毕业设计---基于web的虚拟实验室设计

毕业设计---基于web的虚拟实验室设计内容摘要：

学生通过使用虚拟仪器或真实仪器、装置或系统的模拟装置来熟悉实验过程，掌握相关技术；能满足不同知识背景学生的要求，根据其能力、实验经验等调整资源模块 （ 如设备、组件、仪器、生成器、数据采集板等 ） ，保证学生在单独使用模拟环境时能进行各种实验操作。 虚拟实验室可以给 学生提供更为广阔的学习空间，有利于突破学时的限制，激发学习兴趣，增强自信力，对提高学生分析问题和解决问题的能力有很大的帮助。 采取虚拟化实验室教学，无疑将会在人才的培养上走出一条新的路子。 网上虚拟实验室是实验教学技术的发展方向，是现代化教学尤其是实验教学改革的必然趋势。 网络 虚拟实验室的国内外发展现状 基于网络的虚拟实验室概念的提出至今仅有十余年的时间，目前国内的研究还处于萌芽阶段，国外已经有很多大学进行了这方 面 的研究。 其发展 一 般经历以 下 三个阶段 ： 8 (1) 虚拟实验室最初是以某 一 学科 （ 专业 ） 的仿真计算软件为基础进行的， 一 般不具有网络交互功能，只是单机版本，如基于 Workbench的电 子 技术实验等 ； (2) 后来发展到具备网络交互功能，如现在网络比较流行的虚拟设计等，但是不具备实际测试设备接口 ； (3) 基于 Web的浏览器 /服务器的虚拟实验室模式，在这种模式 下，服务器通过软件技术对 各种实验环境进行仿真，完成用户的实验需求。 目前，网络虚拟实验室在发达国家已十分普及。 作为首先提出虚拟实验室概念，并具有雄厚的科研实力和强大财力的美国从 一 开始就十分重视虚拟实验室的研究与开 发，在该领域的研究已处于领先地位。 美国为继续保持其在科学技术领域的领先地位，尤其重视信息技术的研究，并已将虚拟实验室列入其科研发展的战略规划。 在我国，虚拟实验室的建设也得到了应有的重视。 目前，已有部分高校初步建立了虚拟实验室。 例如 ： 清华大学、华中理 工 大学、四川联合大学、复旦大学、上海交通大学、 广 州暨南大学等高校走在了前列，都在这方 面 进行了 一 些尝试，但基本上还都是小规模的。 比如用于某 一 个实验等， 而且 在 形 式上也还只是传统实验室的模仿。 但是要真正开展网络虚拟实验室的建设与应用，先要在理论上解决以下问题： ①、 如 何把以教师为中心的实验模式转变为以学生为中心的实验模式，以充分体现构建主义学习理论。 ②、 如何评价学生的实验结果，如何评估个虚拟实验室的实验效果。 ③、 虚拟实验室与传统实验室的关系问题，它可以完全并代传统的实验室，还是仅作为传统实验室的一种补充。 ④、 如何准确定位教师在实验中的地位，使之由组织者转变为指导者。 ⑤、 成本问题，如何保证基于网络的虚拟实验室成本低于传统实验室。 随着计算机技术及高速网络的发展，在教学中，虚拟仪器与传统的测试仪器的结合能更好的发挥各自的优势，并逐步实现网络化，不仅改变了测量领域的测 控模式，同 时也增强了实验人员的基础理论系统，激发对学习的热情，丰富现代化综合信 息 技术。 本次设计的目的与内容 本 次毕业设计的目的是 通过研究现有的网络化虚拟仪器技术，实现虚拟 仪器 在B/S模式下的网络化 并 为网络虚拟仪器实验室搭建软件平台，同时对实验室多用户进 9 行有效管理 ,形成一个完善的网站系统，充分利用网络资源 为校内 学 生的课程实验创建了一个高效，便利，完善的实验环境， 并且 为同学进行自主创新研究建立了一个开放的实验平台。 我毕 业设计所做的 就是对 2020级李党盈同学所建立的 基于 Web的虚拟实验室进行设计与制 作上的完善，使其页面更加美观、统一，实验内容更加丰富、完整，同时功能强大，易于管理，充分发挥网络的优势，达到建立网络测控实验室作为一个开放平台的预期目的。 10 第 二 章 基于 LabVIEW 的虚拟实验室 前台网站 设计 我这次进行的虚拟实验室建设，是在原有 基于 Web的虚拟实验室的基础上的完善与创新。 网站使用网页三剑客和 Access数据库，进行网站页面和管理系统的开发，用IIS作为 Web服务器。 在网站模版的选择上，鉴于以上对实验室风格的论述，我选择了一个天蓝色的简约的网页作基 调，在此基础上作一些改变，使其适合实验室网站建设的要求。 基于 Web的虚拟实验室的前台网站框架结构是：有首页、虚拟实验室 、留言板、联系我们、帮助中心、 相关资源下载 、 登录、注册和管理 八 大页面的链接。 还可显示站点访问次数和服务器日期、时间。 网站 主要开发工具介绍 众所周知 , 建立网络是为了利用各种网络工具或应用软件 , 最终达到实现资源共享和促进信息交流的目的。 尽管国际互联网问世的时间不长 , 但为之开发的应用软件恰似雨后春笋 ,无法一一详述。 在这里，仅介绍在建立 虚拟 实验室网站系统过程中使用到的软件。 Macromedia Dream weaver MX 2020 及其特点 Dream weaver是美国 MACROMEDIA公司出品的动网页编辑工具，它集网页制作和网站管理与一身，是专为网页设计者开发的可视化网页编辑工具。 利用它设计的网页可以跨越平台、浏览器限制，是目前最受欢迎的工具软件。 Dream weaver跟 Front Page 、 Word一样 ,提供了一个可视化的编辑环境 ,可以直接对网页内容编排 , 而自动产生相对应的 HTML源码。 但是完全自动产生源码的编辑方式往往不能满足专业网页设计者的需求 ,对于这点 Dream weaver提供了能同时对源码编辑的功能。 除了可视化的编辑环境 ,对于动态 HTML的效果 ,Dream weaver提供浏览器预览的功能 ,可以指定不同的网页浏览器来预览。 使用网站架构图 （ Sitemap） 可以快速制作网站雏形 ,设计、更新和重组网页。 改变网页位置或文件名称 ,Dream weaver会自动更新所有链接。 使用支持文字、 HTML码、 HTML属性标签和一般语法的查找及替换功能使得复杂的网站更新工作变得迅速又简单。 使 Dream weaver的站点管理器 ,你不仅可以完成必备的 FTP（ 一种互联 网传输协议 ,用于大规模文件的上传和下载 ） 上传、 11 下载功能 ,更可以用于实现对整个网站结构的控制和管理。 如自动生成网站架构图、检查网站错误链接等。 Dream weaver彻底地将内容与设计完全分开 ,应用于快速网页更新 ,更加适合于团队合作 （ term） 网页编辑。 创建网页外观的模板 , 指定可编辑或不可编辑的部分 , 内容采编者可直接编辑以样式为主的内容却不会因为不慎而改变定制好的样式。 你也可以使用模板正确地输入或输出 XTML内容。 Macromedia Fireworks MX 2020 及其特点 Fireworks是优秀的网络图形、图像制作软件 ,用该软件可方便地绘制与编辑矢量图形 ,为其设置填充图案、边线形式及效果 ,对图像或选区进行变形等。 更为重要的是 ,它还具有诸多专门用于处理网络图像的特性。 Fireworks综合了矢量作图软件和位图编辑软件的优点，不需要借助其它软件就可以完成全部 Web图形的制作工作。 具体表现在： (1) 支持数字相机和扫描仪；支持所有主流图像文件格式；可同时打开多个文件。 (2) 专业的矢量作图工具，并能随时切换到位图编辑状态；可以在对象模式和图像模式之间自由转换。 (3) 可使用填充、渐变、阴影等编辑方式，可选择各种风格和特效，也可调用Photoshop中的插件。 (4) 专业的动画制作环境，支持层和帧， 支持“洋葱脱皮”、“帧间过渡”等动画技术，支持可重复使用的 Symbol和 Instance，并可对每一帧进行优化，因而可以制作出文件较小但变化多端的 GIF动画。 (5) 在文字处理上应用单字符风格控制技术，精确到可以在一个文本框里改变每个字符的颜色。 同时文本在任何时候都可编辑。 (6) 自动选择安全的调色板， 并可以锁定特定颜色；对 GIF和 JPEG图像自由优化 ，可即时在预览窗口或指定的浏览器预览图像效果。 Fireworks最大的优点在于为网页设计提供了一个独立的、自足的环境，使网页的创建、维护、修改、更新变得非常简单，从而大大提高了工作效率。 12 Access 及其特点 Access是 Office办公套件中一个极为重要的组成部分。 Access是一种关系型数据库管理系统，不但能存储和管理数据，还能编写数据库管理软件，用户可以通过 Access提供的开发环境及工具方便地构建数据库应用程序，大部分是直观的可视化的操作，无需编写程序代码，是一种使用方便、功能较强 的数据库开发工具。 Access不仅是一个数据库，而且它具有强大的数据管理功能，它可以方便地利用各种数据源，生成窗体（表单），查询，报表和应用程序等。 数据库是有结构的数据集合 ,它与一般的数据文件不同，是一串文字或数字流。 数据库中的数据可以是文字、 图像 、声音等。 Access 数据库由六种对象组成，它们是表、查询、窗体、报表、宏和模块。 (1) 表 （ Table） 表是数据库的基本对象，是创建其他 5种对象的基础。 表由记录组成，记录由字段组成，表用来存贮数据库的数据，故又称数据表。 (2) 查询 （ Query） 查询可以按索引快速查找到需要的记录，按要求筛选记录并能连接若干个表的字段组成新表。 (3) 窗体 （ Form） 窗体提供了一种方便的浏览、输入及更改数据的窗口。 还可以创建子窗体显示相关联的表的内容。 窗体也称表单。 (4) 报表 （ Report） 报表的功能是将数据库中的数据分类汇总，然后打印出来，以便分析。 (5) 宏 （ Macro） 宏相当于 DOS中的批处理，用来自动执行一系列操作。 Access列出了一些常用的操作供用户选择，使用起来十分方便。 (6) 模块 （ Module） 模块的功能与宏类似，但它定义的操作比宏 更精细和复杂，用户可以根据自己的需要编写程序。 模块使用 Visual Basic编程。 前台 网站 的设计与构建 基于 Web的虚拟实验室的网站要求界面友好，信息量大，用户使用方便，功能强大。 因此，对虚拟 实验室的网站系统的建设，很重要的一步就是网站整体风格的设计与制作。 首先，作为内蒙古工业大学一个校级工科实验室的网站，不能像一些个人网站那样花哨、个性，而应该稳重、大方。 既要表现出学校深厚的文化底蕴，又要体现孜孜不倦、追求真理的工科实验精神。 13 其次，基于 Web的虚拟实验室毕竟是新兴事物，在网站的风格定位上 ，又要体现出创新、活泼的整体感觉。 最后，因为基于 Web的虚拟实验室中的很多实验室要求学生在自己的电脑上通过网络自己完成的，这就决定了网站既要内容丰富，又要有很强的指导性和服务性，力图做到每个实验都能让访问者很快找到，每个实验过程都有明确清楚的说明，每个实验要求都表述的完整清楚。 在进一步的设计中，我会基于以上几点认真考虑，为网站建立统一的整体风格。 另外，统一网站的文件系统也是我的任务之一。 这就是在建立了统一的网站风格的基础上，把网站相关的文件也进行整理与归纳，便于后续管理。 （一）网站主页 网站的主页的设 计是非常重要的，主页代表这整个的网站风格，不但整体要简洁明了 、 功能要齐全完善而且所占空间不能太大，否则影响打开速度。 打开 网站主页后，如果想进行进一步的操作就必须登陆。 图 网站主页 （二）网站用户管理系统 基于 Web的虚拟实验室用户管理系统共有三类用户：超级管理员用户、管理员用户、普通用户。 用户管理包括用户登陆注册时的注册资料管理，用户留言板的管理，用户权限设置以及用户操作信息管理。 14 图 管理员页面 (1) 超级管理员用户由系统帮助其注册。 点击管理员登陆按钮进入登陆页面， 根据填写的用户 名、 密码分别进入 超级 管理员 和管理员 页 面。 （页面相同功能不同） 功能：添加普通管理员；管理注册用户信息和留言板信息。 (2) 普通管理员用户通过 系统或超级管理员用户帮其注册。 功能：管理注册用户信息和留言板信息。 图 管理注册用户信息 显示 页面 管理注册用户信息页面可以对已经注册的用户 信息 进行编辑和删除功能。 15 图 管理留言板页面 管理留言板信息页面可以对用户的留言进行编辑、删除和回复功能。 (3) 学生用户通过实验室网站注册。 点击登陆进入登陆页面，认真填写正确的用户名和密码登陆后进入首页。 图 网站注册页面 16 图 网站 登陆 页面 图 网站首页 功能：直接进行首页上的各种操作。 如 ： 试验 、 留言 、 相关资源下载 、 查看帮助中心 以及修改个人资料等。 （三）网站留言板系统 在 基于 Web的虚拟实验室 网站上建立留言 板 ，是想将访问者的意见、建议、心得 17 体会等信息记录下来，提供给其它 访问者浏览、观看，同时可以进行实时在线答疑，解决同学们实验中可能遇到的各种问题，方便老师与同学的互动与交流。 留言 板 的主要任务是向访问者提供给网站留言的功能，故需要提供一个接受用户输入留言信息的表单，为将用户 的留言信息保存下来，需设计相应的存储留言信息的数据库表。 此外，留言 板。