電子虛擬實驗與真實實驗的互補性分析

胡祥敏

虛擬實驗使用計算機作為輔助設計軟件與仿真軟件，實驗中應用到的器材都是虛擬化的，但真實實驗則是依靠真實器材完成的。虛擬實驗與真實實驗互補，才能發揮各自優勢，達到虛實結合、優勢互補的目的。

【關鍵詞】電子 虛擬實驗 真實實驗 互補性

作為一個工程技術人員，需要掌握計算機輔助設計技術以及相關設計技術，這是對實際工作能力的一種衡量。虛擬實驗使用計算機作為輔助設計軟件與仿真軟件，實驗中應用到的器材都是虛擬化的，但真實實驗則是依靠真實器材完成的。虛擬實驗與真實實驗能發揮各自優勢，達到虛實結合、優勢互補的目的。

1 RC積分電路實驗

驗證理論的主要內容是精確獲得每一時刻實驗數據與波形，同時也是理解程度加深的關鍵。電子真實實驗中，儀器儀表功能限制僅能獲得穩定數據與穩態波形；但是在電子虛擬實驗中則可以使用電子電路設計或者仿真軟件獲得任一一個時刻的數據變形波形，還能從這些波形中獲得某一瞬間數據。比如，在RC積分電路是實驗過程中，如果電路輸入了波形信號電壓，則在真實實驗當中能夠獲得圖1（a）穩態積分波形；虛擬實驗下，不僅能得到圖1（a）波形，還能得到圖1（b）穩態積分波形。

在進行正弦波振蕩電路實驗過程中，能夠獲得圖2（a）穩態振蕩波形；但在虛擬實驗下，還能獲得圖2（b）穩態振蕩波形。

2 實驗進度方面的互補

電子實驗過程中，真實實驗電路連接與測量需要發揮很長時間，但虛擬實驗只需要在計算機上進行電路實驗，連接虛擬儀表就能進行仿真模擬，能夠使數據測量與波形更快得出，使實驗靈活度提高。在電子實驗中使用虛擬實驗能夠實現虛實結合。例如，為了使實驗時間減少，會將很多定律實驗放在一起驗證，安排2～3個課時。這樣一來，實驗內容增多，很多學生不能按時完成實驗操作。但是將部分實驗放在虛擬實驗中完成，則可以將真實實驗時間減少，確保在規定時間內完成所有實驗項目。再比如，在模擬運算電路實驗過程中，可以使用相同比例運算法、加法、減法、微積分運算法等。出于實驗內容考慮，比例相同的運算能夠在真實實驗中完成，其他內容則可以放在虛擬實驗中完成。再例如，為了在2～3節課中完成全部實驗，會將門、非門邏輯功能測試作為主要內容。

3 實驗安全與實驗成本的互補

電子真實實驗中應用電子元件與儀器儀表開展實驗，都運用實際電源，如果出現操作不良會出現元件儀表受損或者故障。比如，單相交流電路或者三相交流電路繼電接觸實驗中，使用350V或者220V電壓，將其作為交流電源使用，稍有操作不良的情況就會發生觸電危險。再比如，某一元件電流實驗中，如果失誤將電流表與萬用表并聯在一起會使萬用表損毀。由此，電子實驗中使用虛擬實驗能夠減少發生儀表損壞的危險，防止出現人員傷亡或者事故，將實驗安全性提高。由此可見，電子元件與儀器儀表損壞將造成電子實驗成本增加。此外，電子真實性實驗也會影響到這些設備或者儀器的使用時間，降低使用壽命，由此，部分危險性實驗可以使用虛擬性實驗替代，從而將報廢率與實驗成本降低。

4 結束語

本文主要對電子虛擬實驗與真實實驗互補性進行了分析，表現了電子實驗需要充分利用互補性與虛實結合特征，加深學生對理論的理解，節省實驗時間，提高實驗效率。

參考文獻

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作者單位

廣東科學技術職業學院 廣東省珠海市 519090