电子电气虚拟仿真实验教学中心.docx
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电子电气虚拟仿真实验教学中心
附件2
省级虚拟仿真实验教学中心
申请书
学校名称：
湘南学院
学校管理部门电话：
申报中心名称：
电子电气虚拟仿真实验教学中心
湖南省教育厅制
填写说明
1.申请书中各项内容用“小四”号仿宋体填写。
2.表格空间不足的，可以扩展。
1.
基本情况
虚拟仿真实验
教学中心名称
电子电气虚拟仿真实验教学中心
实验教学示范中心名称／级别（省级或国家级）
电工电子实践教学示范中心／省级
批准时间
2008年
实验教学示范中心主任
姓名
王焕友
性别
男
年龄
49
专业技术职务
副教授
学位
博士
联系电话
主要职责
全面负责虚拟仿真实验教学中心的实验教学、建设和管理工作。
主持制定虚拟仿真实验教学中心的建设规划，负责虚拟仿真实验教学体系、课程体系和实验内容的制定与改革，负责虚拟仿真实验教学资源和共享平台建设，虚拟仿真实验教学的日常管理工作，制定虚拟仿真实验中心的师资培养计划，负责和学校、学院的工作联系等。
教学科研主要经历
1．教学经历：
自中南大学物理与电子学院硕士毕业后，一直从事本科生的模拟电子技术、数字电子技术、半导体光电子学、光电子技术等课程的理论和实验教学。
湘南学院电子信息科学与技术（湖南省普通高校特色专业）专业带头人、湘南学院电工电子实验教学中心（湖南省普通高校实验教学示范中心）主任。
2．科研经历：
主要研究方向为半导体光电子材料的物理化学性质研究。
现为湘南学院“十二五”重点学科“微电子学与固体电子学”学科带头人。
现兼职郴州海利微电子科技有限公司技术副总监、湖南省仪器仪表学会常务理事。
主持的教学和科研省级项目
1.湖南省教育厅质量工程项目：
高斯贝尔省级实验教学优秀实习基地，负责人，2009年。
2.湖南省教育厅教研教改项目:
实验教学内容和方法改革的研究与实验，2008年。
教学科研主要成果
3.湖南省教育厅教研教改项目:
湘南学院-高斯贝尔数码科技股份有限公司合作培养人才模式、机制与共建基地的研究与实践，负责人，2014年。
4.湖南省自然科学基金项目：
MOCVDGaN基材料内应力应变对其发光性能的影响规律研究，负责人，2014年。
5.湖南省教育厅一般科研项目：
GaN材料晶格动力学与位错形成机理研究”，负责人，2010年。
近5年来以第一作者发表的科研论文
1.V-defectsformationandopticalpropertiesofInGaN/GaNmultiplequantumwellLEDgrownonpatternedsapphiresubstrate.MaterialsScienceinSemiconductorProcessing,29:
112-116,2015
2.EnhancementofInGaN-BasedLightEmittingDiodesPerformanceGrownonCone-ShapedPatternSapphireSubstrates.JournalofMaterialsScienceandChemicalEngineering,2,53-58,2014
3.圆锥形图形化蓝宝石衬底对MOCVD生长GaN外延膜的位错密度和应力应变影响。
中国科学：
物理学力学天文学，43（11）：
1519–1524，2013
4.闪锌矿结构GaN的能带结构和有效质量性质研究。
材料科学，4
（2）：
20-25，2014
5.Pressuredependenceofelasticanddynamicalpropertiesofzinc-blendeZnSandZnSefromfirstprinciplecalculation.CondensedMatterPhysics,15
（1）:
13705-13714,2012
6.AbInitioThermodynamicsofwurtziteAlN.InternationalJournalofModernPhysicsB,25（32）,4553-4561,2011
7.ThermodynamicsofwurtziteGaNfromfirst-principlecalculation.TheEuropeanPhysicalJournalB,62:
39-43,2010
虚拟仿真实验教学中心
教师基本情况
正高
副高
中级
其它
博士
硕士
学士
其它
总
人数
平均
年龄
人数
4
9
11
3
3
15
9
27
40.8
所占比例
14.8%
33.3%
40.7%
11.1%
11.1%
55.5%
33.3%
实验教学情况
实验课程数
面向专业数
实验学生
人数/年
实验人时数/年
18
7
700人/年
22000/年
2.建设内容
2-1虚拟仿真实验教学中心的建设概况
2-1-1现状
湘南学院是2003年经国家教育部批准成立，以优异成绩通过国家教育部新办本科院校本科教学工作合格评估的全日制普通本科院校。
其办学历史起始于1912年创建的湖南省第三女子师范学校。
学校设有15个教学院（系）、2个教学部、1个继续教育学院、1个国际教育学院、1所直属附属医院、3所教学医院，44个本科专业，涵盖文学、理学、医学、工学、经济学、管理学、法学、教育学、艺术学等九个学科门类；有教育部特色专业2个，省级特色专业5个，国家级综合改革试点专业1个，省级综合改革试点专业2个，省级重点建设学科4个，省级精品课程10门，省级优秀教学团队2个，省级科技创新团队2个，省级实验教学示范中心2个，省级校企联合人才培养基地3个，省级重点实验室2个，省级社科研究基地2个，省级产学研合作示范基地1个，省级基础课示范性实验室1个，省级优秀实习教学基地11个，省级大学生创新训练中心3个，省级虚拟仿真实验教学中心1个，省级优秀教研室6个，所获本科教学与改革质量工程项目数在全省同类院校中名列前茅。
2003年湘南学院组建了电工电子实验中心，2008年获批湖南省实践教学示范中心建设单位，2012年通过教育厅验收。
2012年湘南学院为适应地方高校转型发展的需要，以应用创新型人才培养为目标，创新人才培养模式，整合校内已有的相关仿真实验教学资源，推进实验教学改革，将电路分析仿真实验室、模拟电路系统设计与仿真实验室、数字电路系统设计与仿真实验室、高频电子仿真实验室、单片机仿真实验室、EDA仿真实验室、DSP技术仿真实验室、PLC技术仿真实验室、ARM技术仿真实验室、传感器与检测技术仿真实验室、通信原理仿真实验室、数字信号处理仿真实验室、电机学仿真实验室、电力系统分析仿真实验室、电力电子技术仿真实验室、运动控制系统仿真实验室、控制理论仿真实验室、微波与通信虚拟仿真实验室整合成立了湘南学院电子电气虚拟仿真实验教学中心（以下简称“中心”）。
本中心现有教师27人，其中：
实验教学人员24人，专职实验技术人员3人；教授3人，副教授9人（含高级实验师），博士3人，硕士15人。
专任教师中有湘南学院重点学科带头人2人，湘南学院专业带头人3人，湘南学院青年教学能手1人，有省级青年骨干教师6人。
本中心已拥有了一支以教授、博士为核心，以博士、硕士为主体，知识、年龄、学缘结构合理，职责分工明确，涵盖科研和教学，具有开拓创新精神的教学队伍。
电子电气虚拟仿真实验中心主要服务于电气工程及其自动化、电子信息科学与技术、网络工程、通信工程、计算机科学与技术、医学影像、应用物理学7本科专业，涉及18门课程，实验项目共198个，每届受益学生700余人。
同时承担部分学生本科毕业设计，全国、湖南省的电子设计大赛、“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛。
本中心拥有实验教学用房3000平方米，教学设备先进，教学环境宜人。
中心由基础虚拟仿真实验教学平台、专业虚拟仿真实验教学平台、创新拓展虚拟仿真实验教学平台组成。
三个虚拟仿真实验教学平台共计19个专业实验（实训）室。
中心现有仪器设备1461台套，设备总值达到804万元。
2-1-2总体建设规划
（1）建设理念
中心本着虚拟仿真与实体验证相互结合、优势互补的指导原则，合理设计虚拟仿真实验内容，开发和建设了一系列可靠、安全、经济、传统实验难以实现，有利于学生设计、综合和创新能力培养的虚拟仿真实验项目。
应用虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库、数字化设计、计算机仿真和网络通讯等技术，实现课内与课外、校内与校外、网上与网下、现实与虚拟的融合，致力于虚拟仿真实验和传统实验相结合的实验教学方法改革与创新。
（2）总体建设目标
根据湖南省虚拟仿真实验教学中心建设的指导思想与原则，针对电子电气类类虚拟仿真实验教学的需求，为大力培养地方与行业双重特色的应用创新人才，创造可靠、安全和经济的教学条件，经过3～5年的建设，电子电气虚拟仿真实验中心建设成省内一流水平，起到良好的示范作用。
（3）建设主要内容
根据中心目前的虚拟仿真实验项目与特色，加强和完善一批现有虚拟仿真平台上的实验项目，研制和自制一批具有地方和行业特色的虚拟仿真实验系统或平台，建设和开发一批具有开放性、先进性、特色鲜明的具有自主知识产权的虚拟仿真实验教学平台。
加强和完善学校统一的具有开放性、扩展性、兼容性、前瞻性的虚拟仿真实验教学管理和共享平台（信息化、网络化）建设，实现应用信息的及时发布、实验教学资源的高度共享，达到实验教学资源的高效管理。
建设一支教学、科研、技术、管理人员相结合，核心骨干人员相对稳定，职称、年龄、知识、能力结构合理的虚拟仿真实验教学团队，形成一支教育理念先进，教学科研水平高，信息技术应用能力强，实验经验丰富，团结协作、勇于创新的虚拟仿真实验教学和管理队伍。
加强虚拟仿真实验教学中心的管理体系建设，以虚拟仿真实验教学资源的充分使用和开放共享为目标，制定实施保障虚拟仿真实验教学的教师工作绩效考核、经费使用管理、实验教学中心维护与可持续发展等措施，建立有利于激励学生学习和提高学生创新能力的教学效果考核、评价和反馈机制。
（4）主要建设措施
①大力推进实验教学资源建设，实现电子电气类相关实验教学的虚拟仿真。
一是在已有的各类虚拟仿真实验教学平台和自主研制的虚拟仪器上通过不断完善、升级、扩充目前各类虚拟仿真实验平台上实验教学项目，二是继续加大投入、新开发具有地方和行业背景的电子电气类的虚拟仿真实验系统，三是新建设一批有开放性、扩展性、兼容性、前瞻性的虚拟仿真实验项目和实验教学平台。
中心联合具有虚拟仿真能力的科技企业，注重产学研用相结合、校企联合协同创新，实现科研设备、科研成果、研发人员、师资队伍、实验教学资源等资源共享，加快实现科研成果转化为实验教学内容，以进一步拓展虚拟仿真实验教学范围、丰富虚拟仿真实验教学内容，开拓学生视野、提升知识结构、培养综合设计和创新能力。
②强化实验教学师资队伍建设，努力提高教师业务水平。
针对中心实验教学弱电师资力量比较强的特点，重点培养与引进强电工程背景，又具有较强计算机技术或软件工程应用能力的虚拟仿真复合型人才，合理配置学科专业教师。
注重青年教师的培养，通过协同创新、联合研发与企业建立教师与企业研发人员的双向交流机制，吸收有企业背景的人员参与虚拟仿真实验教学中心建设。
加强国内外学术交流，定期选派中心教师到国内外着名大学学习交流。
依托学科建设，打造高水平实验教学团队。
通过不断引进和培养优秀人才，建成一支学历结构、年龄结构和职称结构更加合理，具有丰富实验教学经验的专、兼职结合的高水平实验教师队伍。
③强化学校信息平台建设，实现实验教学资源的高效利用与共享。
基于虚拟仿真实验与科研需要较大数据存储，针对校园网存储方式单一、重复存储、资源分配不均等状况，基于云计算平台，构建云存储系统。
在已有的校园网覆盖学校全部教学、科研、管理与建筑的基础上，大力推进中心无线网络覆盖建设，实现无线网络无障碍连接服务。
除了借助于防火墙、路由器加密等措施外，分别从物理层隔离、分域分级控制、信息流向控制等方面构建校园网信息安全立体防护体系，提供安全可靠的虚拟仿真实验教学平台链接等相关服务，使中心的实验教学资源能够得到高效利用与共享。
④规范实验教学管理机制，保障中心安全高效运行。
中心依托电子信息与电气工程学院，实行校院两级管理。
中心主任负责教育教学资源统筹调配，实验教师负责所承担课程的教学与教学改革任务，实验技术人员负责所在实验室的实验教学辅助工作，完成实验室的日常维护与管理。
将继续完善人员队伍管理办法，严格执行学校设备管理制度，通过学校、企业、自筹等多方渠道筹措到中心充足的经费，确保中心高效运行。
2-２虚拟仿真实验教学资源（实验项目、功能及效果等）
1教学任务
电子电气虚拟仿真实验中心主要服务于电气工程及其自动化、电子信息科学与技术、网络工程、通信工程、计算机科学与技术、医学影像、应用物理学7本科专业，涉及18门课程，实验项目共198个，每届受益学生700余人。
同时承担部分学生本科毕业设计，全国、湖南省的电子设计大赛、“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛。
2中心资源
中心目前开设和拥有的实验教学资源主要由三大平台组成，分别为基础虚拟仿真实验教学平台、专业虚拟仿真实验教学平台、创新拓展虚拟仿真实验教学平台。
基础虚拟仿真实验教学平台包括电路分析仿真实验、模拟电路系统设计与仿真实验、数字电路系统设计与仿真实验，这些实验面向所有7个专业开设。
专业虚拟仿真实验教学平台包含电子类和电气类虚拟仿真实验，电子类实验包括高频电子仿真实验、单片机仿真实验、EDA仿真实验、DSP技术仿真实验、PLC技术仿真实验、ARM技术仿真实验、通信原理仿真实验、数字信号处理仿真实验，电子类实验对电子信息科学与技术专业全部开设，部分实验对网络工程、通信工程、计算机科学与技术、医学影像、应用物理学专业开设；电气类专业虚拟仿真实验包括传感器与检测技术仿真实验、电机学仿真实验、电力系统分析仿真实验、电力电子技术仿真实验、运动控制系统仿真实验、控制理论仿真实验，电气类实验对电气工程及其自动化专业全部开设、部分对电子信息科学与技术专业开设。
创新拓展虚拟仿真实验包括微波与通信虚拟仿真实验和电子信息技术创新仿真实验，微波与通信虚拟仿真实验室依托湘南学院与高斯贝尔数码科技股份有限公司联合建设，该实验室除了面向电信信息科学与技术专业微波方向的学生外，还承担了校企合作的产学研开发。
电子信息技术创新仿真实验主要部分学生本科毕业设计，全国、湖南省的电子设计大赛、“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛等。
目前共开展虚拟实验项目198项，典型实验项目或系统如下：
2-2-1实验项目与功能
序号
实验仿真平台
主要实验项目
主要功能
●单管交流放大电路
●晶体管共射极单管放大电路
远程虚拟实验室配置了开放式网上模拟电路虚拟实验室和开放式
1
远程虚拟实验室
●射极跟随器?
?
●差动放大电路?
?
●RC正弦波振荡器
●?
LC选频放大与LC正弦振荡电路
网上数字电路虚拟实验室，学生能在校园网的任意地方对模拟电路和数字电路进行虚拟仿真实验，同时也能为电子科学与技术课程设计、电子工程设计等实验环节提供仿真帮助，能实现教师在网上指导。
2
计算机仿真实验室
●汇编语言程序设计初步
●简单汇编语言程序设计
●循环结构与分支结构程序设计
●汇编语言综合程序设计
●基本输入输出程序设计
●8259中断控制器和中断程序的设计
●8255A并行接口实验
●8253定时器/计数器接口实验
微机室承担电信、电气、应用物理等专业《计算机基础及应用》、《程序设计语言》、《Matlab高级编程与应用》、《电子线路CAD及其应用》、《信号与系统》、《微机原理与接口技术》（部分实验）等计算机课程的实验教学任务，培养学生日常应用技能和应用计算机解决电子设计等方面的能力。
3
微波与通信仿真实验室
●HFSS软件操作入门
●矩形波导TE10的仿真设计与电磁场分析
●魔T仿真
●半波振子天线仿真设计
●微波耦合器仿真设计
●微波滤波器仿真设计
●微波功分器仿真设计
本室承担电信专业电磁场与电磁波课程的虚拟实验，为微波电路的工程设计提供虚拟仿真实验环境，是微波器件开发的必备试验场所。
4
PLC技术仿真实验室
●.基本指令编程练习
●十字路口交通灯模拟控制
●水塔水位控制模拟
●装配流水线的模拟控制
●液体混合装置控制的模拟
●机械手动作的模拟
●轧钢机控制系统模拟
●异步电机带延时正反转控制
本室旨在密切配合电器原理及应用课程的实验教学任务，使学生掌握的电气控制以及PLC控制的一般分析方法和设计方法。
为专业课的学习和进一步深造掌握必要的基本技能；使学生深入理解教材内容，巩固电气控制的基本知识，培养良好的电气控制技术应用及设计的能力和习惯，提高学生的专业修养和专业素质。
5
控制理论仿真实验室
●典型环节的模拟研究
●PID控制器的模拟研究
●控制系统的瞬态响应
●控制系统的稳定性分析
●控制系统的的校正
●控制系统的频率特性
●典型非线性环节的测试
●采样控制系统的分析
●A/D与D/A转换
●.数字PID调节器算法的研究
●具有纯滞后系统的大林控制
●步进电机转速控制系统
本室旨在密切配合自动控制理论、现代控制理论、计算机控制技术课程的实验教学任务，通过本实验课程的学习，使学生深入理解教材内容，巩固自动控制的基本知识，培养良好的自动控制技术应用及设计的能力和习惯，提高学生的专业修养和专业素质。
在此基础上掌握计算机控制技术的基本控制方法，培养学生独立进行计算机控制系统实验的技能，从而使学生掌握计算机控制系统的一般工程设计方法。
同时，接受基本实验技能的训练，提高学生的动手能力和分析问题、解决问题的能力。
6
电机学仿真实验室
●单相变压器的空载和短路实验
●三相变压器的空载和短路实验
●三相变压器的极性和连接组的测定
●三相变压器的不对称短路
●三相异步电机的参数测定
●异步电动机的工作特性实验
●异步电机的起动和调速
●同步发电机对称运行实验
●同步发电机的并联运行
●三相同步发电机参数测定
●直流电动机实验
●直流发电机实验
本室旨在密切配合电机学、电机拖动与控制、动力基础与PLC控制系统课程的实验教学任务，使学生进一步加深对课程内容的理解，掌握电机的基本组成、基本原理，培养基本的综合实验操作能力、学会对常用电工仪表、仪器、设备的选择、调整与使用。
掌握基本的综合实验方法、线路与步骤，形成规范的操作习惯、能独立完成实验的全过程，对实验中出现的现象和实验结果有一定的分析和判断能力、培养严谨细致、踏实认真的工作作风，实事求是的科学态度。
7
数字信号处理仿真实验室
●指示灯实验
●单路，多路模数转换（AD）实验
●直流电机控制实验
●交通灯综合控制实验
●多路信号混频实验
本室旨在密切配合数字信号处理课程的实验教学任务，使学生掌握数字信号处理的基本理论和数字信号处理器的相关软件和硬件。
8
微波通信仿真实验室
●HFSS软件操作入门
●矩形波导TE10的仿真设计与电磁场分析
●魔T仿真
●半波振子天线仿真设计
●微波耦合器仿真设计
●微波滤波器仿真设计
●微波功分器仿真设计
本室旨在紧密配合电磁场与电磁波课程中基本理论和基本方法的理解；了解常用微波仪器的使用和操作，增强学生的基本操作技能；激发学生学习电磁场与电磁波课程兴趣的同时，培养和提高学生的微波工程应用能力。
9
通信原理仿真实验室
●PCM编解码单路综合实验
●ΔM编码、译码实验
●AMI、HDB3编译码综合实验
●FSK调制、解调实验
●5DPSK调制、解调实验
●循环码编、译码实验
●抽样定理实验
本室旨在紧密配合数字通信原理课程的实验教学任务，使学生掌握模拟信号的调制解调、数字通信的基本组成及原理模拟信号的数字传输、信息传输原理以及抗噪声性能；数字基带及频带系统的组成、信息传输原理以及抗噪声性能；频分复用及时分复用原理；脉冲编码调制及增量调制原理等。
10
传感与检测技术仿真实验室
●电桥性能实验
●电容式传感器特性实验
●霍尔传感器位移特性实验
●压电式传感器实验
●热敏电阻温度特性实验
●磁电式传感器振动实验
●单臂电桥性能实验
●半桥性能实验
●全桥性能实验
●差动电感性能实验
●电容式传感器位移特性实验
本室旨在紧密配合《传感器检测技术》、《现代检测技术》课程的实验教学任务，使学生掌握部分常见传感器如电阻传感器、电感传感器、电容传感器、热电偶、磁电传感器、压电传感器的工作原理、技术性能、特点、测量电路以及应用范围，了解自动检测系统设计初步。
11
ARM技术仿真实验室
●搭建实验环境实验
●HelloWorld实验
●编译Bootloader实验
●编译Linux内核实验
●制作文件系统实验
●烧写ARMlinuxBootloader、Linux内核、文件系统到目标板实验
●字符驱动程序开发实验
●LED点阵驱动实验
本室旨在紧密配合嵌入式技术与应用课程，使学生熟悉ARM嵌入式芯片系统的基本结构与工作原理，使学生对计算机系统的硬件部分有一个全面的了解，对嵌入式软件的开发过程有一个清楚的认识，提高学生在嵌入式软件设计能力及解决实际问题的动手能力
12
DSP技术仿真实验室
●CCS操作
●算术运算实验
●存储器实验
●I/O端口实验
●硬件中断实验
●定时器实验
●数码管实验
●FIR滤波器实验
●模数转换实验
●异步串行接口实验
●步进电机实验
●交通灯实验
●键盘实验
●液晶显示实验
本室旨在紧密配合DSP技术与应用课程，使学生掌握DSP仿真开发系统的结构，仿真器的连接和安装，熟悉开发软件CCS的界面和基本操作，掌握DSP芯片的硬件结构，了解CPU、寄存器和存储器中各数据的含义，掌握DSP芯片外部设备的工作原理，熟悉数据的处理过程和中断，掌握DSP芯片的指令系统，熟悉各种指令和基本算法，能够独立完成简单小程序的编写和调试。
2-2-2实验效果
（1）由上述这些实验项目，已经形成了分层次、多模块的“13494”特色虚拟仿真实验教学体系（如图所示）。
该体系包含了1个培养目标（培养应用型人才）、3条能力主线（培养实验能力、工程应用能力、创新能力）、4个虚拟仿真实验教学体系层次（专业基础虚拟仿真实验教学体系层次、专业虚拟仿真实验教学体系层次、专业拓展虚拟仿真实验教学体系层次、开放创新虚拟仿真实验教学体系层次）、9个虚拟仿真实验教学模块（计算机基础虚拟仿真实验教学模块、电子技术基础虚拟仿真实验教学模块、电子技术应用虚拟仿真实验教学模块、电机拖动与控制虚拟仿真实验教学模块、信息技术虚拟仿真实验教学模块、专业见习与实习虚拟仿真实验教学模块、课程设计虚拟仿真实验教学模块、毕业设计虚拟仿真实验教学模块和学科竞赛虚拟仿真实验教学模块）、4级别项目类型（验证型、综合型、设计型、研究创新型），从而形成了一个完整的、立体式的虚拟仿真实验教学体系。
（2）受益于电子电气虚拟仿真实验平台的建设，学生获得了一系列的“挑战杯”、湖南省电子设计大赛奖励：
2014年获湖南省大学生电子设计竞赛三等奖一项；
2013年获湖南省大学生电子设计竞赛二等奖一项；
2012年获湖南省大学生电子设计竞赛二等奖一项；
2011年获湖南省大学生电子设计竞赛二等奖一项，三等奖二项；
2013年“挑战杯”湖南省大学生课外学术科技作品竞赛三等奖一项；
2011年“挑战杯”湖南省大学生课外学术科技作品竞赛二等奖一项，三等奖二项。
2-３虚拟仿真实验的教学平台（平台功能、信息化设备、网络与信息安全等）
2-3-1平台功能
（1）中心网站
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