互聯網+虛擬仿真技術在通信類課程教學中的應用研究

張生軍

摘 要：本研究將以建構主義學習理論為理論和混合型，積極探索，構建虛擬仿真教學模式。通過對“通信電子線路實驗”調查分析，開發適合高頻電路學習的在線仿真軟件，制定出具體的教學方案，并且應用在新學期的教學過程中，通過理論分析和實際的教學活動，探索出虛擬仿真教學在專業課程中的最佳應用辦法。

關鍵詞：互聯網 虛擬仿真技術 教學 研究

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）04-0-01

一、現狀與背景

作為高校的通信類專業，在教學過程中需要學生掌握很多技能。但是，實驗設備是有限的，這就需要我們探索新的教學方法。

如通信電子線路實驗中高頻小信號調諧放大器實驗，學校擁有通信電路實驗箱設備，學生在試驗箱上完成本實驗的全部內容。學生通過連接線，將實驗箱上的集成電路板各個模塊之間連接起來，組成正確電路，通過調節輸入信號，在示波器上觀察高頻小信號調諧放大器的放大波形效果。由于實驗設備部分老化，部分線路連接之間存在接觸不良和實驗環境的問題，往往得不到較好的實驗結果，同時實驗箱實為封裝好的集成電路，并不利于學生對電路組成和其工作原理的認識和理解。而虛擬仿真實驗能夠在一定程度上彌補這些不足。

二、仿真系統架構

1.整體架構

系統有在線仿真實驗室云平臺作為支撐系統，具有支持多終端登錄、多用戶并行仿真實驗、成績自動評定和常見錯誤自動建庫等功能。

2.分級評分

以下為“高頻電路原理”課程中“正弦波信號發生器”實驗電路原理圖，項目中將針對不同的目標對該實驗進行虛擬仿真實驗設計：

該系統針對不同學習目標的水平等級，系統將所有實驗根據難易和所需知識的水平，分為L1、L2和L3三個實驗等級：

（L1）入門級實驗（參數級）：學生進入本實驗，選擇初級，平臺會為同學呈現出完整的實驗仿真電路圖，但是此電路圖會缺失部分關鍵器件參數，學生需要在了解大致電路原理的情況下填寫正確參數，電路才能正確仿真得出結果。

在填寫參數過程中，若出現錯誤，系統會返回相應的錯誤信息供學生參考修正參數。

（L2）中級實驗（模塊級）：中級實驗階段，平臺會為以電路模塊的形式提供給學生，平臺事先為各個模板設定好相應的連接規則，學生需要在掌握電路原理的情況下，將各個模塊以正確的方式連接，最后電路功能才能正確實現。

（L3）高級實驗（功能級）：通過完成初級、中級實驗以解鎖高級實驗難度。我們在高級中僅提供元器件學生根據自己的構思進行電路的設計。在高級實驗難度中，學生可以擁有更高的自由度，平臺為學生提供電路組成元件，學生通過靈活應用所掌握的知識，自己拖動組件，在仿真模擬的PCB板上組建完整的實驗電路，可以在電路中加入自己的設計和想法。

平臺為學生在平臺上所完成的實驗難度等級來評定實驗得分，當然等級越高實驗分數也會越高。

3.實施方案

在實驗開始環節，通過用戶自動注冊，建立用戶學習檔案，進而實現全程輔助學習和薄弱環節強化，具體如下：

在實驗開始前，借助虛擬實驗平臺，對每個實驗的任務和目標進行展示，包括通過大數據分析獲得的已使用難度，使學生對要做實驗有一個直觀的認識；

在實驗過程中，通過所設定的相關問題的回答，使學生掌握相關電路、參數的特性，同時，在平臺展示與所考核知識相關的知識點，實現知識的擴展和深入學習；

實驗后，系統對實驗結果進行自動評估，并對用戶知識的掌握程度和興趣知識點進行記錄，作為學習水平評估和下一步學習的依據。

結論

本項目的研究成果可以推廣到其他專業的教學中，而且擴展性強，可以根據教學需要，靈活添加實驗器材、教學軟件和典型教學情境，不會因為科技的進步和企業的發展而落后于企業的需求。