虛擬仿真技術在電子信息類專業的教學探索研究

成世龍

摘 要：近些年來，虛擬仿真技術在電子信息類專業教學中的應用日趨深入。利用虛擬仿真技術，有助于促進課堂教學理論與實踐的有機結合，提升電子信息類專業教學的效果，充分調動學生的主觀能動性，因此，其已成為電子信息類專業教學改革的重要方向之一。本文結合虛擬仿真技術在教學中的應用優勢，結合實例探討電子信息類專業教學中虛擬仿真技術的應用。

關鍵詞：虛擬仿真技術；電子信息類專業；教學

虛擬仿真技術，是一種借助于計算機進行圖形處理，實現圖像再現的方法，將其引入電子信息類專業教學中，有助于提高教學質量與學生興趣，拓展學生的知識面，豐富課堂的教學內容，培養學生的應用創新意識與能力。

一、虛擬仿真技術及其在電子信息類專業教學中的應用優勢

虛擬仿真技術在電子信息類專業教學中的應用，主要體現在兩個方面，一是虛擬儀器，二是仿真。其中，虛擬儀器利用“軟件即儀器”的思路，借助于虛擬仿真軟件，實現了一系列儀器的功能。仿真是指借助于模型開展電子信息類實驗，通過仿真軟件等的模擬功能，模擬實驗環境與過程，達到教學實踐與理論相結合的目的。

虛擬仿真技術在電子信息類專業教學中的應用，改變了傳統的以教師為中心的單項輸入式教學模式，通過指導性的虛擬實驗設計與自主學習活動設計，增強了學生的主體地位，最大化地節約實驗教學成本，打破了時空的限制，可在任何地點、任何時間進行電路仿真，便于利用便攜式硬件及虛擬儀器驗證仿真結果，極大地提升了實驗效果。學生可以借助于虛擬仿真技術迅速完成實驗，避免了大量枯燥的反復操作，提升了教學實驗測量、顯示精度，節約了該環節所需時間，為學生提供了更多實驗探索設計的機會，同時，還確保了實驗過程的安全性。

二、電子信息類專業教學中虛擬仿真技術的典型應用

1.Multisim軟件

該軟件是NI公司所研發的一款專業化電子仿真軟件，具有操作簡便、易上手等優勢，其元器件十分豐富，而虛擬實驗儀器更是功能強大，不僅提供了萬用表、示波器等多種常用儀器，還兼具虛擬網絡分析、頻譜分析等功能，操作方便。該軟件在電路類課程中的應用十分廣泛，由于通信電子線路課程具有較大的難度，理論知識過于抽象，因此，理論教學無法使學生深刻地理解。若想采用專業化通信設備，就要投入龐大的資金，這也是很多學校無法承擔的，因此，可以借助于虛擬仿真軟件模擬實驗過程。

例如，在講解調制解調器時，為了幫助學生理解三種調制，可以利用Multisim軟件進行二極管橋型調幅電路的繪制，借助于“虛擬示波器”XSC1，就調幅信號所觀測到的波形進行展示，這樣學生可以清晰地看到波形變化與調載幅度變化保持一致，頻率、相位并沒有發生變化，學生可以對任意參數進行修改，并對波形變化規律進行觀察，無需擔心會對測試儀器造成破壞。利用該軟件幫助學生學會如何使用虛擬示波器，再碰到實物示波器時，學生就能從容地操作了。

2.Proteus軟件

該軟件包括ISIS、ARES兩個軟件，其中，ISIS是一款電子系統仿真軟件，能夠對模擬、數字、模數混合電路進行仿真，并對微控制器系統及其電子元器件進行仿真，實現了軟硬件的充分結合與實時仿真。以單片機課程中的LED點陣為例，其雖然結構較為簡單，但加上驅動電路，要想使學生理解其顯示原理仍較困難。可以利用Proteus軟件，繪制8×8點陣電路圖，點陣行采用74LS245作為驅動，由P2口進行控制，點陣列由P1口進行控制，并動態顯示出來，再將源代碼裝入單片機，即可實現模擬仿真。采用該軟件仿真極大地調動了學生的興趣，便于其更好地理解LED顯示原理。

3.MAX+plus II軟件

該軟件包括設計輸入、處理、校驗、編程下載等四大部分，提供諸如VHDL、AHDL等多種硬件設計的輸入語言功能。該軟件為硬件編程提供了條件，實現了硬件的在線升級，可以根據自身需求設計出獨一無二的集成電路，因而在數字電子技術課程中有廣泛的應用。例如，在設計一位全加器時，包括三種輸入ain、bin、cin和兩個輸出sum、cout，通過繪制其內部原理圖，軟件可自動生成全加器邏輯符號，并對其邏輯波形進行觀察。通過對波形時序關系進行分析，明確所設計全加器是否存在錯誤，是否需要修正。若無問題，可以選擇菜單中的芯片型號，如選取EPM7128SLC84-15芯片，并對管腳重新加以分配、定位，將編程進行下載，完成操作過程。

三、結語

如今，虛擬仿真技術已經成為創新型電子信息類專業人才培養的必要手段。通過虛實結合、虛實互補模式，提高學生綜合應用、工程實踐與創新的能力，同時，實現了電子信息類專業教學資源的開放化與深度共享，全面提高電子通信類專業的教學效果。

參考文獻：

程思寧，耿強，姜文波，占永寧.虛擬仿真技術在電類實驗教學中的應用與實踐[J].實驗技術與管理，2013，21（7）：213-215.

基金項目：2015年度廣西職業教育教改項目、基于虛擬仿真技術的電子信息類專業實訓體系的研究與建設。