馬洪華+丁巖巖

摘要：隨著時(shí)代的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展，對(duì)此，我國(guó)教育部門(mén)根據(jù)這種情況開(kāi)展了新一輪教育改革工作。在電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入虛擬仿真技術(shù)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要發(fā)展趨勢(shì)。虛擬仿真技術(shù)具有開(kāi)放性、靈活性的特點(diǎn)，將實(shí)際與理論結(jié)合，提高實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量與效率，同時(shí)也是我國(guó)未來(lái)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革主要發(fā)展方向。本文對(duì)虛擬仿真在電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)；應(yīng)用

TP391.9；TN0-4；G642

一、虛擬仿真技術(shù)的概念與優(yōu)勢(shì)

虛擬仿真技術(shù)在電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用主要有兩種方面：虛擬儀器技術(shù)和仿真。最早虛擬儀器這個(gè)概念是由美國(guó)儀器公司提出的，其主要含義就是“軟件就是儀器”通過(guò)對(duì)應(yīng)的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)儀器的主要功能。在使用過(guò)程中利用LabvIEW編寫(xiě)虛擬的儀器面板，將各種數(shù)據(jù)信息采集設(shè)備和軟件的仿真平臺(tái)搭建出一個(gè)不同的仿真系統(tǒng)。仿真則是利用模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)電路環(huán)境與電路過(guò)程中進(jìn)行模擬，得到真正實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程。虛擬仿真技術(shù)的核心內(nèi)容就是將虛擬與實(shí)際結(jié)合，從而達(dá)到最佳的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。同時(shí)，在虛擬仿真技術(shù)在使用過(guò)程中有以下幾種優(yōu)勢(shì)

（一）節(jié)約成本

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式創(chuàng)新中需要不斷的增加各種教學(xué)儀器設(shè)備，增加教學(xué)成本，而且要想進(jìn)行實(shí)驗(yàn)只能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)更好的解決了這些問(wèn)題，在教學(xué)過(guò)程中只需要具備仿真軟件計(jì)算機(jī)就能在任意地點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，方便教師教學(xué)。

（二）理論與實(shí)際結(jié)合，激發(fā)學(xué)生興趣

虛擬仿真技術(shù)可以將虛擬與實(shí)現(xiàn)結(jié)合，學(xué)生在接受新知識(shí)時(shí)還鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容以更直觀的形象展現(xiàn)出來(lái)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率。

（三）實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的統(tǒng)一性和可恢復(fù)性

在使用虛擬仿真技術(shù)時(shí)，可以將多門(mén)課程實(shí)驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)一，并為學(xué)生提供一個(gè)設(shè)計(jì)、原型、科學(xué)、發(fā)布的應(yīng)用平臺(tái)，這樣不會(huì)丟失原有的實(shí)驗(yàn)信息，還會(huì)完成從原型設(shè)計(jì)到系統(tǒng)部署之前所有工作，從而將虛擬教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際教學(xué)實(shí)驗(yàn)的理論、知識(shí)更好的結(jié)合起來(lái)。

（四）教學(xué)內(nèi)容的靈活性與創(chuàng)新性

虛擬仿真技術(shù)不同于其他試驗(yàn)箱數(shù)量固定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在使用其技術(shù)時(shí)還會(huì)根據(jù)不同的需求搭建出一個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)電路，讓學(xué)生更直觀的了解教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)還有利于教師開(kāi)展一些綜合性與設(shè)計(jì)性的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

二、虛擬仿真技術(shù)在電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

隨著電子技術(shù)快速發(fā)展以及教學(xué)內(nèi)容不斷的更新，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已經(jīng)跟不上社會(huì)的發(fā)展，其中還存在著一些不足，虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)將實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行全新的完善，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。電子電路課程是電子類(lèi)專業(yè)必修課程，其中包括了：電路分析、模擬器電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)。在這三門(mén)課程中虛擬電子技術(shù)被學(xué)生們認(rèn)為是一個(gè)難度最大，理論性較強(qiáng)的的一門(mén)課程。一般來(lái)講，虛擬電子技術(shù)是與教學(xué)理念同步，有時(shí)也會(huì)落后于教學(xué)課堂。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的電路理論不夠了解，對(duì)實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題還沒(méi)有特別清楚，因此，對(duì)于多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一旦出現(xiàn)問(wèn)題找不到任何的突破點(diǎn)，從而降低學(xué)習(xí)興趣。在虛擬仿真技術(shù)中以二階段有源低通濾波器為主的教學(xué)實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生加深對(duì)知識(shí)的了解，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦能力。

（一）二階有源濾波器的仿真實(shí)驗(yàn)

在虛擬仿真技術(shù)中，常用的仿真軟件有：Multisim、Pspice、Proteus等。在此，本文對(duì)Multisim在虛擬仿真技術(shù)中的使用以二階有源濾波器電路進(jìn)行了仿真。該技術(shù)操作簡(jiǎn)單容易上手，它在使用過(guò)程中具有非常多的元器件、虛擬儀器，它的功能強(qiáng)大，在使用過(guò)程中還為學(xué)生提供專用的萬(wàn)能表、示波器等常用儀表設(shè)備，而且還為學(xué)生提供了虛擬仿真技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)分析儀、頻譜分析儀等儀器設(shè)備。二階有源濾波器在教學(xué)過(guò)程中具有仿真的電路圖，只需要在使用時(shí)輸入信號(hào)頻率和幅度，就可以通過(guò)濾波器的示波器進(jìn)行觀察，并讓學(xué)生做出總結(jié)。同時(shí)，在使用時(shí)還可以利用波特圖測(cè)試儀，設(shè)定使用頻率的反問(wèn)，保證學(xué)生可以更加直觀的觀看到二階有源低通濾波器的頻率響應(yīng)線，學(xué)生在上課過(guò)程中就可以通過(guò)幅頻特性曲線找到濾波器的頻率。這樣，學(xué)生就可以搭建出一個(gè)更為實(shí)際的電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而總結(jié)出自己所得結(jié)果，并于教師交流。

（二）二階有源濾波器的實(shí)際電路測(cè)試

NI的ELVISⅡ是一個(gè)將軟件與硬件相結(jié)合的一套虛擬仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ健Ｋ闪?2種常用儀器，在使用過(guò)程中不需要任何的編程，同時(shí)還方便學(xué)生觀察。NI的ELVIS在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以通過(guò)USB與PC進(jìn)行連接，方便學(xué)生調(diào)試。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中只需要將電路在原型實(shí)驗(yàn)板上進(jìn)行連接，之后在通過(guò)對(duì)應(yīng)的儀器觀察軟面板，再通過(guò)計(jì)算機(jī)輸入、總結(jié)就可。同時(shí)還可以測(cè)試一些相關(guān)數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以大件二階有源濾波器的實(shí)際電路圖，在函數(shù)信號(hào)上發(fā)設(shè)定相應(yīng)的信號(hào)，并在示波器的軟軟面板上仔細(xì)觀察總結(jié)。所以，在Multisim在使用中可以更好的觀察仿真波形與實(shí)際電路波形，便于學(xué)生更好的了解實(shí)驗(yàn)新知識(shí)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中只需要把重點(diǎn)放在電路的連接上，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析，而且還不需要反復(fù)測(cè)試，在一定程度上提高了實(shí)驗(yàn)的效果，同時(shí)還提高了教師的教學(xué)質(zhì)量與學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

總結(jié)：電子類(lèi)學(xué)科是一個(gè)與信息技術(shù)緊密結(jié)合的一門(mén)學(xué)科，在信息技術(shù)發(fā)展的同時(shí)還為自身注入了全新的活力。虛擬仿真技術(shù)在電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中。需要結(jié)合科學(xué)理論對(duì)學(xué)生進(jìn)行教育，不斷的培養(yǎng)學(xué)生懂理論、實(shí)踐能力超強(qiáng)的高素質(zhì)的基本要求，并為社會(huì)的發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)。虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)，成功彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的不足，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。本文對(duì)虛擬仿真在電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的研究，文中存在著一定的不足，希望專業(yè)人員加強(qiáng)對(duì)虛擬仿真在電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用的研究。