢ）软　

件是加拿大Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ　Ｉｍａｇｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ公司于上　

世纪８０年代末、９０年代初推出的电子电路仿真实验　

软件，其可以对模拟、数字或混合电路进行仿真。仪　

器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以　

实时显示测量结果。利用其提供的虚拟仪器，可以用　

比传统实验室中更灵活的方式，进行各种电路实验、　

仿真电路的工作过程。　

１　ＥＷＢ在教学过程中的主要应用场合　

第八章 虚拟仪器设计

8.1 虚拟仪器技术

随着计算机技术的高度发展，传统仪器开始向计算机化的方向发展。虚拟仪器是20世

纪90年代提出的概念，是现代计算机技术、仪器技术及其它新技术完美结合的产物。虚拟

仪器的提出与发展，标志着21世纪自动测试与电子测量仪器技术发展的一个重要方向。

8.1.1 虚拟仪器的概念

传统仪器一般是一台独立的装置，从外观上看，它一般由操作面板、信号输入端口、检

测结果输出这几个部分组成。操作面板上一般有一些开关、按钮、旋钮等。检测结果的输出

方式有数字显示、指针式表头显示、图形显示及打印输出等。

从功能方面分析，传统仪器可分为信号的采集与控制、信号的分析与处理、结果的表达

与输出这几个部分。传统仪器的功能都是通过硬件电路或固化软件实现的，而且由仪器生产

厂家给定，其功能和规模一般都是固定的，用户无法随意改变其结构和功能。传统仪器大都

是一个封闭的系统，与其它设备的连接受到限制。

另外，传统仪器价格昂贵，技术更新慢（周期为5至10年），开发费用高。随着计算机

技术、微电子技术和大规模集成电路技术的发展，出现了数字化仪器和智能仪器。尽管如此，

传统仪器还是没有摆脱独立使用和手动操作的模式，在较为复杂的应用场合或测试参数较多

的情况下，使用起来就不太方便。

由于以上这些原因，使传统仪器很难适应信息时代对仪器的需求。那么如何解决这个问

题呢？可以设想，在必要的数据采集硬件和通用计算机支持下，通过软件来实现仪器的部分

或全部功能，这就是设计虚拟仪器的核心思想。

所谓虚拟仪器，就是在通用的计算机平台上定义和设计仪器的功能，用户操作计算机的

同时就是在使用一台专门的电子仪器。虚拟仪器以计算机为核心，充分利用计算机强大的图

形界面和数据处理能力，提供对测量数据的分析和显示功能。随着计算机技术的快速发展、

CPU处理能力的增强、总线吞吐能力的提高以及显示技术的进步，人们逐渐意识到，可以把

仪器的信号分析和处理、结果的表达与输出功能转移给计算机来完成。这样，可以利用计算

２０１１年１２月　第６期（总第８９期）　济南职业学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｊｉｎａｎ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｄｅｃ．２０１１　Ｎｏ．６（Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．８９）　

基于虚拟仪器的电子实验教学研究　

李梦军　

（常州市广播电视大学，江苏常州２１３００１）　

摘要：由于传统仪器在实验教学中存在着不足，提出了将虚拟仪器技术引入电子实验教学。文章说明　

了以ＮＩ　ＥＬＶＩＳ为硬件平台，以图形化开发工具ＬａｂＶＩＥＷ为软件平台的实验教学系统的构建，举例介绍了虚　

拟仪器的开发并给出了应用实例。研究结果表明该实验教学的可行性，并有利于实验教学质量的提高。　

关键词：实验教学；虚拟仪器；ＬａｂＶＩＥＷ；ＮＩ　ＥＬＶＩＳ　

中图分类号：ＴＰ３９１。９　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—４２７０（２０１１）０６－００８６—０２　

引言　

实验教学是在教师指导下学生运用一定的仪器设备　

进行独立作业，观察事物和过程的发生和变化，探求事物　

的规律，以获得知识和技能的一种教学方法。实验是学　

生理解理论知识的重要环节，对于培养学生的动手操作　

能力、创造性和解决问题的能力也至关重要。很多课程　

的学习都是和实验密不可分的，尤其是一些实践性、应用　

性较强的学科，如电子课程等。　

随着科学技术的不断发展以及高等教育课程教学内　

容的更新，传统仪器在实验教学中１３益暴露出一些缺陷　

和不足　。这一现象在院校扩招后、学生人数增加的情　

况下尤其明显。基于虚拟仪器的实验教学研究正是在这　

样的需求下开始被关注。为了改善实验教学条件、提高　

实验教学效果，把虚拟仪器技术引人到现代实验教学已　经成为一种重要发展趋势。　

１虚拟仪器简介　

１．１虚拟仪器的概念　美国国家仪器（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ，简称ＮＩ）公司首　

先提出了虚拟仪器的概念。所谓虚拟仪器，就是在以计　

算机为核心的硬件平台上，其功能由用户设计和定义，具　

有虚拟面板，其测试功能由测试软件实现的一种计算机　

虚拟仪器课程设计

实验报告

班级： 2009211407

学号： 09211870

姓名： 王 迪

学院： 自动化学院

指导老师： 高宝成 宋晴

2012年6月

虚拟仪器课程设计实验报告 班级：2009211407 姓名：王迪 学号：09211870

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北京邮电大学课程设计报告

课程设计

名称 虚拟仪器课程设计 学 院 自动化学院 指导教师 高宝成

宋 晴

学生姓名 王 迪 班 级 2009211407 学 号 09211870

课

程

设

计

内

容 1.掌握虚拟仪器的概念和系统组成，虚拟仪器系统的基本设计思想。

2.认识虚拟仪器的软件开发工具LabVIEW及图形化编程语言。

3.掌握虚拟仪器软件的设计方法，能够运用LabVIEW进行数据操作、结构控制、文件读写、信号处理、数学分析、波形分析等。

4.独立完成第一阶段的20个虚拟仪器设计；

5.小组成员共同完成第二阶段虚拟仪器设计；

6.完成虚拟仪器课程设计实验报告。

学生

课程设计

报告

（附页）

课

程

设

计

成

绩

评

定 遵照实践教学大纲并根据以下四方面综合评定成绩：

1、课程设计目的任务明确，选题符合教学要求，份量及难易程度

2、团队分工是否恰当与合理

3、综合运用所学知识，提高分析问题、解决问题及实践动手能力的效果

4、是否认真、独立完成属于自己的课程设计内容，课程设计报告是否思路清晰、文字通顺、书写规范

评语:

成绩:

指导教师签名：

年 月 日 虚拟仪器课程设计实验报告 班级：2009211407 姓名：王迪 学号：09211870

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一．课程设计内容及目的：

1．掌握虚拟仪器的概念和系统组成，虚拟仪器系统的基本设计思想；