分析虛擬仿真技術在電子技術課程教學中的應用研究

摘 要：伴隨著計算機技術水平的不斷提升，電子設計自動化的技術也得到了很快的發展，憑借著界面簡約、功能強大、容易學習等幾大優點，在各類院校的教學實踐中得到了廣泛的運用。利用虛擬仿真技術的實驗平臺，構建起電路并進行參數高速測試，通過對動態波形的結果分析，可解決在課堂中理論過于無趣的情況，達到有效學習的目的。

關鍵詞：EAD；虛擬仿真；電子技術

最近這些年，各大職業院校都設立了應用電子技術專業，其目的是要培養出符合市場需求的電子類技能人才。此專業課程內容廣，包括智能電子產品設計和開發、生產工藝管理等。特別是伴隨著智能家電和網絡技術的發展，在教學中要加大對學生電路設計開發以及檢測能力的培養，在教學環節中要求加大重視實際操作的力度。

應用電子技術專業的主要課程有一半以上包含著實際操作的內容，如，《模擬電子技術》《電子產品工藝》等?？蓪嶋H情況是因為專業的實驗室建設需要投放過高的費用，且損耗過大，幾年后就難以滿足基本的需求。而且普通院校很難滿足高端儀器的運用，這樣就導致學生沒有辦法體會到電子專業的專用設備。同時，專業的基礎課程理論性強，對比較抽象的理論知識要借用直觀實驗理解，所以在教學過程當中要采取教學、實際操作一體的形式，相互補充。面對簡單的實際操作條件，怎樣才能解決這一問題呢？伴隨計算機技術的發展，各種虛擬的仿真軟件由此產生，在一定程度上解決了這一問題，對教學效果的提高有了很大幫助。

把虛擬仿真技術和多媒體技術應用在相關專業課堂的教學中，用虛擬實驗室、動手實際操作結合的方法，把基礎知識中一些不好理解的知識用圖形和測試的結果形象表達，讓學生可以更容易理解，而且虛擬實驗靈活性大，同時趣味性也強，學生學得比較主動，可讓教師與學生從理論推理中分離出來。

一、虛擬仿真技術在電子技術教學課程教學執行的重要性、可靠性

1.電子技術的課程特點

電子技術是電報工程和自動化專業與其他相關專業的主要課程，是和電子、控制技術、電氣融合成一體的。其課程包括以下幾種特征：

（1）教學理論性過強，波形的變化分析復雜，而且課程教學的內容比較單一、枯燥，讓學生學習的時候大多會感覺不好理解。

（2）系統模式化特點非常鮮明，模型參數變化也非常明顯，實驗項目相對而言是獨立存在的。

（3）項目設計綜合性比較強，同時技術的應用也非常廣，實際開發的案例是成熟的。

從上述的幾個特點分析，在教學中采用仿真教學和實驗教學有機結合的方法，把單一、無趣的理論教學方式變成靈活項目的一體化教學，可有效提升學生對系統模型的理解，提升學習興趣與教學的質量，促進專業教學的創新。

2.虛擬仿真平臺選用

因為課程比較系統化，理論分析也比較復雜，在虛擬仿真平臺的選用上，matlab仿真平臺是最佳選擇，而且此軟件具備以下幾個優點：

（1）matlab的計算功能非常強大，而且運算速度也非?？欤瑢τ谡n程教學的快速仿真是非常實用的。

（2）matlab可提供兩種仿真形式：①為編寫代碼文件進行仿真；②仿真集成環境Simulink是實體的圖形化仿真，效果非常直觀。

（3）對于Simulink的仿真平臺來說，除了可提供實體圖形化模型以及仿真儀器外，還提供專門電氣系統模型，雖并非真實的物體，但具有實際物體的特征和屬性，有非常高的實用價值以及成本不高的優點，仿真結果可和實驗數據進行比較、分析。

基于上述特點，在電子技術的課程教學中，對matlab軟件進行靈活運用，與實驗的項目設計和認證一起配合使用，可以有效促進此課程的教學質量，并取得良好的教學效果。

3.將虛擬仿真融入電子科技教學的可靠性

（1）伴隨科技的不斷發展，最近這些年，很多學校的教學條件都得到了相應的改善，課堂教學當中普遍運用多媒體進行教學，同時也具備使用計算機仿真進行演示實驗的硬件條件。而在課堂教學過程中，教師可以更多運用虛擬仿真軟件對實驗進行演示教學，解決之前電子技術課程因設備所限而無法實驗的問題。在教學當中，只要是和具體電路有關的內容都可以運用相應軟件中的虛擬儀器、波特圖儀、數碼顯示器等，用多媒體進行直觀教學，有效提升了課堂教學的質量。

（2）伴隨著計算機技術的快速發展，電子類專業的很多實驗室已有了相關的計算機設備，有了開發虛擬仿真技術的條件。對一些學校來說，電子信息類專業中已有網絡技術、數字信號處理等實驗室配備了相關的微機。同時，在微機上安裝EWB、protel等虛擬軟件，可進行電子線路設計和仿真。

伴隨計算機的普及，很多學生有了自己的電腦，如果在他們的個人電腦中也安裝相應的軟件，就可以在自己的電腦上實現多功能電子實驗室。學生課后可通過虛擬實驗重新復習在課堂上所學過的理論知識，同時，可隨時進行相應的實驗設計。

二、虛擬仿真在電子技術課堂、實驗教學中的應用

1.將虛擬引進課堂，提升課堂教學效果

之前理論與實驗課都是分離的，理論課教學都是一些原理、公式推導，教學中學生很難去理解。為了提升教學效果，需演示實驗的配合。但這樣做演示實驗要花費很多的時間，而且一些需要用到的儀器還要往教室里搬，在使用的過程中非常不方便，同時在演示的操作過程中，所用的時間過多，大大影響了教學的進度。所以在實際的教學當中，基本沒有教師去運用，一般只是對理論進行單純的講解，因此這種教學方法效果很不好。

如果將EWB等電路設計和仿真軟件虛擬實驗功能引入課堂，可以創新教學的方法。在分析電路的時候，教師可根據所用軟件中的虛擬儀器，運用多媒體進行演示，把抽象的概念進行直觀化的處理。像這種直接將實驗帶入課堂的教學方式，既生動又活潑，學生可以一直保持較高的學習興趣，加深了記憶與理解，極為有效地提升了課堂教學效果。

2.開設仿真實驗，改革實驗教學方法，提升實驗教學質量

電子技術課具有很強的實際操作性，理論、實際要有機結合才能更好地學習此課程。之前的實踐環節主要是上實驗課，實驗的內容也是驗證實驗的，主要是學生根據教材中的步驟，一步步進行操作，只有動手沒有動腦，設計與綜合類的實驗較少。設計與綜合性的實驗對學生而言有難度，設計出的電路錯誤比較多，且因為實驗室開放和管理跟不上要求，一般要求學生在一定的時間內完成相關任務，實驗成功率不高。

實際上，可以使用EWB等電路設計和仿真的軟件，在電子技術實驗課中選取具有代表性的課題，增設一些虛擬實驗，發揮虛擬實驗節約時間、安全的優點，解決之前實驗領先儀器的問題。由此可見，仿真實驗具有研究性的學習特點，對于提升學生電子線路的設計水平和創新能力都有非常大的幫助。

借用對電路仿真結果分析可讓學生更好地理解理論方面的教學，掌握好教學中的重點、難點，改變當前專業課程中教學的單一方式，有效提升教學效果。特別是對應用電子技術專業的幾門專業基礎課程，引入虛擬仿真實驗更是對于教學起到了非常明顯的改善作用。

參考文獻：

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[2]黃荷英.基于Multisim電子仿真軟件的電路設計與研究[J].現代電子技術，2012（16）.

編輯 郭曉云