国家级虚拟仿真实验教学中心申请书-西电上报最终

国家级虚拟仿真实验教学中心申请书学校主管部：教育部学校名称：西安电子科技大学 学校管理部门电申报日期：2013年10月 中华人民共和国教育部高教司制填写说明申请书中各项内容用“小四”号仿宋体填写。表格空间不足的，可以扩展。基本情况虚拟仿真实验教学中心名称电子信息与通信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）电工电子实验中心及电子信息与通信工程学科专业实验教学中心／国家级批准时间2005年12月2013年1月实验教学示范中心主任姓名石光明性别男年龄48专业技术职务教授，博导长江学者特聘教授学位博士联系电话029-8820102013519199258主要职责负责电子信息与通信虚拟仿真实验教学中心的全面工作，领导中心的建设和发展。主要包括实验中心及教学改革的总体规划、发展计划与建设规划，师资队伍建设以及组织实施和检查执行；领导和组织完成中心的教学、研究和实验室任务；组织中心力量争取并支持完成国家级和省级教学改革项目；组织和主编专业理论和实验教材，争取国家立项；组织开展与国内外高校的教学和科研融合经验交流；组织开设高水平的专业实验和科研训练项目；规范化管理，并承担科研、理论教学及实验实践教学任务。教学科研主要经历教学经历1981.09-1987.12西安电子科技大学（西电）学习，本科/自动控制，硕士/计算机控制。1988.01-1992.06西电/助教。担任本科兼职班主任，辅导“自动控制原理”，“系统仿真”。1992.07-1996.06西电/讲师。任教研室主任。讲授“系统仿真”“计算机控制”本科课程。1996.07-2003.06西电/副教授。讲授“计算机文化基础”、“软件技术基础”、“MATLAB语言程序设计”、“VB高教学科研主要经历级语言程序设计”课程。研究信号处理、计算机控制与测试理论与方法。1998.03-2002.03在职取得“电子科学与技术”专业的博士学位。2003.1-至今 西电/教授。讲授“自动控制技术”、“学科前沿导论”、“微处理器类实验导论”本科课程和“多速率滤波器组与小波理论及应用”等研究生课程。2005.02校国家级电工电子教学基地/电工电子实验中心主任，负责基地教学管理的全面工作。2006.07-2012.10电子工程学院教学副院长2006年-至今担任教育部实验教学指导委员会委员2009.09-至今校国家级电工电子实验中心下设电子信息与通信虚拟仿真实验教学中心主任，负责虚拟仿真实验教学中心教学管理的全面工作。教学科研主要成果1)2011年陕西省级教学名师称号2)2011年宝钢全国优秀教师奖3)2011年陕西省教学成果特等奖4)2013年获陕西省科学技术奖一等奖5)2011年获陕西省科学技术奖二等奖6)2010年获中国电子学会电子信息科学技术奖二等奖7)2009年获国家国防科技进步奖三等奖8)2010年获西安市科技进步奖一等奖9)2013获陕西省高等学校科学技术奖一等奖10)2010年获陕西省高等学校科学技术奖二等奖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243013392266741.2占总人数比例36451958339实验教学情况实验课程数实验学生人数/年实验人时数/年104500324000建设内容2-1虚拟仿真实验教学中心的建设概况一、建设背景西安电子科技大学是以电子信息和通信学科为优势学科的，工、理、文、管相结合，以工为主的综合性重点大学。学校具有五个国家级实验教学示范中心，即：“电工电子实验教学示范中心”，“通信工程实验教学示范中心”，“工程训练实验教学示范中心”，“集成电路实验教学示范中心”，以及“十二五”“电子信息与通信工程学科专业实验教学示范中心”。“电子信息与通信虚拟仿真实验教学中心”依托“电工电子实验教学示范中心”、“电子信息与通信工程学科专业实验教学示范中心”两个国家级实验示范中心进行构建。以“综合业务网理论及关键技术”、“雷达信号处理”和“天线与微波技术”三个国家级重点实验室，以及“智能感知与图像理解”、“电子信息攻防对抗与仿真技术”和“超高速电路设计与电磁兼容”3个教育部重点实验室为支撑，集结了一支知识、年龄、职称、学员结构合理、充满创新活力的师资队伍。虚拟仿真实验中心建设目标为：高起点，高水准一流的师资一流的技术一流的平台一流的管理以学生为本，追求受益面最大化。虚拟仿真实验中心建设路线为：首先做好顶层设计与规划，科学整体构架；教学与科研融合，学科建设引领与反哺教学；学校与企业结合，特别重视与国际知名企业合作；长远目标与阶段计划相结合，逐项推进，追求实效。随着科学技术的发展，基于设计方法学的变革与创新，电子设计自动化和智能化，以及高等教育教学实际需求，突显了电子设计自动化主流技术的重要性和真实实验的局限性，虚拟仿真实验中心建设作为真实实验的补充与拓展，将进一步推进与提升高等教育教学质量内涵式发展。二、已有基础1.虚拟仿真实验对真实实验的补充与拓展（1）弥补真实实验的资源局限性，引进实验的“全时空”概念仿真技术是随计算机技术发展起来的计算技术，作为以电子信息和计算机为主要特色的西安电子科技大学早在34年前（1980年），就针对《自动控制理论与技术》课程就开始使用计算仿真技术辅助教学，利用模拟计算机和数字计算辅助介绍自动控制系统的响应，并专门开始了《系统仿真技术》课程，后来逐步将仿真技术引入《线性系统》《数字信号处理》等课程。我校是一所以电子信息和通信学科为优势学科的学校，每年约有上万学生到实验室做电工电子实验。经过多年努力，实验台套数及实验室规模有了长足的增多与扩大，但仍不能满足教学要求，实验室较拥挤，人较多，学生准备不足，在实验室的时间很有限，来不及充分观察与思考，做实验带有较多的盲目性。针对这个问题，从1997年电工电子教学基地成立之初，就引进了“虚拟仿真实验”，要求学生“先虚拟、后实验”，在进实验室前，利用虚拟仿真平台和软件，熟识仪器使用，理解实验原理，预测实验结果，做好真实实验的准备工作。实验后又可利用虚拟仿真平台分析实验数据与各种现象，效果很好。虚拟仿真实验不受时间与空间限制，学生可以在课堂，在宿舍，在一切课余时间进行。我们向学生推广虚拟仿真平台，为此还出版虚拟仿真实验教材，开设“虚拟仿真实验”选修课，同时鼓励学生自学掌握虚拟仿真软件的使用方法。（2）主干课程实现了虚拟仿真实验“全覆盖”针对真实实验的资源和时数限制，每门课最多只做七、八个实验，很多重要知识点均不能涉及。为此，在模拟电子技术和数字电子技术两门重要的主干课程教学中，利用虚拟仿真平台开发系列虚拟仿真实验，基本覆盖了课程的全部知识点，并将其渗透到理论课堂的授课中，改变了传统的教学方法，有青年教师由于在理论教学中引入虚拟仿真实验，倍受专家教授及学生的好评，而获得全校青年教师讲课比赛一等奖。（3）虚拟仿真实验将看不见摸不着的抽象概念及其现象形象化、可视化有许多现象在真实实验中是难以捕捉和观察到的，例如振荡器的起振过程，电磁波在载体中的传播等，而有的概念很难理解，如负反馈的自激现象及消振方法…..，利用虚拟仿真实验可以将这些现象仿真出来，并方便地观察电路参数变化对这些现象的影响，引发学生的学习兴趣和好奇心。图1给出真实实验观察不到的振荡器的起振过程虚拟仿真图。图2给出真实实验观察不到的电磁场分布虚拟仿真图。图1真实实验观察不到的振荡器的起振过程虚拟仿真图图2真实实验观察不到的对称阵子天线辐射方向图、波导H面T电磁场分布图（4）虚拟仿真实验拓展实验领域对于跨学科、跨课程的综合性、系统性、大数据、大规模、周期长、高费用、高危险、真实实验难以完成的实验，用虚拟仿真实验来实现。例如：高电压、大功率、大电流、微波、天线、雷达及图像处理等实验。2.虚拟仿真实验已成为电子设计自动化的主要方法，推动着设计方法学的变革与创新现代电子设计已不是传统的“烙铁搭电路试验”所能胜任，主要是依靠软件仿真设计平台来完成。如大型模拟数字系统设计、集成电路芯片设计、又如雷达电子对抗、通信、图像处理、自动控制、微波天线等系统及部件设计都无法用真实实验来实现，只有依靠相应的虚拟仿真平台，反复研究原理、调整结构与参数，反复仿真其性能与结果，直至完全满足设计要求，才付诸硬件或工艺实施阶段。这种设计方法成本低、周期短、效率高、成功率高，在学校实验中心教学中，已引进、或自主研发、或有待完善与开发的各类虚拟仿真实验平台10多种，并陆续对学生开放，例如：（1）数、模混合电路虚拟仿真实验平台（2）大规模数字系统设计虚拟仿真实验平台（3）电磁场与电磁波虚拟仿真实验平台（4）通信原理虚拟仿真实验平台（5）集成电路芯片设计虚拟仿真实验平台（科研与教学共享平台）（6）射频及微波技术虚拟仿真实验平台（科研与教学共享平台）（7）雷达技术虚拟仿真实验平台（科研成果转化为教学实验平台）（8）信息安全和网络攻防虚拟仿真实验平台（科研成果转化为教学实验平台）（9）图像处理专用虚拟仿真实验平台（科研成果转化为教学实验平台）（10）天线设计虚拟仿真实验平台（科研成果转化为教学实验平台）；中心秉承“仿真驱动研发”的现代科研和工程理念，提出“虚拟仿真提升教学”的理念（图3），在电子技术基础、雷达和通信系统、集成电路、信息安全和网络攻防等领域建立了虚拟仿真实验室，构建了实验课程群，在基本技能、特色专业、综合和系统等领域综合运用虚拟、仿真和网络等技术手段，达到了真实实验无法达到的效果，并与真实实验实现了良好的互补形式。图3虚拟仿真提升教学3.已与国内外知名企业建立了良好的、密切的合作关系“中心”以电子信息技术，特别是雷达系统、通信系统和微波天线为核心，构建了完整的实验教学构架和资源。积极利用企业的开发实力和支持服务能力，先后与ALTERA公司、安捷伦(AGILENT)公司、英飞凌(INFINEON)公司、INTEL公司、ANSYS公司、AWR公司、TI公司、NI公司和中电集团、中兴通信等建立了战略合作关系，在虚拟仿真方面开展了相关课程，部分已经建成联合仿真实验室，在电子信息与通信专业实验教学、专业课教育和生产实习实践等方面应用虚拟仿真技术取得了良好的效果。4.在提升培养人才质量中取得丰硕成果自1997年电工电子教学基地成立，2005年电工电子实验教学示范中心成立，2008年通信工程实验教学示范中心成立，直至2011年电子信息与通信工程学科专业实验教学示范中心成立，虚拟仿真实验在优化学生知识结构，提升学生综合设计能力、工程实践能力和创新能力的培养中起了很大作用。学校本科生在电子信息类学科竞赛中能熟练地运用虚拟仿真平台和方法，成绩优异，名列前茅。表1给出自2005年以来本科生获奖情况。表1全国大学生电子设计竞赛获奖情况汇总竞赛名称获奖情况2005年第七届全国大学生电子设计竞赛国家一等奖6个队国家二等奖5个队2007年第八届全国大学生电子设计竞赛国家一等奖5个队国家二等奖9个队2009年第九届全国大学生电子设计竞赛国家一等奖5个队国家二等奖6个队2011年第十届全国大学生电子设计竞赛国家一等奖(获瑞萨杯)3个队国家二等奖4个队2013年第十一届全国大学生电子设计竞赛国家一等奖7个队国家二等奖3个队表2全国大学生电子设计竞赛Intel杯嵌入式专题竞赛获奖情况汇总竞赛名称获奖情况2004年全国大学生电子设计竞赛Intel杯嵌入式专题竞赛国家一等奖（并获得Intel杯）2个队2006年全国大学生电子设计竞赛Intel杯嵌入式专题竞赛国家一等奖1个队国家二等奖1个队国家三等奖1个队2008年全国大学生电子设计竞赛Intel杯嵌入式专题竞赛国家一等奖1个队国家二等奖2个队国家三等奖1个队2010年全国大学生电子设计竞赛Intel杯嵌入式专题竞赛国家一等奖（并获得Intel杯）2个队国家二等奖1个队国家三等奖1个队2012年全国大学生电子设计竞赛Intel杯嵌入式专题竞赛国家一等奖1个队国家二等奖3个队表3“挑战杯”全国大学生课外科技作品竞赛获奖情况汇总竞赛名称获奖情况2005年第十届“挑战杯”全国大学生课外科技作品竞赛国家特等奖1个队国家一等奖1个队国家二等奖2个队国家三等奖2个队2007年第十届“挑战杯”全国大学生课外科技作品竞赛国家二等奖3个队国家三等奖2个队2009年第十一届“挑战杯”全国大学生课外科技作品竞赛国家三等奖6个队2011年第十二届“挑战杯”全国大学生课外科技作品竞赛国家一等奖1个队国家二等奖4个队国家三等奖1个队2013年第十二届“挑战杯”全国大学生课外科技作品竞赛国家一等奖2个队国家二等奖2个队国家三等奖2个队表4全国大学生电子设计竞赛信息安全技术专题邀请赛获奖情况汇总竞赛名称获奖情

2008年全国大学生电子设计竞赛信息安全技术专题邀请赛国家一等奖1个队国家二等奖2个队2010年全国大学生电子设计竞赛信息安全技术专题邀请赛国家一等奖1个队国家二等奖1个队国家三等奖1个队2012年全国大学生电子设计竞赛信息安全技术专题邀请赛国家一等奖3个队国家二等奖1个队表5全国大学生信息安全竞赛获奖情况汇总竞赛名称获奖情

2008年全国大学生信息安全竞赛（教指委）国家一等奖1个队2009年全国大学生信息安全竞赛（教指委）国家二等奖2个队国家三等奖2个队2010年全国大学生信息安全竞赛（教指委）国家二等奖1个队国家三等奖1个队2011年全国大学生信息安全竞赛（教指委）国家二等奖1个队2012年全国大学生信息安全竞赛（教指委）国家二等奖2个队2013年全国大学生信息安全竞赛（教指委）国家二等奖3个队国家三等奖3个队表6全国电赛—模拟电子系统专题邀请赛获奖情况汇总竞赛名称获奖情况2012年全国电赛—模拟电子系统专题邀请赛国家一等奖1个队国家三等奖1个队学生正式发表科技论文31篇，申请专利24项、软件著作权7项，参加“国创”科研项目51项。2-２虚拟仿真实验教学资源（实验项目、功能及效果等）虚拟仿真实验教学中心已有的虚拟仿真实验教学资源，按照特色方向，构建了相关虚拟仿真实验群，见图4所示。实验项目按照内容特点基本分为三个模块，即电子技术基础、综合与系统实验和网络技术等。各个模块既有自身的侧重，又相互联系支撑，共同通过虚拟和仿真技术、多媒体、网络通讯等技术手段，强化理论教学效果，提高工程实践能力和创新能力，在提高人才培养质量中发挥了重要作用。同时，在虚拟仿真实验资源建设上，始终以学校的优势学科为依据，在优势的学科方向上，在几类主要研究探索领域内，以国家级和教育部重点实验室为支撑，在国家级电工电子实验教学示范中心、电子信息与通信工程学科专业实验教学示范中心、专业实验室和校际、校企联合实验室为基础，针对不同教学内容特色，开展虚拟仿真实验教学，形成与真实实验互补互促的格局。在该体系中，着重考虑了“厚基础、通工程、知系统、有国际化视野、赋予创新”的培养原则，发挥校企联合培养模式的优势，利用虚拟现实、仿真技术、网络技术等，形成优质教学资源。图4电子信息与通信虚拟仿真实验中心实验项目示意图（一）虚拟仪器仪表实验系统电工电子实验和工程实践中，需要技术人员能够熟练应用相关的仪器仪表，这是电工电子工程师的基本素质。在校学习阶段，受限于硬件资源和实验时间的不足，学生使用仪器仪表的能力缺乏锻炼，特别是对于高端、高精度、新式仪器仪表，这一现象尤为突出。而且，不能熟练使用仪器仪表，耽误了时间，分散了精力，影响真实实验的效果。开设虚拟仪器仪表训练很好地解决了该问题。A.实验功能虚拟仪器仪表训练平台是一个仪器仪表库，包括信号源、示波器、频率特性测试仪、功率计、矢量网络分析仪、频谱分析仪、噪声系数分析仪、逻辑分析仪、以及世界知名仪器公司（如泰克公司、安捷伦公司）的品牌仪器等等。多种设备均通过虚拟仿真展现，并同时设置了信号源、放大器、滤波器、耦合器、功分器等不同的待测器件。实验时，可以自由配置、连接、调节和使用虚拟仪器设备进行实验，模拟实测的过程，并重点对仪器仪表进行设置和测试，所有仪器仪表的面板、操作步骤和相应均与实际相同。图5给出了实验中的平台界面和典型仪器的面板。图5虚拟仪器仪表训练平台界面和典型仪器面板B.服务课程服务于电子信息类所有课程的真实实验。C.主要虚拟仿真实验项目（1）信号源的基本应用和操作；（2）数字存贮示波器的基本应用和操作；（3）频率特性测试仪的基本应用和操作；（4）频谱分析仪的基本应用和操作；（5）逻辑分析仪的基本应用和操作；（6）网络分析仪的基本应用和操作；D.虚拟仿真实验特色和效果低成本、低消耗、高重复度，突破了资源和时间限制，强化了对现代测量仪器的认识和基本操作能力。（二）电工电子基础虚拟仿真实验系统A.实验功能电工电子基础仿真实验面向全校、跨院系、集基础性、先进性、开放性于一体，每年承担上万名在校本科生必修或选修的电子实验课程，同时还是学校大学生创新实践基地，负责全校学生创新活动培训和指导。电工电子基础虚拟仿真实验已经开设了多门课程，其配备有美国国家仪器有限公司（NationalInstruments，NI）myDAQ虚拟仿真器60套，计算机（HP2080MT）200套、虚拟仿真平台“Multisim11.0”200套、LabVIEW各60套，面向本科生开设电子技术基础实验。要求学生在Multisim或LabVIEW对实验按照题目要求进行电路设计及仿真，对仿真通过的电路进行真实实验。电子技术基础虚拟仿真实验依托Workbench、Multisim、Pspice、LabVIEW等虚拟仿真软件、多媒体、人机交互、数据库以及网络通讯等技术，构建高度仿真虚拟实验环境，虚实结合、相互补充、在涉及电路高温、高压、大电流、超窄脉冲等高危极端以及不可逆操作或高成本情况时提供安全经济的实验项目。Multisim虚拟仿真实验平台含有丰富的元件库（电阻、电容，电源、信号源等），元件库（晶体管、场效应管、运算放大器、74系列及4000系列数字电路等），仪器仪表库（示波器、信号源、逻辑分析仪等），器件模型较为准确。可任意调用、配置、搭建电路进行虚拟仿真实验，整个虚拟仿真实验与真实实验十分相似。图6给出了某典型实验中使用Multisim平台的仿真电路设计图和虚拟仪表测试结果。B.服务课程《电路基础》、《信号与系统》、《模拟电子技术基础》、《数字电子技术基础》、《微机原理与接口技术》、《单片机实验》、《嵌入式系统开发及其应用》等；在《模拟电子技术基础》、《数字电子技木基础》等课程中基本做到虚拟仿真实验“全时空、全覆盖”。C.主要虚拟实验项目（1）“电路分析”课12项（2）“信号与系统”课10项（3）“模拟电路技术基础”课35项（4）“数字电子技术基础”课27项（5）“微机原理与接口技术”课9项（6）“综合设计与应用虚拟仿真实验”10项D.虚拟仿真实验特色和效果低成本、低消耗、高重复度，突破了资源和时间限制，加深了对课程内容的理解，提高了综合设计和应用能力。多数学生已经掌握这种先进方法,很受欢迎,效果很好。图7给出学生提交的虚拟仿真实验报告（最多的一个人做了37项）。（三）大规模数字系统设计虚拟仿真实验系统A.实验功能“数字化”是现代电子设备的主流技术，而且数字系统规模越来越大，结构越来越复杂，必须依靠电子设计自动化（EDA）软件来设计。本实验就是让学生掌握（EDA）软件的使用，以增强大规模数字系统设计能力。B.服务课程《EDA技术及其应用》、《数字电子技术基础》、《数字系统设计》、《微处器原理及应用》图6某典型实验中仿真设计电路图和虚拟仪器测试图7学生提交的模拟电路虚拟仿真实验报告C.主要虚拟实验项目（1）复杂功能数字钟设计与仿真（2）高精度数字频率计设计与仿真（3）出租车计价器设计与仿真（4）“梁祝”、“黄河大合唱”等数字自动演奏器设计与仿真（5）数字滤波器设计与仿真（6）直接数字频率合成器（DDS）设计与仿真D.虚拟仿真实验特色和效果QuartusⅡ平台是专门用于现代大规模数字系统仿真与设计的软件平台，通过虚拟仿真实验，大部分学生掌握了这种先进的设计方法，学习兴趣很大，做完每个实验后，学生很有成就感。图8给出利用QuartusⅡ--Modelsim平台，设计的直接数字合成(DDS)的线性调频信号的仿真波形。图8DDS产生线性调频信号的仿真波形（四）电磁场、微波与天线虚拟仿真实验系统电磁场微波方向是雷达、无线通信技术的基础，是学校电子信息工程电磁场与微波技术专业方向和电磁场与无线技术专业的重要专业基础，凸显了学校专业优势和特色，强调了“场”的概念和方法，在国内较少高校设有该本科专业，是国防特色专业，也是移动通信技术急需专业；同时，其课程内容抽象，真实实验的表现力度有限，特别采用虚拟仿真实验的方式予以体现。这加深了学生对理论知识的理解，提高了学习兴趣。如果说前面是“路”的实验，这里就是“场”的实验。A.实验功能微波与天线包括电磁场、微波与天线三个部分，将抽象的、不好理解的概念用虚拟仿真实验展现出来，提高学生的兴趣和想象力，让学生了解天线微波的原理和研究方法。B.服务课程《电磁场理论》、《微波技术基础》、《天线原理》、《阵列天线》等C.主要虚拟仿真实验项目（1）电磁场分布虚拟仿真实验（2）波极化虚拟仿真实验（3）传输线虚拟仿真实验（4）波导工作模式虚拟仿真实验（5）对称振子虚拟仿真实验（6）喇叭天线优化设计虚拟仿真实验（7）天线阵列优化设计虚拟仿真实验（8）微波滤波器优化设计虚拟仿真实验（9）微波与射频电子电路虚拟仿真实验（10）微波元件虚拟仿真实验D.虚拟仿真特色和效果将抽象的概念用虚拟仿真技术直观展现，效果是真实实验无法达到的。通过虚拟仿真实验，培养了学生“场”的概念，这与“路”的概念相辅相成，完善了学生的知识结构，丰富了学生的知识背景。同时分布参数元器件、射频和微波电路的概念、方法和分析设计手段，特别需要通过仿真设计的手段体现。仿真实验培养了学生这方面的工程实践能力，该特色专业培养的学生在国防和移动通信等领域供不应求。微波与天线包括电磁场、微波与天线三个部分，将抽象的、不好理解的概念用虚拟仿真实验展现出来，提高学生的兴趣和想象力，让学生了解天线微波的原理和研究方法。图9给出了极化仿真实验中的界面。图10给出了射频和微波电路虚拟实验中的一个例子，其显示了平面螺旋电感的电流分布图和仿真喇叭天线的辐射方向图。图9极化仿真实验界面图10平面螺旋电感电流分布图和仿真喇叭天线的辐射方向图(五)雷达原理、雷达系统、雷达对抗虚拟仿真实验雷达是一种可以全天时、全天候、远距离工作的传感器，广泛应用于军事和民用众多领域。特别是在军事应用具有独特的优势，使得雷达技术受到世界各国政府的高度重视与支持。雷达是决定现代战争成败的关键设备之一。电子信息工程专业雷达方向是学校最突出的特色专业之一，但由于雷达系统体积大、成本高，某些雷达系统不能放进实验室对学生开放，且组织学生进行外场实践又有场地限制和成本问题，效果有限，这些因素导致一些雷达相关实验课程难以开展，在某种程度上影响了学生实践能力的培养，降低了教学和培养的质量。雷达虚拟实验就是对不能放进实验室的系统设备进行功能模拟和参数仿真，根据原理和功能将真实设备虚拟化，使其能够在实验室中进行实践教学，从而提高实践教学的质量。该实验依托学校的特色专业和“雷达信号处理国防科技重点实验室”的工程应用特色，将雷达的部分科研成果转化为实验教学材料，使得学生在实验学习过程中对雷达相关技术在工程中的应用形成一个感性的、较全面的认识，增加学生在雷达技术方面的学习兴趣。A.实验功能雷达虚拟实验是依托科研内容进行教学实践，其基本内容大致分为两部分：雷达系统仿真设计和雷达技术应用仿真。实验课程结合科研课题，将科研内容转化为实验教学材料，将理论与实践结合，通俗易懂，使学生更容易学习相关理论知识。B.服务课程《随机信号分析》、《雷达原理》、《雷达系统》、《雷达对抗原理》等C.主要虚拟仿真实验项目（1）雷达发射和接收前端虚拟仿真实验（2）目标和环境回波虚拟仿真实验（3）动目标显示(MTI)虚拟仿真实验（4）动目标检测(MTD)虚拟仿真实验（5）自动目标检测虚拟仿真实验（6）雷达导引技术应用虚拟仿真实验D.虚拟仿真特色和效果该实验将理论与实践结合，采用虚拟仿真技术，让学生对雷达系统有了全面的认识，并进行仿真分析、设计开发等研究。雷达虚拟仿真实验是在科研成果基础上设置的实验课程，是将科研成果转化为实验教学资源。在实验内容上紧密联系当今世界雷达相关技术的发展前沿，补充拓展了理论教学的内容和范围，并且通过实验仿真将理论内容形象具体地表现出来，通俗易懂，增强了学生的学习兴趣和热情，同时克服了设置真实实验的困难，填补了真实实验的空白，弥补了真实实验难以实现的教学内容。在虚拟仿真实验未来的建设中，逐步拓展实验内容，补充虚拟仿真数据库，结合更多科研成果，将其转化为教学资源。图11、12、13、14分别给出一些雷达虚拟仿真实验的图片图11雷达系统仿真设计图图12由频谱仪观察到的功率谱图13脉压（不加窗）后的信号(a)原始视频和滤波结果 (b)补盲脉冲局部放大图图14点杂波处理结果（六）通信系统虚拟仿真实验本实验强调系统观念，让学生了解通信系统的配置和应用，对系统有整体和深入的了解。A.实验功能通信系统虚拟仿真实验中，已经开设TD-SCDMA移动通信系统实验。TD-SCDMA是由我国首先提出、以我国知识产权为主、被国际上广泛接受和认可的第三代无线通信国际标准，目前已被广泛使用。对TD-SCDMA移动通信系统仿真实验的学习将使得学生切身了解掌握这一新兴移动通信系统的硬件环境和主流通信业务，掌握网管后台数据配置维护。对推动我国3G人才的培养及发展具有非常重要的意义。TD-SCDMA移动通信系统仿真实验见图15所示。图15TD-SCDMA移动通信系统仿真实验（系统框图、配置界面、手机界面）B.服务课程《通信原理》、《通信系统》等C.主要虚拟仿真实验项目（1）GSM虚拟仿真实验（2）CDMA2000虚拟仿真实验（3）WCDMA虚拟仿真实验（4）TD-SCDMA虚拟仿真实验（5）GPS导航系统虚拟仿真实验（6）北斗导航系统虚拟仿真实验D.虚拟仿真特色和效果在人才培养中，强化系统观念和认知，对更高的视角和全局的认识是非常重要的。而系统级别实验在真实中往往难以开展。通信系统的真实环境构建复杂，维护困难，购置昂贵且不适用于大量学生同时进行实践操作。由于学生对该系统了解有限，操作不规范，如果让学生直接在真实系统环境中进行实践操作必将频繁引起系统故障。这将严重影响实验进度，带来巨大的维护压力和设备损坏。采用虚拟仿真技术很好的解决了这一矛盾，并同样可让学生学习得到相同的理论知识和实践技能。通信系统采用虚拟仿真手段是非常必要的，得到了业内企业的大力支持，取得了良好的效果。（七）集成电路芯片设计虚拟仿真实验系统当今所有电子产品都需要集成电路，电子信息类专业学生掌握IC设计已成为必然。随着速度更高、密度更大、体积更小、功耗更低，数模混合集成电路设计已成为必经之路。通过本实验课程训练，使学生掌握数模混合集成电路定制和半定制设计基本方法，训练初步具有利用主流EDA工具完成电路仿真、电路优化、版图设计、规则检查等全定制方法，以及逻辑综合、逻辑仿真、自动布局布线等标准单元半定制集成电路设计方法，积累集成电路设计的基本知识，培养学生工程实践能力和独立思考能力，激发科研兴趣和创新意识。其实验平台如图16所示。图16集成电路虚拟实验平台A.实验功能数模混合集成电路虚拟实验平台借助PC/UNIX工作站(服务器)以及各种电子设计自动化软件(如HSpice,Cadence等)为学生提供了计算机模拟分析与实际电路搭建相结合的数模混合集成电路实验教学方式，形成一个灵活多样的新型实验课的教学体系。B.服务课程《专用集成电路设计基础》、《CMOS集成电路设计基础》C.主要虚拟仿真实验项目（1）UNIX操作系统和集成电路EDA设计工具；（2）集成电路设计方法与版图实现；（3）数字单元电路设计与版图设计；（4）逻辑仿真和逻辑综合；（5）模拟单元电路设计与版图设计；（6）半定制设计方法与自动布局布线；（7）定制设计与版图验证；D.虚拟仿真特色和效果集成电路设计在真实实验中几乎无法进行，采用虚拟仿真手段很好的解决了这一问题。并且，培养了学生进行数模混合集成电路的设计及工程实践的基本能力。图17给出基于IEEE802.15.4标准的ZigBee芯片增益控制电路（VAC）的虚拟仿真的电路及波形（用Hspice仿真平台）。图18给出控制电压以0.1V步进时所对应的输出波形，图19给出控制电压以0.1V步进时放大器幅频特任的变化曲线。某数字电路的版图设计。图20给出学生设计仿真与门版图。图17电压控制增益放大器图18控制电压按0.1V步进扫描的仿真输出波形图19控制电压按0.1V步进扫描的仿真幅频特性曲线图20学生利用仿真平台设计的“与门”电路版图（八）图像处理虚拟仿真实验系统随着大数据时代的到来，海量数据的智能挖掘和分析已成为各行各业研究的发展趋势。随着计算机图形学及数据处理和分析技术的飞速发展，人们已不满足于单一形式的数据处理与分析，而倾向于能够更为直观和有效地观察和分析数据及其结构关系的可视化方式。科学可视化技术作为大数据和人类交互通讯的一种更为直观和智能的分析方法，在医学、气象学、空间探测、地质学等领域都有广泛的应用。中心实验室数年前已经开始着手于数据可视化分析和虚拟平台及环境的构造和搭建。近年来，在不同类型的海量数据集上，分别开展了数据可视化的相关研究和分析，以及虚拟可视化平台的构建工作。1．在医学方面本平台已具备如下功能：◆高质量体绘制技术，完成人体各器官组织的虚拟可视化图21高质量体绘制重建效果◆医学影像通信与归档系统（PACS）◆医学影像可视化虚拟平台图22医学影像通信与归档可视化平台图23医学影像可视化虚拟平台◆医学影像虚拟手术导航平台图24医学影像虚拟手术导航系统2．在空间探测影像处理方面，目前已搭建临地空间组网与通信的虚拟可视化仿真平台。图25临地空间组网与通信平台3．在海量影像数据质量评价方面，通过对影像数据细节质量的分析和评价，开发了证件照片自拍质量控制可视化平台。图26证件照片自拍质量控制平台A．实验功能基于实验室所开发的可视化虚拟平台环境，我们能够综合利用现有技术和平台，将科研成果转化为教学资源，开设图像虚拟仿真综合实验，让学生了解现代图像处理新理论，新方法，以及在各领域的应用。B.服务课程《数字信号处理》《数字图像处理》《计算机视角原理》《计算机图形学》等C.主要虚拟仿真实验项目（1）MPR处理虚拟仿真综合实验（2）表面重建处理虚拟仿真综合实验（3）最大密度投影（MIP）处理虚拟仿真实验（4）容积重建（体重建）处理虚拟仿真实验（5）实时融合技术虚拟仿真实验D.虚拟仿真特色和效果这些实验都是由科研成果转化而来，是研究型实验，对锻练，提升学生的科学研究能力和创新能力十分有用，学生兴趣极高，能使优秀生，拔尖生脱颖而出，对提高毕业设计质量也有很大贡献。（九）网络安全与攻防虚拟仿真实验系统在信息技术飞速发展的今天，随着网络在各个国家的政治、军事、经济、人民生产生活等领域的广泛应用，网络信息安全已经成为涉及国家战略和国计民生的重要问题。网络安全问题涉及许多学科领域，既包括自然科学，又包括社会科学，覆盖了计算机技术、通信技术等多种技术，是一个非常复杂的综合问题，并且其技术、方法和措施都要随着系统应用环境的变化而不断变化。所以，网络信息安全是一项复杂且艰巨的任务，需要相关从业人员具备相对较高的素质，既要能高瞻远瞩，对各种威胁做到防患于未然，又要能对各种突发安全事件做出应急响应，把影响和危害减到最小。A.实验功能网络攻防虚拟实验仿真平台采用软硬件结合的方式，在虚拟人机界面下，以拖拽的形式增加或减少网络设备和主机，并能对设备进行配置。其分为网络攻防基础实验、攻防任务实验平台和攻防靶场实战实验三部分，共包含23个专题实验，89个主题实验。系统由硬件系统、软件系统组成，实施部署简便，既支持部分模块的独立操作，也支持实训分组和角色分配。整个系统架构如图21。图22给出了实验中密码破解、漏洞利用和逆向工程实验的截图。图27信息安全与网络攻防虚拟实验仿真平台系统架构图28网络攻防虚拟实验中密码破解、漏洞利用和逆向工程实验的截图B.服务课程《计算机网络》、《通信原理》、《网络对抗原理》、《信息论语编码理论》等。C.主要虚拟仿真实验项目网络安全与防护作为网络安全的核心内容，也是国内外各个科研院所信息安全相关专业的重点教学内容。网络攻击与防护所具有的工程性、实践性的特点，对课程设计和综合实训提出了更高的实验环境要求。信息安全和网络攻防虚拟仿真实验分为网络攻防基础实验、攻防任务实验平台和攻防靶场实战实验三部分，共包含23个专题实验，89个主题实验主要有：（1）网络攻防基础虚拟仿真实验网络扫描与嗅探；密码破解技术；网络欺骗技术漏洞利用技术；拒绝服务攻击技术；恶意代码技术；手机攻击技术；Web攻击技术；逆向工程技术；日志清除技术；安全防护技术；（2）网络攻防任务虚拟仿真实验视频网站搭建与劫持任务实验；FTP账号窃取利用任务实验；木马植入任务实验；文件加密任务实验；逆向破解任务实验；拒绝服务任务实验；（3）网络攻防虚拟仿真实验入侵电子商务网站，分为金、银、铜三个靶场；入侵Web服务网站，窃取内网数据靶场；入侵邮件服务器，获取公司报价靶场；入侵FTP服务器，获取内网信息靶场；入侵Web网站，发存舆论信息靶场；逆向工程靶场；D.虚拟仿真特色和效果信息安全与网络攻防虚拟实验仿真平台是实验信息安全教学的必然手段。针对目前教学中，在特定环境下仅仅使用个别的、松散的、不连贯的实验来验证所学知识、掌握工具的使用技能，无法满足我国网络安全教学培训中突出综合性、真实性、实用性、开放性及实践性的需求，还需要通过综合型的网络攻防实训来将零散的知识应用到实际的渗透测试当中，以达到真正的发散性、创新性及学以致用的实训目的。通过该实验平台，已经培养了众多优秀的人才，多次在信息安全国家比赛中获得一等奖等成绩，也成为国家部门和奇虎360公司、腾讯QQ公司等企业的急需人才。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）虚拟仿真实验教学中心的教学平台结构如图29所示。在该教学平台建设中，一方面兼顾了各自的特点，组建了局部的实验平台，条件成熟的优先开设虚拟仿真课程，先实验，先收效；另一方面，对整体结构进行规划和布局，强调平台的稳定性和可扩展性，为后续的发展预留空间。另外，在平台建设中充分发挥了企业的作用，引入企业的优势资源和力量，共建共管，不仅使平台建设更加科学、合理和有效，也使教学和工程实践更加贴近。特别需要说明的是，在“软平台”方面，构建了自己的特色，不仅包括一般的资源管理、实验流程管理、数据管理和权限管理，还包括虚拟仿真软件、网络实验运行机制和网络教学模式的建设，前者引入了大量商业软件，与自主研发的虚拟仿真程序一起构成实验的基础；后两者是针对网络化虚拟仿真实验特性和共享需求的创新性工作。图29虚拟仿真实验教学中心平台架构一、虚拟仿真实验平台目前中心建设了10个虚拟仿真实验平台，通过互联网平台链接共享。各个平台能够完成对应的虚拟仿真实验，多数平台已经在教学中发挥了重要作用，有的正进一步发展和扩充。虚拟仿真实验平台如下：（1）数、模混合电路虚拟仿真实验平台；（2）大规模数字系统设计虚拟仿真实验平台；（3）集成电路芯片设计虚拟仿真实验平台（科研与教学共享平台）；（4）电磁场与电磁波虚拟仿真实验平台；（5）通信原理虚拟仿真实验平台；（6）射频及微波技术虚拟仿真实验平台（科研与教学共享平台）；（7）雷达技术虚拟仿真实验平台（科研成果转化为教学实验平台）；（8）信息安全和网络攻防虚拟仿真实验平台（科研成果转化为教学实验平台）；（9）图像处理专用虚拟仿真实验平台（科研成果转化为教学实验平台）；（10）天线设计虚拟仿真实验平台（科研成果转化为教学实验平台）；在平台建设中，引入校际、校企共建模式，与多家企业建立联合实验室，将业内流行的，甚至已经形成实质标准的仿真软件应用于虚拟仿真实验教学，比如Multisim、Cadence、myDAQ、ANSYS、AWR等。同时，针对教学需要自主研发部分虚拟仿真实验资源，或者由科研工作的成果转化为教学的资源，这包括传输线虚拟仿真实验、雷达系统部分实验等。二、网络平台虚拟仿真实验教学中心依托整个校园的计算机网络系统，建立了网络化实验教学和实验室管理信息平台，提供丰富的网络实验教学资源，实现网上辅助教学和网络化、智能化管理，减轻实验室管理人员的工作负担，提高了工作效率和服务水平。图30给出了校园网虚拟仿真实验室门户网站的首页，图31给出了网络平台功能结构框图。图30虚拟仿真实验中心门户网首页图31虚拟仿真实验中心网络平台功能框架示意图1．网络平台功能采用B/S和C/S相结合的架构，即方便平台部署及日常应用，又将网络信息传递、资源和进程管理等隐藏到后台，方便实验教师编写布置实验课程；集门户网站、教务管理、实验管理、资源管理、数据管理、权限管理、考核管理、交流通知系统和网络共享实验管理于统一平台，实现实验室的智能管理；实验资源全面开放，提供开放式实验教学服务；权限配置和管理，满足不同人员应用，加强共享辐射作用；倡导协同和交流，提供教师和学生随时随地实时在线或离线交流；多种数据管理，实现数据中心功能；2．信息化设备、网络与信息安全中心网络平台依托学校校园网建设。学校校园网从1994年开始建设，目前全校光缆铺设长度约200公里，有超过5万个网络信息点，学校两个校区间以及大部分楼宇至中心机房实现万兆互联，部分楼宇实现了千兆到桌面。为保障多运营商间互联互通，提升网络质量，目前校园网出口采用多出口方式，即1G联通线路、500M电信线路以及1G教育网线路。校内所有建筑实现了有线网络覆盖，有线网络覆盖率达到100%，图书馆、科研楼、办公楼等区域实现无线覆盖。目前大型存储设备有两套，一套H3C公司产品，存储容量约30TB，另一套IBM公司产品，存储容量约50TB，在其基础上建立虚拟数据中心，能够提供虚拟服务器，并能够满足对虚拟实验资源存储和共享需求。学校首页提供了对虚拟实验平台的网站链接，便于用户访问。图32西安电子科技大学校园网拓扑结构学校信息化建设处从2009年起建立了H3C和锐捷认证流量计费系统，以及统一身份认证系统，提供用户身份识别和权限级别。并于2013年购置了两台山石网科SG-6000高性能防火墙，分别应用于校园网出口以及服务器区域，具有网络防病毒、信息过滤和入侵检测功能，保障校园网安全正常运行以及维护管理。同时还有用户行为审计系统。学校信息平台1校园网络及教学信息化平台水平有大型存储设备，能够保障学校的网络应用；校园网覆盖学校教学、科研、管理与建筑的比例达100%；校园门户网站对校内外公布虚拟仿真实验教学信息，提供虚拟仿真实验教学平台链接等相关服务。2网络管理与安全有用户身份管理、认证和计费管理系统，提供用户认证和权限等级识别；实现网络的安全运行、管理和维护；具有网络防病毒、信息过滤和入侵检测功能。三、网络实验运行机制为了进一步将虚拟仿真实验资源共享，实现全互联网的访问和实验，在对网络特性和实验资源研究的基础上，提出了网络虚拟仿真实验运行机制架构。对于实验内容中涉及商业软件的，由于不同软件给定的软件权限不同，有些还不能支持互联网远程登录或者有一定限制，实验中心平台也不能对其有根本性改变。在平台建设中，一方面积极需求企业的支持，最大化完成资源的共享；同时，在技术上寻求可行的方案，在维护企业合法权益的前提下，最大限度的实现共享。实际使用中，目前以局域网，即联合实验室教学实验为主，以互联网远程实验为辅。对于自主研发的虚拟仿真实验，绝大部分都是教师自主设计完成的，平台的支持作用主要在于网络化和多用户支持。平台提供接口程序，用户通过调用即可完成与服务器之间的信息传递和任务提交；并可以在结果回传后，由客户端自动调用用户程序处理结果。这样将实验过程规范化为“前处理-计算-后处理”三个部分，教师设计实验关心的是前后处理，是需要展现给学生的具体实验内容；计算部分可以调用现有软件分析，或者由自主设计的程序分析，这部分在客户端，或者服务器端均可，而平台方便地提供了信息传递功能。并且，在服务器端处理的核心，由平台自动完成任务请求，队列管理和进程、资源管理，实验教师完全不必考虑多用户、多线程的问题，最大限度的将实验教师从网络和计算机技术细节中解脱出来，其最需要关注的和唯一需要关注的都是实验本身。四、网络教学模式基于对网络教学特性的分析，中心创新性的提出了“星辉课程”模式，其基本平台架构见图33所示。该模式综合了微课、Wiki百科、认证等新特性，通过网络实现了实验教学的“链接、交流、分享、认证”，强调了交流和自学；通过认证的方式肯定了课程的效果，并鼓励参与者提供进一步的资料，扩展知识点群和相关实验内容，且能够实现学生-合格人员-教师的转化，建立了知识和人员的可扩展的资源体系。“星辉”中的“星”意味着能力的掌握，“辉”代表知识的传播。对于仿真软件实验教学来讲，需要的更多的是课下反复的练习，考试也应该以能力考核为主，且学习实践过程中遇到的各种问题，需要讨论交流的渠道，这些都是“星辉课程”特别有效的环节。图33可见，在整个页面中强调了网络的“链接”特性，力图把各个独立的页面链接成一个网络，方便学生动态的自主学习，链接的内容包括各种资源。同时，认证教师群包括能够对该内容进行认证的教师及其联系方式，每个课程独立设置，允许教师和学生以各种方式，面对面、线上交流、视频和报告等，完成考核，这体现了网络的“交流”特性。如果学生通过所有相关环节，可以视情况申请通过大考核，或者直接通过；教师对于学生的认证情况将汇集分析，以确定工作量和工作效果，这是“认证”的特性。这一环节类似于国外驾照的考核，国外没有集中地驾校，而是由资深驾驶员核准成为教练，教练负责具体的考核项目；考核分为多个项目，比如侧方停车、加减档、S弯路等，在考核时间和地点上可以充分灵活，由教练负责确认学员是否通过；如果学员通过全部科目，则可以申请最终考试；官方组织最终考试，通过可以拿到驾照，并且驾照初期为实习期。这种方式特别适合于需要反复练习、注重能力的课程，其效果难以在传统课堂上得到，而“星辉课程”则将其搬移到了网络教学上。同时，学生在讨论区的发言，或者发表的相关文章，可以作为能力考核的附加表现。另外，对于通过考核，具备一定资格的学生，可以申请作为该课程，或者某个环节的认证教师，促进教学资源的扩大。这体现了网络教学中“分享”的特点。可以说，星辉课程是动态的Wiki百科课本，是有逻辑的完整的微课群，是考核认证的科目，是人人学习，人人教学的园地。虚拟仿真中心教学平台很好的完成了“支持”的功能，学生可以通过配置、连接、调节和使用虚拟实验仪器设备进行实验，也完成了信息发布、用户管理、资源管理等功能。另外，其提出的网络教学机制和网络教学模式为网络资源共享奠定了基础，并且突出了网络教学方式的特点，有利于资源、人员的发展成长，也有利于虚拟仿真实验教学的可持续发展图33虚拟实验教学中心课程软平台——星辉课程架构示意图2-4合作企业的概况和参与程度虚拟仿真实验教学中心依托于学校电工电子国家级教学示范中心、电子信息与通信工程学科专业实验教学中心，2个国家级重点实验和3个教育部重点实验室，先天拥有众多的企事业资源，与多个企业建立和保持了良好的合作关系，企业在虚拟仿真实验方面投入了相当的人力物力，以建立联合实验室、赠送大量虚拟仿真软件、开设虚拟仿真课程、委派教学人员和资助各种竞赛的多种形式参与到中心的建设和发展中来，发挥了重要的作用。其中，ANSYS公司、TI公司、NI公司、中电集团、中兴公司、AWR公司是其中的代表。下面举例说明：一、ANSYS公司ANSYS公司成立于1970年，总部位于美国宾夕法尼亚州Canonsburg，是全球最大的工程仿真软件公司，拥有大量在数值算法、电磁场工程、流体力学等领域获得高级学位及丰富工程经验的研发人员和工程师。ANSYS软件涉及电子设计、结构和流体动力学领域，广泛应用于航空、航天、电子、电力、通信、车辆、船舶、交通、医疗、国防、石油等众多行业。ANSYS公司通过“ANSYS电磁仿真软件中国大学计划”同西安电子科技大学建立包括联合仿真实验室在内的双赢的战略合作关系，将虚拟仿真用于电子、电气类专业的实验教学、专业课教育、生产实习等多方面。联合仿真实验室可作为虚拟仿真实验课程、仿真培训班和学校开设建模与仿真竞赛的场地，日常鼓励学生自主应用仿真软件开展上机练习，并支持远程访问。已在若干专业课程中，采用仿真软件替代传统的硬件原型加工和测试的教学方式。二、AWR公司AWR软件系统是进行射频、微波电路设计及仿真的专业软件，也是微波领域的主流设计软件。2009年赠送了20套MWO虚拟仿真软件，并于2012年进行了升级更新，数量扩充至30套。不同于ANSYS公司的HFSS软件，AWR的MicrowaveOffice软件采用微波结构电路元件模型，主要仿真设计射频电路板和微带天线等结构。它可以进行微波电路的线性、非线性仿真及电磁仿真，对电路进行分析、优化，还可将原理图转换为布线图，最后生成印制线路板图。AWR软件有很直观的用户界面，既可以进行微波电路的理论分析，也具有很强的工程实用性，目前已被通信、电子、微波等领域的各大研究所、公司广泛采用。通过该软件的虚拟平台，学生可以设计小到微波集成芯片、微波电路模块，大到系统级的电子通信虚拟仿真。从2002年起，学校就与AWR软件公司密切合作。AWR公司提供完整、优惠的教育版软件系统平台供实验教学使用，软件的维护及升级，不定期的举办软件培训，提供最新的培训教材及内部资料。学校还与AWR软件公司联合举办了微波射频电路设计竞赛，主要面向本校的研究生，对推进虚拟实验的工程应用取得了非常积极的效果。今后可在数据库、软件算法引擎、厂家内部资料等专业方面深入交流，软件更新，教材更新，成立联合实验室，更多开展讲座、竞赛等，加强校企合作，以多种形式促进学生对软件平台的深入了解。三、TI公司德州仪器（TI）是一家跨国性的半导体设计与制造公司。因具有80,000个以上模拟IC和嵌入式处理器二独树一帜，同时兼备软件、工具以及业界最大的销售团队和技术支持团队。学校国家级电工电子实验教学示范中心和TI有着长期、深入的合作，已经建立了联合实验室。TI公司在教学、实验和竞赛等多方面对校方提供了支持和帮助，而校方借助企业的力量更好地提高了人才培养质量，并向企业输出了大量优秀人才。在虚拟仿真实验中心的建设和运行中，依然与TI公司保持了密切的合作，2013年TI公司免费赠送了WEBENCH仿真设计软件，并与校方共同开设相关课程，在电源设计和管理上强化了人才培养力度，发挥了重要的作用。在后续的计划中，将进一步深化与企业的合作，探索虚拟仿真实验中校企共建共管的新模式，扩大企业的参与度。拟具体通过增设企业教师、企业开设课程和外派教师企业学习、外派学生参与企业活动的方式开展工作。2-5虚拟仿真实验教学和管理队伍（教师水平、虚拟仿真实验教学和研发水平、队伍结构等）实验中心倡导理论教学与实验教学融合、真实实验与虚拟实验融合、科研与教学融合，形成了一支名师指导、大批教授亲临虚拟仿真实验教学一线，一大批青年博士教师为中坚的实践教学创新团队，保证了实验教学改革和实验室建设的可持续发展。中心依托13个与国外知名电子公司联合的虚拟仿真实验室，不断吸收先进理念与资源，跟踪国际新技术，弥补在现实中较难完成的实验教学内容，开设了一系列高水平的虚拟仿真新实验。5年来有30余项虚拟仿真新实验充实到本科生实验中，使学生学习和应用到国际最新虚拟仿真软件和技术。所有的虚拟仿真实验室均由具有博士学位的中青年教授和副教授担任实验室主任，他们已经成为实践教学和学生课外创新设计指导的中坚力量。他们年富力强，积累了相当的教学经验，有深厚的理论基础、很强的科研能力，熟悉现代虚拟仿真工具，是实践师资队伍的骨干。他们利用这些虚拟仿真实验室的资源，完成不同类型的科研，又将部分科研成果转化为虚拟仿真实验项目，培养着一批又一批的学子。不仅提升了自己的科研能力，也培养了学生的创新设计能力。他们活跃在教学第一线，快速成长，保证了实践教学及大学生科技创新设计的可持续性发展，使教学质量得到显著提高。中心现有成员67人，其中专职人员54人。其中，正高级24人，副高级30人。博士学位拥有者39人，占58%。有长江学者1人，国家百千万人才1人，新世纪人才5人。其队伍结构如图34所示。图34中心教师队伍结构中心成员简表序号姓名年龄学位专业技术职务承担教学/管理任务备注1石光明48博士教授主任教育部实验教学教指委委员、省级教学名师、长江学者特聘教授2苏涛38博士副教授中心第一副主任西安电子科技大学电子工程学院副院长3周佳社50硕士高工中心副主任校级教学名师4刘乃安46硕士教授中心副主任校级教学名师5周端55博士教授中心副主任校级教学名师，学术带头人6梁昌洪69本科教授校实践教学指导委员会委员西安电子科技大学原校长、国家级教学名师、国家有突出贡献专家、学科带头人7孙肖子72本科教授校实践教学指导委员会委员国家级教学名师8傅丰林72本科教授校实践教学指导委员会委员国家级教学名师9焦李成53博士教授校实践教学指导委员会委员百千万人才工程、校特聘教授、教育部创新团队负责人、省“三五人才”10李鹏47硕士教授授课、指导实验创新设计信息安全和网络攻防虚拟仿真实验11雷振亚52硕士教授授课、指导实验创新设计射频及微波技术虚拟仿真实验12李赞37博士教授授课、指导实验创新设计通信原理虚拟仿真实验、教育部新世纪优秀人才、学术带头人13水鹏朗45博士教授授课、指导实验创新设计雷达技术虚拟仿真实验、全国“优博”、陕西省“三五人才”14苏洪涛38博士教授授课、指导实验创新设计雷达技术虚拟仿真实验15王军宁54硕士教授授课、指导实验创新设计大规模数字系统设计虚拟仿真实验16李晖44博士教授授课、指导实验创新设计信息安全和网络攻防虚拟仿真实验国家级教学团队负责人、省级教学名师、学科带头人17梁继民40博士教授授课、指导实验创新设计图像处理专用虚拟仿真实验学术带头人18盛敏37博士教授授课、指导实验创新设计信息安全和网络攻防虚拟仿真实验教育部新世纪优秀人才、学术带头人19李云松38博士教授授课、指导实验创新设计通信原理虚拟仿真实验、教育部新世纪优秀人才、学术带头人20陈伯孝46博士教授授课、指导实验、创新设计雷达技术虚拟仿真实验、教育部新世纪优秀人才、学术带头人21邢孟道37博士教授授课、指导实验创新设计雷达技术虚拟仿真实验、教育部新世纪优秀人才、学科带头人22王泉42博士教授授课、指导实验创新设计信息安全和网络攻防虚拟仿真实验学术带头人23任光亮41博士教授授课、指导实验创新设计通信原理虚拟仿真实验24杨刚45博士教授授课、指导实验创新设计大规模数字系统设计虚拟仿真实验25黄力宇48博士教授授课、指导实验创新设计图像处理专用虚拟仿真实验26刘雪芳35博士副教授授课、指导实验创新设计通信原理虚拟仿真实验27宫锦文58学士高工授课、指导实验创新设计射频及微波技术虚拟仿真实验28韦娟39博士副教授授课、指导实验创新设计数、模混合电路虚拟仿真实验29朱辉31博士副教授授课、指导实验创新设计信息安全和网络攻防虚拟仿真实验30朱畅华37博士副教授授课、指导实验创新设计信息安全和网络攻防虚拟仿真实验31王勇44硕士工程师授课、指导实验创新设计天线设计虚拟仿真实验32易运晖37硕士副教授授课、指导实验创新设计数、模混合电路虚拟仿真实验33郭万里51硕士高工授课、指导实验创新设计射频及微波技术虚拟仿真实验34齐飞35博士副教授授课、指导实验创新设计天线设计虚拟仿真实验35任爱锋38博士副教授授课、指导实验创新设计大规模数字系统设计虚拟仿真实验36邓成35博士副教授授课、指导实验创新设计集成电路芯片设计虚拟仿真实验37赵建勋40博士副教授授课、指导实验创新设计数、模混合电路虚拟仿真实验38胡建伟39博士副教授授课、指导实验创新设计信息安全和网络攻防虚拟仿真实验39饶鲜36博士副教授授课、指导实验创新设计信息安全和网络攻防虚拟仿真实验40李先锐38博士副教授授课、指导实验创新设计集成电路芯片设计虚拟仿真实验41李隐峰38硕士副教授授课、指导实验创新设计图像处理专用虚拟仿真实验42周峰32博士副教授授课、指导实验创新设计雷达技术虚拟仿真实验43张媛媛40硕士高工授课、指导实验创新设计电磁场与电磁波虚拟仿真实验44邓军36博士高工授课、指导实验创新设计数、模混合电路虚拟仿真实验45宋万杰52学士高工授课、指导实验创新设计射频及微波技术虚拟仿真实验46王新怀30博士讲师授课、指导实验创新设计数、模混合电路虚拟仿真实验47李甫30博士讲师授课、指导实验创新设计图像处理专用虚拟仿真实验48宗汝31硕士工程师授课、指导实验创新设计天线设计虚拟仿真实验49徐云学33博士讲师授课、指导实验创新设计天线设计虚拟仿真实验50谢楷29硕士副教授授课、指导实验创新设计数、模混合电路虚拟仿真实验51付少锋36硕士副教授授课、指导实验创新设计数、模混合电路虚拟仿真实验52刘靳33博士讲师授课、指导实验创新设计电磁场与电磁波虚拟仿真实验室53任俊婵47博士副教授授课、指导实验创新设计图像处理专用虚拟仿真实验54张毅32博士副教授授课、指导实验创新设计图像处理专用虚拟仿真实验55黄争30硕士工程师企业教师TI德州仪器公司56薛睿31硕士工程师企业教师ADI公司57吴枫44博士研究员/教授企业教师微软研究院58秦洪峰37博士高工企业教师中兴通信股份有限公司59刘晖42硕士高工企业教师微芯公司60张勇40硕士高工企业教师中兴通信NC教育学院61高源34学士高工企业教师华为技术有限公司62谢凯年41博士高工企业教师Xilinx公司63刘刚27硕士工程师企业教师Altera公司64张冰茹40硕士工程师企业教师中兴通信股份有限公司65庄建志43硕士工程师企业教师中兴通信股份有限公司66王新台35硕士工程师企业教师中兴通信股份有限公司67胡国智30硕士工程师企业教师TI德州仪器公司2-6虚拟仿真实验教学中心的管理体系（组织保障、制度保障、管理规范等）1.组织保障学校一贯高度重视开展实验实践教学活动，先后制定了一系列实验实践教学改革发展规划，每年的学校工作会议，实验教学都是工作中心之一。多年前学校就制定了政策强调“建设一批实验教学示范中心，吸收国内外先进的实验教学理念，发展人才的培养模式，建立起有利于培养学生实践能力和创新能力的实验教学体系，促进优质科研教学资源整合和共享，让一流的科研成果服务于本科实践教学，建立现代化的高效运行的管理机制，提高学校整体办学水平和教育质量，推进高等教育的内涵发展。”学校根据教学改革的要求，审时度势，先后制定了西安电子科技大学鼓励国家级实验教学中心成立本科生实践基地、实验室的政策，激起强烈反响，下发了依托国家级实验教学示范中心《关于成立电子信息与通信虚拟仿真实验教学中心》的文件。“电子信息与通信虚拟仿真实验教学中心”已被列入了学校《十二五规划》中，将对实验实践教学进行重点投入和指导。学校将实验中心定位为：实验教学研究的国家级重点实验室；实验教学改革的试验田；科研成果转化于本科教学的试验场；建设成果的辐射源。2.制度保障西安电子科技大学为了突显实验实践教学在教学科研和人才培养中的重要地位，培养学生实践能力和创新精神、提高学生工程综合素质、打造现代型高层次电子信息人才，从多个环节出发，制定了完备的政策。（1）为了保证中心的有序运行，学校先后制定了《西安电子科技大学仪器设备管理办法》、《西安电子科技大学设备损坏、丢失处理办法》、《电子信息与通信虚拟仿真实验教学中心实验室仪器设备使用和管理制度》等。（2）为了打造强大高效的中心师资队伍，学校先后制定了《关于实验教师队伍建设问题的几点意见》、《西安电子科技大学加强教师队伍建设的若干意见（试行）》，《西安电子科技大学关于进一步加强教师队伍建设的若干意见》、《西安电子科技大学人事调配工作暂行规定》、《西安电子科技大学工程技术系列专业技术职务评聘实施办法》、《西安电子科技大学加快师资队伍博士进程实施意见（试行）》、《西安电子科技大学在职员工申请攻读博士、硕士研究生及进修研究生课程的管理办法》、《西安电子科技大学校内特聘教授岗位制度实施办法》、《西安电子科技大学学科带头人岗位制度实施办法》、《西安电子科技大学学术带头人岗位制度实施办法》等政策措施。明确了中心主任为学科带头人岗位，在引进人才、职称评定等方面给予中心师资队伍优惠的政策。这些政策和制度强化了中心师资队伍的建设力度。（3）为了保证实验实践教学设备的合理有效利用，学校先后制定了《西安电子科技大学鼓励国家级实验教学中心成立本科生实践基地、实验室》等规范。（4）为了保证学生能够正常有序的参与实验实践活动，学校先后制定了《电子信息与通信虚拟仿真实验教学中心实验室规则》、《电子信息与通信虚拟仿真实验教学中心管理人员守则》、《电子信息与通信虚拟仿真实验教学中心学生成绩考试（考核）制度》、《西安电子科技大学开放实验室管理暂行规定》、《电子信息与通信虚拟仿真实验教学中心实验室开放管理办法》、《电子信息与通信虚拟仿真实验教学中心开放实验室教师守则》和《电子信息与通信虚拟仿真实验教学中心开放实验室管理模式》等管理文件。3.管理规范（1）规范管理。为了保障中心的高强度建设资金投入，学校制定了《关于电子信息与通信虚拟仿真实验教学中心经费的投入和使用管理方法》，《西安电子科技大学教学实验设备经费管理暂行办法》等文件。经费投入专卡专用，设备专人管理，并每年与校设备处及国有资产处进行两次对账，保障设备物、帐健全，运行良好。（2）主任负责制。主任负责电子信息与通信虚拟仿真实验教学中心的全面工作，领导中心的建设和发展。主要包括实验中心及教学改革的总体规划、发展计划与建设规划，师资队伍建设以及组织实施和检查执行；领导和组织完成中心的教学、研究和实验室任务；组织中心力量争取并支持完成国家级和省级教学改革项目；组织编写理论和实验教材，争取国家立项；组织开展与国内外高校的教学和科研融合经验交流；组织开设高水平的专业实验和科研训练项目；规范化管理，并承担科研、理论教学及实验实践教学任务。（3）顶层设计。校教学指导委员会给出总体设计思路，由国家、省级教学名师等工作在教学科研第一线的教师组成建设任务规划核心小组，对中心具体的建设目标、任务、提出详实要求，明确实践课程体系与理论课程体系之间相互的关系，参考学科建设和企业教师的意见，提出学科、科研和教学相互协同需求。对本实验中心的师资队伍、课程体系和教学改革进行精心的顶层设计和规划，绘制建设蓝图，凝练教改方向，凝聚教学队伍，引领中心不断向前。2-7虚拟仿真实验教学中心的特色与创新虚拟仿真实验教学中心特色与创新，具体表现在队伍建设、校企合作、平台建设和资源共享等；学生受益面广，起到一定的示范辐射作用。凝聚了一支教学与实验融合、真实实验与虚拟仿真实验融合、科研与教学融合的创新团队。理论课教师、实验课教师、科研教学型教师共同推动实验教学方法的改革与创新，强化虚拟仿真实验平台的内涵建设，推动教学团队整体水平的提高。强化了校际、校企联合，促进了资源共享、共管、共建模式的建立。面向现代电子技术发展，深化与国际著名电子仿真设计公司的合作，充分发挥“仿真驱动研发”作用，及时引进教学资源和理念，以保证实验教学内容与电子技术发展不脱节，缩小了“学与用”的差距，满足了社会需求。建设了虚实互补、虚拟拓展、科教互通、突出网络共享特色的虚拟实验教学平台。突出网络信息化建设，搭建网络化虚拟仿真实验平台，实现真实实验不具备或难以完成的教学功能；突出网络共享特色，提出并建立网络课程新模式；科研与教学互促互进，有效形成教学科研一体化共享平台。贯彻了现代电子设计理念和方法，“仿真驱动研发”，提高人才培养质量。以虚拟仿真实验室为平台，讲授现代电子设计方法、流程和工具，强化软件仿真设计能力，培养了大批新一代电子设计人才。3.资源共享3-1目前教学资源共享的范围和效果目前教学资源共享的范围基本限于实验室局域网、校内局域网，个别资源可以在广域网络中共享，已经实现虚拟仿真实验室的全面开放和共享。共享的范围主要受限于现有的软硬件条件，主要是软件的许可和对网络的支持。在采用商业软件作为虚拟仿真内核的时候，必然受到其权限的限制，难以达到更大范围的共享。在使用自主研发的虚拟仿真资源时，实验开发的教师往往不具备网络相关背景和知识，开发的实验仅仅适合于单机运行。针对这一情况，已经在网络实验平台上做出了构想和改进，使平台能够后台管理网络通信、资源管理和进程管理等问题，帮助实验教师更好的开发运行虚拟仿真实验，而摆脱网络等技术细节的限制。同时，积极探索网络访问使用商业软件的模式和方法，与企业一起建立远程教学平台，开发软件部分权限，实现资源共享。另外，作为独特的共享工作，学校虚拟仿真实验教学中心正在开发“口袋实验室”，即手机平台的网络共享资源建设，希望达到任何时间、任何地点、任何人都可以进行虚拟仿真实验的效果。3-2进一步实现共享的计划与安排（1）建立校园范围内的虚拟仿真实验教学资源共享通过教学条件保障建设和校企合作，获得实验教学用虚拟仿真软件的校园范围内的合法使用许可授权，可在电子电气类学科的涉及电磁场、电路等基础课的实验课中实现软件资源共享；（2）建立虚拟仿真实验教学的课程资源在线共享；（3）开设在线虚拟仿真实验课程，可用于远程教学；（4）建设网络支持平台，实现对网络共享的良好支持；（5）“口袋实验室”建设。其中，前三条基本可以在年内完成；对于平台的升级预计明年上半年可以完成，届时多数教学资源将可以实验网络远程共享，达到更好的辐射效果。“口袋实验室”也将在明年内完成，并使用。4.条件保障4-1基础条件（仪器设备配置情况、环境与安全、运行与维护等）1．仪器设备配置情况学校每年按实验中心所承担实验量的比例核拨经费，并逐年增加，用来更新实验设备。近五年投入给实验中心的设备费约1280万元，保证每年有15%以上的仪器更新以及虚拟仿真软件购置与更新。同时与企业合作，近五年企业捐赠给中心的实验平台以及虚拟仿真软件等价值约500万元。这些都保障了实验中心的建设以及良好运行，保障了实验中心的可持续发展。实验中心仪器设备及实验平台等由中心统一调配，跟踪设备运行使用状况，杜绝了实验设备重复购置和闲置现象。在保证实验教学的前提下，实验中心的仪器也为本校科研和社会提供服务，特别是用于基础虚拟仿真实验的虚拟仪器套件，也允许学生借用，在宿舍利用网络开展虚拟实验，从而大大地提高了设备的利用率，其利用率达98%以上。实验中心仪器设备共6467台，固定资产总价值7548.79万元。部分基本仪器和虚拟仿真软件见下表：部分基本仪器仪器名称数量购置时间原值（万元）频谱分析仪202010年-2012年130.00各种示波器4052009年-2013年202.50误码分析仪212011年14.28各种信号发生器（含超低频、高频、微波）4102007年-2012年212.41实验板、实验箱2002011年41.65矢量网络分析仪102011年-2012年102.00软件12001年-2009年174.10各种电源4002000年-2011年44.40计算机16712000年-2011年926.35测量表1652000年-2006年28.98光纤通信实验装置142002年21.00仿真器、开发平台172002年-2010年18.06GPS接收机22003年0.18编程器42004年0.98波分复用传输系统1