商洛學(xué)院申報國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心

國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心申請書虛擬仿真實驗教學(xué)中心教育主管部門：陜西省教育廳 學(xué)校名稱：商洛學(xué)院 學(xué)校管理部門電話 開放共享訪問網(wǎng)址： 申報日期：2015年7月10 中華人民共和國教育部高教司制填寫說明1.申請書中各項內(nèi)容用“小四”號仿宋體填寫。2.表格空間不足的，可以擴展。

基本情況虛擬仿真實驗教學(xué)中心名稱虛擬仿真實驗教學(xué)中心實驗教學(xué)示范中心名稱／級別（省級或國家級）大學(xué)物理實驗教學(xué)中心／省級批準(zhǔn)時間2011年1.1虛擬仿真實驗教學(xué)中心的發(fā)展歷程、建設(shè)概況1.2虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)必要性1.3虛擬仿真實驗教學(xué)中心特色與創(chuàng)新2.虛擬仿真實驗教學(xué)資源2.1實驗教學(xué)情況實驗課程數(shù)實驗學(xué)生人數(shù)/年實驗人時數(shù)/年951200144002.2虛擬仿真實驗教學(xué)資源（羅列實驗項目、功能及效果，提供不少于三個典型實驗項目的具體實驗流程）電氣工程及其自動化專業(yè)仿真實驗室由基礎(chǔ)課仿真實驗室、專業(yè)基礎(chǔ)課仿真實驗室和專業(yè)課仿真實驗室組成?；A(chǔ)課仿真實驗室主要完成大學(xué)物理實驗2.2.1基礎(chǔ)課仿真實驗室及其功能基礎(chǔ)課仿真實驗室始建于2010年，是中央財政支持地方建設(shè)項目資金建成，使用面積90平米，微機48臺，配套大學(xué)物理仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)一套，網(wǎng)絡(luò)交換機等輔助設(shè)施齊全，總價值102萬元，面向電氣工程及其自動化專業(yè)、全校其它理工科專業(yè)及其他物理愛好者開放。其功能有：⑴落實實驗課虛實結(jié)合的指導(dǎo)思想，是大學(xué)物理實驗預(yù)習(xí)的手段，大學(xué)物理實驗課程的重要組成部分。根據(jù)大學(xué)物理實驗儀器的臺件數(shù)，每個參加大學(xué)物理實驗的教學(xué)班至少分兩個實驗小組，在循環(huán)輪回實驗過程中，不作實驗的小組安排在仿真實驗室通過仿真軟件預(yù)習(xí)實驗，在思想上加深普通物理的印象，提高對物理規(guī)律的認(rèn)識。⑵課外學(xué)習(xí)大學(xué)物理實驗的重要資源。本虛擬實驗是包括78個大學(xué)物理實驗虛擬仿真實驗項目，涵蓋了所有的大學(xué)物理實驗大綱羅列的實驗項目，演示視頻、電子教材及多媒體課件等。作為課外學(xué)習(xí)大學(xué)物理實驗的重要資源平臺，一直不斷地更新和添加網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，確保擁有先進的實驗教學(xué)及教學(xué)管理軟件系統(tǒng)，提高網(wǎng)絡(luò)共享程度。我校應(yīng)用中央財政支持地方建設(shè)項目，完善校園網(wǎng)建設(shè)，實現(xiàn)無線網(wǎng)WiFi全覆蓋，我們將所有的仿真實驗項目上網(wǎng)，面向全校師生開放，學(xué)生憑學(xué)號，教師應(yīng)用工號可以隨時隨地在網(wǎng)上訪問實驗中心，仿真學(xué)習(xí)大學(xué)物理實驗，為教師備課提供資源，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供條件。⑶預(yù)約實驗，完善實驗室管理功能。通過系統(tǒng)的預(yù)約端學(xué)生可以預(yù)約大學(xué)物理實驗，為大學(xué)物理實驗中心各實驗室提高儀器使用效率，面向全校師生開放提供了技術(shù)保障。⑷實驗考試功能。本虛擬實驗平臺配備了大學(xué)物理實驗試題庫和相應(yīng)的評閱系統(tǒng)，學(xué)生可以進行實驗輔導(dǎo)、答疑和討論、實驗報告提交、下載大學(xué)物理實驗考試試題答卷進行自我評價，教師載體庫中抽題考試組織考試，對整體教學(xué)效果進行測評等?；A(chǔ)課仿真實驗我們使用的軟件及對應(yīng)的仿真實驗項目如下：表1、大學(xué)物理虛擬仿真資源涵蓋的實驗項目實驗室實驗項目名稱所屬課程面向?qū)I(yè)學(xué)生人數(shù)實驗時數(shù)力學(xué)實驗室單擺法測量重力加速度大學(xué)物理實驗物理學(xué)食品科學(xué)、生物科學(xué)、生物技術(shù)、化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)、金屬材料工程、數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)、食品科學(xué)與工程科學(xué)、制藥工程工程計算機科學(xué)與技術(shù)網(wǎng)絡(luò)工程7202氣墊上的直線運動大學(xué)物理實驗7202受迫振動大學(xué)物理實驗7202剛體轉(zhuǎn)動慣量的測試大學(xué)物理實驗7204碰撞和動量守恒大學(xué)物理實驗7204扭秤法測萬有引力常量大學(xué)物理實驗7202物理天平與密度測量大學(xué)物理實驗7202凱特擺測重力加速度大學(xué)物理實驗7202超聲波測聲速大學(xué)物理實驗7202鋼絲楊氏模量的測定大學(xué)物理實驗7204三線擺測定剛體轉(zhuǎn)動慣量大學(xué)物理實驗7202誤差分析與數(shù)據(jù)處理大學(xué)物理實驗7204熱學(xué)實驗室空氣比熱容的測定大學(xué)物理實驗物理學(xué)食品科學(xué)、生物科學(xué)、生物技術(shù)、化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)、金屬材料工程、數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)、電子信息科學(xué)、電子信息工程、電氣工程及其自動化專業(yè)2892熱膨脹系數(shù)的測定大學(xué)物理實驗2892居里溫度的測定大學(xué)物理實驗2894良導(dǎo)體導(dǎo)熱率的動態(tài)測量大學(xué)物理實驗2892不良導(dǎo)體熱導(dǎo)率的測量大學(xué)物理實驗2892半導(dǎo)體溫度計的設(shè)計大學(xué)物理實驗2892熱敏電阻溫度特性研究實驗大學(xué)物理實驗2894電磁學(xué)實驗室用示波器測時間大學(xué)物理實驗物理學(xué)食品科學(xué)、生物科學(xué)、生物技術(shù)、化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)、金屬材料工程、數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)、電子信息科學(xué)、電子信息工程、電氣工程及其自動化專業(yè)5102交流諧振電路及介電常數(shù)測量大學(xué)物理實驗5104檢流計的特性研究大學(xué)物理實驗5102直流電橋測量電阻大學(xué)物理實驗5102交流電橋大學(xué)物理實驗5102R-C電路實驗大學(xué)物理實驗5102太陽電池的特性測量大學(xué)物理實驗5102設(shè)計萬用表實驗大學(xué)物理實驗5102整流濾波電路實驗大學(xué)物理實驗5102螺線管磁場及其測量大學(xué)物理實驗5102動態(tài)磁滯回線的測量大學(xué)物理實驗5104霍爾效應(yīng)實驗大學(xué)物理實驗5102雙臂電橋測地電阻實驗5102光學(xué)實驗室傅立葉光學(xué)實驗光學(xué)物理學(xué)302單透鏡實驗實驗302光學(xué)設(shè)計實驗透鏡參數(shù)測量光學(xué)實驗302超聲光柵實驗光學(xué)實驗302偏振光研究實驗光學(xué)實驗302橢圓偏振法測薄膜厚度和折射率光學(xué)實驗302組合透鏡測焦點焦距光學(xué)實驗302掃描隧道顯微鏡光學(xué)實驗302法布里-泊羅標(biāo)準(zhǔn)具實驗實驗302邁克耳遜干涉儀光學(xué)實驗302分光計實驗光學(xué)實驗302干涉法測微小量光學(xué)實驗302光強調(diào)制法測光速光學(xué)實驗302橢圓儀測折射率和薄膜播磨厚度光學(xué)實驗302⑸大學(xué)物理仿真實驗門戶系統(tǒng)①用戶通過web訪問大學(xué)物理仿真實驗2010版使用瀏覽器中訪問《大學(xué)物理仿真實驗2010》時，如瀏覽器的silverlight插件未安裝或Sliverlight版本過低，瀏覽器會自動跳轉(zhuǎn)到插件安裝頁面（如圖所示），在此頁面選擇安裝插件進行安裝。瀏覽器插件下載頁面瀏覽器的插件安裝完畢后，關(guān)閉瀏覽器。重新啟動瀏覽器，就可正常訪問《大學(xué)物理仿真實驗2010》（如下圖所示）?！洞髮W(xué)物理仿真實驗2010》登錄頁面用戶通過實驗大廳登錄系統(tǒng)，完成仿真實驗用戶運行實驗大廳，進入登錄界面。首先選擇“網(wǎng)絡(luò)設(shè)置”按鈕設(shè)置大學(xué)物理仿真實驗2010》服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)地址和端口號，如下圖所示。網(wǎng)絡(luò)設(shè)置完畢后，在登錄界面輸入用戶名和密碼，進入實驗大廳。鼠標(biāo)雙擊實驗列表中的實驗（如上圖紅框所示實驗），下載相應(yīng)的實驗內(nèi)容后。再次雙擊對應(yīng)實驗，即可打開實驗，進行操作。2．實驗過程的具體流程（三個實驗）：碰撞和動量守恒1.在主界面上選擇“碰撞和動量守恒”圖標(biāo)并單擊，即可進入本實驗，看到實驗臺和儀器圖標(biāo)。用鼠標(biāo)在實驗臺面上四處游動，當(dāng)鼠標(biāo)指向儀器圖標(biāo)時，鼠標(biāo)指處會顯示相應(yīng)的儀器信息。單擊滑塊和氣墊導(dǎo)軌，會動畫顯示相應(yīng)儀器的結(jié)構(gòu)。2.在實驗臺面上單擊鼠標(biāo)右鍵，彈出主菜單。鼠標(biāo)左鍵單擊相應(yīng)的菜單，則進入相應(yīng)的實驗。參見圖1：圖13.選擇主菜單的“實驗簡介”并用左鍵單擊，可以打開實驗介紹文檔，如圖2：圖2單擊“返回”按鈕，則返回實驗室主臺面。4.選擇主菜單的“實驗原理”并用左鍵單擊，可以打開類似于實驗介紹的實驗原理文檔。單擊“返回”按鈕，則返回主窗口。5.選擇主菜單的“實驗內(nèi)容”并用左鍵單擊，打開類似于實驗介紹的實驗內(nèi)容文檔。單擊“返回”按鈕，則返回主窗口。6.在主菜單上選擇“退出實驗”項，則全部結(jié)束本次碰撞和動量守恒實驗。二.氣墊導(dǎo)軌的調(diào)平1.在主菜單上選擇“開始實驗”項，左鍵單擊，則進入該實驗臺面（圖3）：圖32.在實驗臺面上單擊鼠標(biāo)右鍵，彈出菜單，列有“碰撞與動量守恒實驗”，“退出”兩項，選擇“碰撞與動量守恒實驗”進入碰撞與動量守恒實驗，選擇“退出”返回到主窗口。3.單擊界面左上方則產(chǎn)生如圖4的畫面：4.分別單擊滑塊、數(shù)字毫秒計和支腳螺絲，會分別彈出放大視圖（圖5）：調(diào)節(jié)三個支腳螺絲，觀察滑塊視圖，使滑塊與軌面兩側(cè)的間隙一致。觀察毫秒計，并同時調(diào)節(jié)支腳螺絲，直到滑塊通過兩個光電門所用的時間差小于1ms。三.碰撞與動量守恒實驗1.在實驗菜單上選擇“碰撞與動量守恒實驗”，進入實驗界面如圖6：單擊數(shù)字毫秒計，會彈出放大視圖。單擊界面左上方則產(chǎn)生如圖7的畫面：單擊界面左上方則產(chǎn)生如圖8的畫面：4.從菜單中選擇實驗狀態(tài)，根據(jù)力度顯示瞬間拖動大滑塊并放開鼠標(biāo)，滑塊會產(chǎn)生碰撞，大滑塊兩次經(jīng)過光電門和小滑塊第一次經(jīng)過光電門的數(shù)據(jù)會自動記錄到數(shù)據(jù)記錄表中。若有錯誤數(shù)據(jù)，選中該數(shù)據(jù)后按“刪除”。單擊滑塊復(fù)位按鈕：滑塊自動復(fù)位，重復(fù)實驗。數(shù)據(jù)記錄完后，按“計算”鍵，計算相應(yīng)的數(shù)據(jù)。5.選擇“退出”菜單，退出實驗。核磁共振實驗1．單擊頻率計開關(guān)打開頻率計。2．單擊核磁共振儀開關(guān)打開核磁共振儀。左擊/右擊旋柄改變磁鐵間距和磁場強度4．左擊/右擊邊限調(diào)節(jié)旋鈕，調(diào)節(jié)邊限振蕩器。5．左擊/右擊頻率調(diào)節(jié)旋鈕，調(diào)節(jié)頻率，觀察內(nèi)掃法現(xiàn)象。6．單擊示波器的選擇開關(guān)使其打到外掃檔，觀察外掃法現(xiàn)象。7、可以通過單擊樣品來改變樣品。偏振光研究實驗主窗口：打開偏振光觀察與研究的仿真實驗。正式開始實驗：（1）開始實驗后，從實驗儀器欄中點擊拖拽儀器至實驗臺上。（2）光源調(diào)節(jié)雙擊桌面上光源小圖標(biāo)，彈出光源的調(diào)節(jié)窗體，可以單擊光源的開關(guān)按鈕，切換光源的開關(guān)狀態(tài)；同時可以點擊“選擇發(fā)出光”按鈕來選擇光源發(fā)出光類型，光源默認(rèn)發(fā)出的是“自然光”。（3）偏振片調(diào)節(jié)雙擊桌面上偏振片小圖標(biāo)，彈出偏振片的調(diào)節(jié)窗體。初始化時偏振片的旋轉(zhuǎn)角度是隨機的，用戶使用時需要手動去校準(zhǔn)。最大旋轉(zhuǎn)范圍為360°，最小刻度為1°?？梢酝ㄟ^點擊調(diào)節(jié)窗體中旋鈕來逆時針或順時針旋轉(zhuǎn)偏振片。：表示順時針旋轉(zhuǎn)；：表示逆時針旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的最小刻度單位為1°。當(dāng)鼠標(biāo)按住選擇不放，則偏振片則會不停的旋轉(zhuǎn)，直到鼠標(biāo)松開。（4）波晶片調(diào)節(jié)（含1/2λ和1/4λ波晶片）雙擊桌面上波晶片小圖標(biāo)，彈出波晶片的調(diào)節(jié)窗體。初始化時波晶片的旋轉(zhuǎn)角度是隨機的，用戶使用時需要手動去校準(zhǔn)。最大旋轉(zhuǎn)范圍為360°，最小刻度為1°?？梢酝ㄟ^點擊調(diào)節(jié)窗體中旋鈕來逆時針或順時針旋轉(zhuǎn)偏振片。：表示順時針旋轉(zhuǎn)；：表示逆時針旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的最小刻度單位為1°。當(dāng)鼠標(biāo)按住選擇不放，則偏振片則會不停的旋轉(zhuǎn)，直到鼠標(biāo)松開。（5）光屏調(diào)節(jié)雙擊桌面上光屏小圖標(biāo)，彈出光屏的調(diào)節(jié)窗體。光屏界面會顯示一個光圈，光圈中的光的強度是會根據(jù)光源、偏振片、波晶片之間的關(guān)系來自動調(diào)整的；另外光屏中會顯示當(dāng)前光強的數(shù)值(最大值為100)。（6）實驗中用戶打開光源，選擇好發(fā)出光類型后，可以通過旋轉(zhuǎn)偏振片、波晶片來觀察光屏上光強的變化。（7）保存數(shù)據(jù)，單擊記錄數(shù)據(jù)按鈕彈出記錄數(shù)據(jù)頁面。在記錄數(shù)據(jù)頁面的相應(yīng)地方填寫實驗中的測量數(shù)據(jù)，點擊關(guān)閉按鈕，則暫時關(guān)閉記錄數(shù)據(jù)頁面；再次點擊記錄數(shù)據(jù)按鈕會顯示記錄數(shù)據(jù)頁面。（8）原理演示功能：菜單選項：原理演示：偏振片性質(zhì)：橢圓偏振光：（9）其他輔助功能介紹：界面的右上角的功能顯示框，在實驗狀態(tài)下，顯示記錄數(shù)據(jù)按鈕、結(jié)束操作按鈕；在考試狀態(tài)下，顯示考試所剩時間的倒計時、記錄數(shù)據(jù)按鈕、結(jié)束操作按鈕、顯示試卷按鈕。幫助按鈕，單擊可顯示幫助文檔。工具箱，下拉點擊計算器，可以使用計算器。實驗儀器欄，存放實驗所需的儀器，可以點擊其中的儀器拖放至桌面，鼠標(biāo)觸及到儀器，實驗儀器欄會顯示儀器的相關(guān)信息；儀器使用完后，則不允許拖動儀器欄中的儀器了。實驗提示欄，顯示實驗過程中的儀器信息，實驗內(nèi)容信息，儀器功能按鈕信息等相關(guān)信息，按F1鍵可以獲得更多幫助信息。實驗內(nèi)容欄，顯示實驗內(nèi)容信息(多個實驗內(nèi)容依次列出)，可以通過單擊實驗內(nèi)容進行實驗內(nèi)容之間的切換。切換至新的實驗內(nèi)容后，實驗桌上的儀器會重新按照當(dāng)前實驗內(nèi)容進行初始化。三、物理實驗考試與自動判卷系統(tǒng)系統(tǒng)功能界面2．在線考試子系統(tǒng)2.1實驗操作題管理實驗操作題指的是通過考察學(xué)生利用仿真實驗軟件完成實驗要求的過程，來判斷學(xué)生對實驗原理、實驗技術(shù)、實驗儀器使用等方面知識掌握程度和應(yīng)用能力的題目。實驗操作題利用虛擬儀器和虛擬實驗場景的技術(shù)，自動記錄學(xué)生操作仿真實驗完成實驗要求的過程，并自動判定學(xué)生的操作成績，以達到減少判卷人員工作量，實現(xiàn)面向大面積學(xué)生的實驗考試的問題。實驗操作題具備自動判定成績的功能，需要實現(xiàn)題目描述與仿真實驗場景的信息交換，涉及到大量軟件技術(shù)，因而在系統(tǒng)開發(fā)時就內(nèi)置在系統(tǒng)中。管理員及教師用戶可以查看題目及評分標(biāo)準(zhǔn)，并選擇題目進行組卷。實驗操作題的評分標(biāo)準(zhǔn)以每道題滿分100分來核算各步驟的分?jǐn)?shù)。在組卷時，教師必須制定該題目在該試卷中的分值，實際評判時，按照相應(yīng)的分值按比例核算。學(xué)生在考試時，可以看到操作題的題目部分，評分標(biāo)準(zhǔn)不能查看。學(xué)生通過操作相應(yīng)的仿真實驗完成操作題。仿真實驗運行時，軟件會在允許的范圍內(nèi)隨機生成實驗環(huán)境，隨機生成的實驗環(huán)境作為軟件自動評判成績的標(biāo)準(zhǔn)答案，以避免抄襲作弊等現(xiàn)象。圖實驗操作題2.2考試題庫管理支持單選、多選、填空、判斷等傳統(tǒng)題型?？筛鶕?jù)需要增刪試題庫中的題目。題目可定義分值、難易、所屬實驗、學(xué)科等分類信息。圖考試題庫2.3考試試卷管理系統(tǒng)中內(nèi)置了每個實驗的試卷，可直接用于物理實驗考試。也可根據(jù)教學(xué)需要自行組建試卷，可設(shè)置分值、考試時間等。圖教師組卷2.4考試過程組織用于建立、修改、取消某次考試。可指定考試用的試卷，指定參加考試的學(xué)生，考試的起止時間等。學(xué)生登錄系統(tǒng)后，在指定時間參加考試，在線完成考試過程?？荚囘^程中系統(tǒng)自動設(shè)置成“學(xué)生不能切換程序，只能進行考試”的狀態(tài)。圖學(xué)生考試大廳2.5試卷批閱與成績管理試卷自動批閱系統(tǒng)中的所有試卷都是由系統(tǒng)自動評閱和統(tǒng)計的。用戶可以對自動評閱的結(jié)果進行必要的修改和調(diào)整。成績調(diào)整用戶可以通過手工評閱試卷修改卷面成績，可以直接在列表中修改總評成績。成績導(dǎo)出把當(dāng)前考試的成線以Excel表格的形式導(dǎo)出。成績查詢用戶點擊某一場考試的“開放查詢”按鈕后，對應(yīng)的學(xué)生就可以在本系統(tǒng)查詢個人成績。四、網(wǎng)上預(yù)約實驗系統(tǒng)登陸界面網(wǎng)上預(yù)約2.2.2專業(yè)基礎(chǔ)電氣工程及其自動化專業(yè)基礎(chǔ)課仿真實驗室始建于2009年，使用面積60平米，微機35臺，網(wǎng)絡(luò)交換機等輔助設(shè)施齊全，總價值40萬元，主要服務(wù)于電路理論及電路理論實驗、模擬電路及模擬電路實驗、數(shù)字電路與邏輯設(shè)計及數(shù)字電路與邏輯設(shè)計實驗、微機原理與接口技術(shù)及微機原理與接口技術(shù)實驗等于電子信息科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程專業(yè)等專業(yè)通用的電類專業(yè)基礎(chǔ)課、課程設(shè)計及實驗課、大學(xué)生學(xué)科競賽、科技創(chuàng)新活動、本科生畢業(yè)設(shè)計等教學(xué)任務(wù)。其功能有：⑴是電類專業(yè)基礎(chǔ)課輔助教學(xué)平臺。服務(wù)理論課課堂教學(xué)，教師將理論課課堂上難于講清的難點可以搬到仿真實驗室通過軟件仿真模擬，是問題形象具體便于理解，克服教學(xué)難點。⑵是實驗課教學(xué)的補充和延伸平臺。每一門專業(yè)基礎(chǔ)課實驗結(jié)束前或課程中期，任課教師根據(jù)需要，讓學(xué)生學(xué)習(xí)電子線路CAD技術(shù)，自己設(shè)計搭建電子線路，通過仿真模擬電路性能，再回到實驗室進行驗證，感受從理論到實踐的提升過程，增加學(xué)生思維的途徑，提高動手能力，增強學(xué)習(xí)的興趣和自信心，達到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。⑶是大學(xué)生重要的創(chuàng)新實踐平臺。我院各專業(yè)的大學(xué)生學(xué)科競賽、科技創(chuàng)新活動等課外活動，本科生畢業(yè)設(shè)計等教學(xué)任務(wù)基本都在專業(yè)基礎(chǔ)課仿真實驗室準(zhǔn)備或完成。近幾年我們參加的學(xué)科競賽有國家及省級大學(xué)生電子設(shè)計大賽，10人次獲得不同級別的獎勵，其中省級一等獎1項，國家級二等獎1項；2014年(第7屆)中國大學(xué)生計算機設(shè)計大賽，西北賽區(qū)三等獎；陜西省TI杯模擬混合電路應(yīng)用設(shè)計競賽三等獎；全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽陜西賽區(qū)本科組二等獎1項，三等獎5項；2014年“創(chuàng)青春”陜西省大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽銅獎；大學(xué)生與研究生物理教學(xué)技能展評20人次獲獎，其中一等獎2項，二等獎4項；2013年全國電子設(shè)計競賽陜西賽區(qū)比賽，共派出15人組成5對參賽，其中1組獲得三等獎1項；2014年陜西省第四屆大學(xué)生德州儀器（TI）杯模擬及模數(shù)混合電路應(yīng)用設(shè)計競賽，共派出12人組成4組參加比賽，其中1組獲得三等獎1項，2015年第六屆“藍橋杯”全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽，單片機設(shè)計與開發(fā)組，共派出2人參加個人賽，獲得陜西賽區(qū)一等獎1項，二等獎1項。其中1人進入全國總決賽，并獲得三等獎1項。2010年以來，100余名大學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計（論文）在專業(yè)基礎(chǔ)課仿真實驗室完成。A、Multisim軟件Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣學(xué)生無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。很好的解決了理論教學(xué)與實際動手實驗相脫節(jié)的難題。學(xué)生可以很好地、很方便地把剛剛學(xué)到的理論知識用計算機仿真真實的再現(xiàn)出來。并且可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性。真正的做到了變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。這些在教學(xué)活動中已經(jīng)得到了很好的體現(xiàn)。還有很重要的一點就是：計算機仿真與虛擬儀器對教學(xué)也是一個很好的提高和促進。其完成仿真實驗項目如下表：Multisim軟件仿真實驗項目表序號實驗項目名稱所屬課程面向?qū)I(yè)學(xué)生人數(shù)實驗時數(shù)1電路基本元件（線性與非線性電阻元件）的伏安特性測定電路分析、電路原理、電工學(xué)電子信息科學(xué)與技術(shù)，電子信息工程，電氣工程及其自動化、物理學(xué)22網(wǎng)絡(luò)定理的實驗研究電路分析、電路原理、電工學(xué)電子信息科學(xué)與技術(shù)，電子信息工程，電氣工程及其自動化、物理學(xué)23等效變換原理及電路最大功率傳輸?shù)膶嶒炑芯侩娐贩治?、電路原理、電工學(xué)電子信息科學(xué)與技術(shù)，電子信息工程，電氣工程及其自動化、物理學(xué)44受控電源的實驗研究電路分析、電路原理、電工學(xué)電子信息科學(xué)與技術(shù)，電子信息工程，電氣工程及其自動化、物理學(xué)25電路暫態(tài)過程的實驗研究電路分析、電路原理、電工學(xué)電子信息科學(xué)與技術(shù)，電子信息工程，電氣工程及其自動化、物理學(xué)46串聯(lián)諧振實驗研究電路分析、電路原理、電工學(xué)電子信息科學(xué)與技術(shù)，電子信息工程，電氣工程及其自動化、物理學(xué)47單管放大器及應(yīng)用模擬電路、電子技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)，電子信息工程，電氣工程及其自動化、物理學(xué)、計算機科學(xué)與技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)48晶體管放大電路設(shè)計*模擬電路、電子技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)，電子信息工程，電氣工程及其自動化、物理學(xué)、計算機科學(xué)與技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)49場效應(yīng)管放大器模擬電路、電子技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)，電子信息工程，電氣工程及其自動化、物理學(xué)、計算機科學(xué)與技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)210負(fù)反饋放大器模擬電路、電子技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)，電子信息工程，電氣工程及其自動化、物理學(xué)、計算機科學(xué)與技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)211差動放大器模擬電路、電子技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)，電子信息工程，電氣工程及其自動化、物理學(xué)、計算機科學(xué)與技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)212模擬運算電路模擬電路、電子技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)，電子信息工程，電氣工程及其自動化、物理學(xué)、計算機科學(xué)與技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)413有源濾波器模擬電路、電子技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)，電子信息工程，電氣工程及其自動化、物理學(xué)、計算機科學(xué)與技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)214電壓比較器模擬電路、電子技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)，電子信息工程，電氣工程及其自動化、物理學(xué)、計算機科學(xué)與技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)215邏輯門的邏輯功能與參數(shù)測試數(shù)字電路與邏輯設(shè)計、電子技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)，電子信息工程，電氣工程及其自動化、物理學(xué)、計算機科學(xué)與技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)216組合邏輯電路設(shè)計數(shù)字電路與邏輯設(shè)計、電子技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)，電子信息工程，電氣工程及其自動化、物理學(xué)、計算機科學(xué)與技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)417中規(guī)模組合邏輯電路及其應(yīng)用數(shù)字電路與邏輯設(shè)計、電子技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)，電子信息工程，電氣工程及其自動化、物理學(xué)、計算機科學(xué)與技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)418觸發(fā)器及其應(yīng)用數(shù)字電路與邏輯設(shè)計、電子技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)，電子信息工程，電氣工程及其自動化、物理學(xué)、計算機科學(xué)與技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)219計數(shù)器的設(shè)計數(shù)字電路與邏輯設(shè)計、電子技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)，電子信息工程，電氣工程及其自動化、物理學(xué)、計算機科學(xué)與技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)420555定時器的應(yīng)用設(shè)計數(shù)字電路與邏輯設(shè)計、電子技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)，電子信息工程，電氣工程及其自動化、物理學(xué)、計算機科學(xué)與技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)2實驗操作實例：例1：構(gòu)造同步16進制計數(shù)器，并用7段數(shù)碼管進行觀測。通過運行仿真驗證電路功能。在這個電路的基礎(chǔ)上將計數(shù)器改為10進制，并通過仿真驗證修改結(jié)果是否正確（注：顯示0~9）。首先選用T觸發(fā)器和帶譯碼的7段數(shù)碼管和與門一起構(gòu)成4位16進制計數(shù)器如圖1。在電路中選用1Hz矩形波發(fā)生器，通過仿真觀測運行的情況。圖1使用異步置零法，在圖中加入反饋電路，當(dāng)觸發(fā)器的狀態(tài)變?yōu)?010時通過Reset端對觸發(fā)器進行清零。電路設(shè)計結(jié)果如圖2。通過仿真可以觀測到電路已經(jīng)成為10進制計數(shù)器。圖2例2．分析已經(jīng)給出的階梯波發(fā)生器。電路如圖3。通過運行仿真觀測電路的功能，通過改變信號源的參數(shù)來改變階梯波的頻率，同時用示波器進行觀測。圖3從圖中可以看到，電路大致分為兩個部分，上部分為4個T觸發(fā)器和相應(yīng)門電路構(gòu)成的16進制計數(shù)器，下部分為D/A轉(zhuǎn)換器。電路的信號源為矩形波發(fā)生器，通過示波器觀測到的波形如圖4。圖4B、MATLAB軟件MATLAB是由美國mathworks公司發(fā)布的用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計算軟件的先進水平。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測等領(lǐng)域。MATLAB軟件仿真實驗項目表序號實驗項目名稱所屬課程面向?qū)I(yè)學(xué)生人數(shù)實驗時數(shù)1典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)實驗自動控制原理電子信息科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及其自動化22二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)實驗自動控制原理電子信息科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及其自動化43根軌跡及系統(tǒng)穩(wěn)定性實驗自動控制原理電子信息科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及其自動化44系統(tǒng)的頻率特性實驗自動控制原理電子信息科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及其自動化45自動控制系統(tǒng)的動態(tài)校正自動控制原理電子信息科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及其自動化4MATLAB應(yīng)用典型實例：圖5matlab啟動界面圖6matlab工作界面圖7matlab插值算法結(jié)果圖8matlab在通訊系統(tǒng)設(shè)計與仿真中的應(yīng)用C、VisualC++MicrosoftVisualC++，（簡稱VisualC++、MSVC、VC++或VC）是Microsoft公司推出的開發(fā)Win32環(huán)境程序，面向?qū)ο蟮目梢暬删幊滔到y(tǒng)。它不但具有程序框架自動生成、靈活方便的類管理、代碼編寫和界面設(shè)計集成交互操作、可開發(fā)多種程序等優(yōu)點，而且通過簡單的設(shè)置就可使其生成的程序框架支持?jǐn)?shù)據(jù)庫接口、OLE2，WinSock網(wǎng)絡(luò)、3D控制界面。它以擁有“語法高亮”，IntelliSense（自動完成功能）以及高級除錯功能而著稱。比如，它允許用戶進行遠(yuǎn)程調(diào)試，單步執(zhí)行等。還有允許用戶在調(diào)試期間重新編譯被修改的代碼，而不必重新啟動正在調(diào)試的程序。其編譯及建置系統(tǒng)以預(yù)編譯頭文件、最小重建功能及累加連結(jié)著稱。這些特征明顯縮短程式編輯、編譯及連結(jié)花費的時間，在大型軟件計劃上尤其顯著。VisualC++軟件仿真實驗項目表序號實驗項目名稱所屬課程面向?qū)I(yè)學(xué)生人數(shù)實驗時數(shù)1VisualC++6.0集成開發(fā)環(huán)境和簡單C++程序面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計電子信息科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及其自動化22類和對象面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計電子信息科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及其自動化43繼承與派生面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計電子信息科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及其自動化44多態(tài)性與虛函數(shù)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計電子信息科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及其自動化45流、流類、流類體系面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計電子信息科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及其自動化46約瑟夫環(huán)問題算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)電子信息科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及其自動化27停車場管理算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)電子信息科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及其自動化28二叉樹基本操作算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)電子信息科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及其自動化49圖的基本操作算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)電子信息科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及其自動化410哈希表設(shè)計算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)電子信息科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及其自動化211常用排序算法的對比分析算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)電子信息科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及其自動化4D、QuartusIIQuartusII是Altera公司的綜合性PLD/FPGA開發(fā)軟件，原理圖、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（AlteraHardware支持DescriptionLanguage）等多種設(shè)計輸入形式，內(nèi)嵌自有的綜合器以及仿真器，可以完成從設(shè)計輸入到硬件配置的完整PLD設(shè)計流程。QuartusII可以在XP、Linux以及Unix上使用，除了可以使用Tcl腳本完成設(shè)計流程外，提供了完善的用戶圖形界面設(shè)計方式。具有運行速度快，界面統(tǒng)一，功能集中，易學(xué)易用等特點。QuartusII支持Altera的IP核，包含了LPM/MegaFunction宏功能模塊庫，使用戶可以充分利用成熟的模塊，簡化了設(shè)計的復(fù)雜性、加快了設(shè)計速度。對第三方EDA工具的良好支持也使用戶可以在設(shè)計流程的各個階段使用熟悉的第三方EDA工具。此外，QuartusII通過和DSPBuilder工具與Matlab/Simulink相結(jié)合，可以方便地實現(xiàn)各種DSP應(yīng)用系統(tǒng)；支持Altera的片上可編程系統(tǒng)（SOPC）開發(fā)，集系統(tǒng)級設(shè)計、嵌入式軟件開發(fā)、可編程邏輯設(shè)計于一體，是一種綜合性的開發(fā)平臺。MaxplusII作為Altera的上一代PLD設(shè)計軟件，由于其出色的易用性而得到了廣泛的應(yīng)用。目前Altera已經(jīng)停止了對MaxplusII的更新支持，QuartusII與之相比不僅僅是支持器件類型的豐富和圖形界面的改變。Altera在QuartusII中包含了許多諸如SignalTapII、ChipEditor和RTLViewer的設(shè)計輔助工具，集成了SOPC和HardCopy設(shè)計流程，并且繼承了MaxplusII友好的圖形界面及簡便的使用方法。QuartusII作為一種可編程邏輯的設(shè)計環(huán)境,由于其強大的設(shè)計能力和直觀易用的接口，越來越受到數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計者的歡迎。Quartus軟件仿真實驗項目表序號實驗項目名稱所屬課程面向?qū)I(yè)學(xué)生人數(shù)實驗時數(shù)1全加器EDA技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及其自動化22多路選擇器EDA技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及其自動化23計數(shù)器EDA技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及其自動化447段數(shù)碼管控制接口EDA技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及其自動化25有限狀態(tài)機EDA技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及其自動化46秒表設(shè)計EDA技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及其自動化4QuartusII仿真軟件應(yīng)用實例：基于QuartusII通過實驗板上的KEY1按鈕控制FPGA核心板上的第一個LED燈。本實驗比較簡單，使用本站FPGA開發(fā)板或者CPLD開發(fā)板以及其它FPGA開發(fā)板都可進行實驗。下面實驗?zāi)康模和ㄟ^該實例學(xué)習(xí)，可以了解FPGA的基本開發(fā)流程，熟識quartusII軟件基本功能的使用?；驹恚豪靡粋€常開按鈕（實驗板上的KEY1）作為輸入（常開時輸入1，閉合時輸入0），經(jīng)過一個反相器后輸出到核心板的第一個LED。KEY1常開時，LED亮，按下（閉合）實驗板上的KEY1，該LED熄滅。⑴建立工程運行QuatrusII軟件（以下簡稱Q2），建立工程，F(xiàn)ileàNewProjectWizad如點擊NewProjectWizard后彈出指定工程名的對話框，在Diectory，Name，Top-LevelEntity中如下圖填寫：按Next按鈕，出現(xiàn)添加工程文件的對話框：在這里我們先不用管它，直接按Next進行下一步，選擇FPGA器件的型號：在Family下拉筐中，我們選擇Cyclone系列FPGA，然后在“Availabledevices：”中根據(jù)核心板的FPGA型號選擇FPGA型號，注意在Filters一欄選上“ShowAdvancedDevices”以顯示所有的器件型號。執(zhí)行下一步出現(xiàn)對話框：這里是選擇其它EDA工具的對話框，我們用Q2的集成環(huán)境進行開發(fā)，因此這里不作任何改動。按Next進入工程的信息總概對話框：按Finish按鈕即建立一個空項目。4⑵建立頂層圖執(zhí)行FileàNew，彈出新建文件對話框：選擇“BlockDiagramSchematicFile”按OK即建立一個空的頂層圖，缺省名為“Block1.bdf”，我們把它另存為（FileàSaveas），接受默認(rèn)的文件名，并將“Addfiletocurrentproject”選項選上，以使該文件添加到工程中去。如圖所示：⑶添加邏輯元件（Symbol）雙擊頂層圖圖紙的空白處，彈出添加元件的對話筐：6在Libraries里尋找所需要的邏輯元件，如果知道邏輯元件的名稱的話，也可以直接在Name一欄敲入名字，右邊的預(yù)覽圖即可顯示元件的外觀，按OK后鼠標(biāo)旁邊即拖著一個元件符號，在圖紙上點擊左鍵，元件即安放在圖紙上。在圖紙上分別添加非門（not）、輸入（input）、輸出（output）三個symbol，如圖所示：連線，將鼠標(biāo)移到symbol連線端口的那里，鼠標(biāo)變成圖示模樣：按下左鍵拖動鼠標(biāo)到另一個symbol的連線端。本例中，這三個symbol的連線如下圖所示：分別雙擊input和outputsymbol的名字“pin_name”、“pin_name1”，將它們的名字改為Key1，LED1：⑷分配管腳為芯片分配管腳可以用QuartusII軟件里的“AssignmentsàPins”菜單，也可以用tcl腳本文件。用Tcl文件進行配置可重用性好，易于管理，因此本文介紹用tcl的方法。對于另一種方法，可以參考QuartusII軟件的幫助文檔。在工程目錄下建立一個name為Setup.tcl的file。FileàNew，選擇otherfiles頁面：有關(guān)tcl文件的更詳盡內(nèi)容可參考QuartusII的幫助文檔，對于我們所選用的FPGA開發(fā)板SOPC開發(fā)板來說，由于不同型號的FPGA核心板的管腳與實驗板上的引腳也不同，因此不同的核心板對應(yīng)的.tcl文件也不同（關(guān)于核心板引腳與實驗板引腳對應(yīng)的詳細(xì)情況可以參照相關(guān)電路原理圖）。在實際項目中，該文件也可以根據(jù)具體管腳分配要求來改寫。對應(yīng)于EP1C6FPGA開發(fā)板，EP1C12FPGA開發(fā)板：#Setup.tcl#Setuppinsettingset_global_assignment-nameRESERVE_ALL_UNUSED_PINS“ASINPUTTRI-STATED”set_global_assignment-nameENABLE_INIT_DONE_OUTPUTOFFset_location_assignmentPIN_1-toled1set_location_assignmentPIN_122-tokey1保存到工程目錄下，并注意在保存對話框選上“Addfiletocurrentproject”選項。然后打開Tools-》TclScripts，選中剛才編輯的Script文件：Setup，并點擊Run，如下圖：注意：建立工程時如果路徑名有中文字符或者路徑名有空格字符，則tclScript文件將運行不了。例如，本例建立的工程“FPGA_led_test”目錄是：C:/alteraquartus51myq2projectsFPGA_led_test如果是：C:/alteraquartus51myq2projectsFPGA_led_test，在該目錄下運行工程里的setup.tcl就會出錯。如果使用Tools-》TclScripts，后沒有彈出“tclScript”對話框可以試一下關(guān)了QII，再重新打開。使用TCL文件分配管腳是很方便的，用戶可以直接從相關(guān)例子工程中復(fù)制需要管腳分配表到自己的工程中，省時又方便。2.2.3專業(yè)課仿真實驗室功能電氣工程及其自動化專業(yè)研究的發(fā)電廠、輸變電等實際工作設(shè)備、工作環(huán)境絕大部分不可能在實驗室顯現(xiàn)或操作，所以該專業(yè)的專業(yè)實驗室我們的建設(shè)思路是認(rèn)知加仿真的模式：即讓學(xué)生到真實的發(fā)電廠、輸配電單位、用電企業(yè)去實地考察認(rèn)知，對專業(yè)課程學(xué)習(xí)內(nèi)容有直觀的人士，然后在校內(nèi)通過軟件仿真提高，提高認(rèn)識?；诖?，2014年我校建設(shè)了電氣工程及其自動化專業(yè)課程仿真實驗室(電力系統(tǒng)仿真實驗室)，實驗室面積約70平方米，教學(xué)科研儀器設(shè)備36套，仿真軟件有110KV變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)V2.0、10KV變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)V2.0，總價值達50.4萬元。實驗室主要承擔(dān)電氣工程及其自動化專業(yè)的實驗教學(xué)與課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等任務(wù)。固定實驗項目有19個。仿真系統(tǒng)的特點與功能有：專業(yè)仿真實驗室一角(1)數(shù)學(xué)模型和各仿真模塊具有良好的魯棒性在切換運行狀態(tài)、進行倒閘操作和發(fā)生事故的情況下，能保證系統(tǒng)的連續(xù)運行，即使發(fā)生誤操作也不會造成系統(tǒng)崩潰。在長達數(shù)小時的仿真系統(tǒng)使用過程中，“正常運行—故障狀態(tài)—故障恢復(fù)”的過程會反復(fù)出現(xiàn)，只有正確描述電力系統(tǒng)的動態(tài)過程才能實現(xiàn)長時間持續(xù)的仿真和培訓(xùn)，快速的規(guī)范化的仿真算法才能滿足實時性的要求。因此良好的魯棒性是仿真系統(tǒng)技術(shù)水平的重要體現(xiàn)，本系統(tǒng)的良好魯棒性能完全滿足操作培訓(xùn)和技能考核的需要。(2)模型和算法性能優(yōu)異，準(zhǔn)確性高，實時性好本系統(tǒng)采用多項技術(shù)多角度地解決仿真的準(zhǔn)確性和實時性的問題。所有程序在自行開發(fā)的高效的實時數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上運行，數(shù)據(jù)的輸入、輸出效率與內(nèi)存的讀寫效率基本一致。另外，本系統(tǒng)采用清華大學(xué)多年的科研成果，算法準(zhǔn)確，計算效率高，處于國際先進和國內(nèi)領(lǐng)先水平。①采用稀疏矩陣和稀疏矢量技術(shù)等多項技術(shù)大幅度提高了動態(tài)仿真的實時性，對操作和事故均能及時響應(yīng)，現(xiàn)象真實，無時差感覺；②故障計算中采用了清華大學(xué)獨立提出規(guī)范化的計算方法，能計算各種復(fù)雜故障形式下的故障電流（包括并架多回線間的跨線故障）；③開關(guān)電流計算中采用了清華大學(xué)獨立提出的不影響潮流收斂性的規(guī)范化的計算方法；④能夠準(zhǔn)確仿真擾動發(fā)生時刻和其后時間內(nèi)繼電保護及自動裝置的動作情況；⑤各種模型和算法的計算準(zhǔn)確性和精度通過了商業(yè)計算軟件（BPA程序和綜合穩(wěn)定程序）的嚴(yán)格校驗。(3)采用圖形化的建模方式，可擴展性/可維護性好具有靈活、通用、快捷的維護平臺，可視化（基于現(xiàn)場設(shè)備圖元）的圖形建模工具使得建模人員在工程師臺上編輯圖符后能夠自動生成仿真模型，易于對仿真系統(tǒng)進行功能擴展?？梢噪S意修改變電站的電氣主接線、增加回路、設(shè)備更新、增加保護類型和進行保護配置等工作。生成的仿真系統(tǒng)能支持功能擴展，能方便地進行系統(tǒng)升級和功能擴充。①可以方便地在圖形平臺上搭建、修改一次系統(tǒng)，完成一次系統(tǒng)的建模；②在圖形平臺上完成繼電保護等二次系統(tǒng)的建模；③或者跳過保護建模步驟，直接利用保護庫中的保護組件完成保護配置。(4)真正開放分布式本系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)應(yīng)嚴(yán)格遵循開放式的原則，采用國際標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件平臺。操作系統(tǒng)接口符合POSIX及OSF標(biāo)準(zhǔn)，TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，數(shù)據(jù)庫接口符合SQL結(jié)構(gòu)化查詢語言標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)硬件系統(tǒng)配置合理靈活，采用分布式體系結(jié)構(gòu)，性能價格比高，易于擴展、移植和升級，使用戶的軟硬件投資得到充分保護。教員機和各學(xué)員機之間通過網(wǎng)絡(luò)進行連接，可以方便地擴充機位。(5)數(shù)學(xué)模型支持全范圍仿真仿真系統(tǒng)采用帶有數(shù)學(xué)模型的全范圍仿真，能逼真地反映變電站的運行工況及各種物理量的變化。(6)全軟件仿真采用大屏幕等離子電視作為背景，以多媒體視景仿真等現(xiàn)代技術(shù)模擬控制屏和保護屏等，不設(shè)置硬盤臺。(7)采用多媒體技術(shù)，仿真界面效果逼真基于3D技術(shù)的多媒體變電站一次、二次設(shè)備及智能控制設(shè)備現(xiàn)場環(huán)境仿真，完成現(xiàn)場設(shè)備的操作和巡視。能實現(xiàn)在變電站全場景下快速漫游和操作，大大提高培訓(xùn)效果，充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實的優(yōu)勢。多媒體圖象、聲音與仿真過程同步，產(chǎn)生逼真的仿真效果。(8)先進的圖形界面技術(shù)用戶可以自行定制和修改一二次設(shè)備的圖形界面，支持用戶對培訓(xùn)界面的二次更改。采用虛擬盤臺的方式在CRT上顯示變電站的控制屏、保護屏等盤臺，以圖形的方式真實地模擬智能變電站的環(huán)境，操作和監(jiān)視均可以在圖形上完成。(9)采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)進行系統(tǒng)分析、設(shè)計和編程可擴充性好，系統(tǒng)模塊化程度高，規(guī)范化好，功能剪裁容易。(10)動態(tài)仿真與穩(wěn)態(tài)仿真的一體化不僅可用于模擬電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運行狀況，還可以模擬電力系統(tǒng)失穩(wěn)時的動態(tài)過程行為，實現(xiàn)了從穩(wěn)態(tài)到動態(tài)，再從動態(tài)返回穩(wěn)態(tài)的平滑過渡。(11)逼真的、功能完整的學(xué)員系統(tǒng)智能變電仿真的學(xué)員系統(tǒng)包括虛擬盤臺（保護盤、測控屏）、監(jiān)控后臺系統(tǒng)和多媒體就地操作系統(tǒng)的仿真，提供全方位的變電運行培訓(xùn)環(huán)境。專業(yè)課程仿真實驗室資源涵蓋的實驗項目序號實驗操作項目名稱所屬課程面向?qū)I(yè)學(xué)生人數(shù)實驗時數(shù)1一、二次系統(tǒng)的運行監(jiān)視發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析、電力系統(tǒng)暫態(tài)分析、供電技術(shù)電氣工程及其自動化11522站用電交流系統(tǒng)的運行監(jiān)視發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析、電力系統(tǒng)暫態(tài)分析、供電技術(shù)電氣工程及其自動化11523站用電直流系統(tǒng)的運行監(jiān)視發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析、電力系統(tǒng)暫態(tài)分析、供電技術(shù)電氣工程及其自動化11524變電站正常操作發(fā)電廠電氣部分、供電技術(shù)電氣工程及其自動化11545開關(guān)、刀閘操作發(fā)電廠電氣部分、供電技術(shù)電氣工程及其自動化11526一次設(shè)備巡視檢查項目發(fā)電廠電氣部分、供電技術(shù)電氣工程及其自動化11527二次設(shè)備巡視檢查項目發(fā)電廠電氣部分、供電技術(shù)電氣工程及其自動化11528開關(guān)本體及其相關(guān)的故障發(fā)電廠電氣部分、供電技術(shù)電氣工程及其自動化11529刀閘本體及其相關(guān)的故障發(fā)電廠電氣部分、供電技術(shù)電氣工程及其自動化115210變壓器本體及其相關(guān)故障發(fā)電廠電氣部分、供電技術(shù)電氣工程及其自動化115211母線故障發(fā)電廠電氣部分、供電技術(shù)電氣工程及其自動化115212電容器故障、異常發(fā)電廠電氣部分、供電技術(shù)電氣工程及其自動化115213電抗器故障、異常發(fā)電廠電氣部分、供電技術(shù)電氣工程及其自動化115214繼電保護及自動裝置故障發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析、電力系統(tǒng)暫態(tài)分析、電力系統(tǒng)繼電保護電氣工程及其自動化115415智能裝置故障發(fā)電廠電氣部分、供電技術(shù)電氣工程及其自動化115416交、直流系統(tǒng)故障發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析、電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電氣工程及其自動化115417二次回路故障發(fā)電廠電氣部分、供電技術(shù)電氣工程及其自動化115218一次設(shè)備PT、CT的故障發(fā)電廠電氣部分、供電技術(shù)電氣工程及其自動化115219任意組合構(gòu)成各種復(fù)合故障發(fā)電廠電氣部分、供電技術(shù)電氣工程及其自動化1154典型實驗項目實驗流程示例：該軟件可以對某市110KV變電站電力系統(tǒng)進行仿真并能觀測該系統(tǒng)一次，二次所有數(shù)據(jù)。在觀測數(shù)據(jù)同時改變保護和施加故障（系統(tǒng)自身故障與人為誤操作故障），以達到對真實系統(tǒng)的仿真。實驗一電力系統(tǒng)實時監(jiān)控打開軟件進入110KV變電站總體示意圖如圖1所示，在該界面可以完成對系統(tǒng)的設(shè)置，比如線路故障設(shè)計，儀器故障設(shè)置，人為故障設(shè)置等。圖1110KV變電站總體示意圖所有故障設(shè)置都有相關(guān)文本框進行記錄如圖2所示。圖2系統(tǒng)操作記錄表在設(shè)