虛擬仿真技術在“電子技術”課程教學中的應用

梁忠炎

摘 要：本文首先分析了電子技術課程教學現狀，其后闡述了虛擬仿真技術的優點及應用的必要性，最后提出了虛擬仿真技術在“電子技術”課程理論教學和項目教學中的應用。

關鍵詞：虛擬仿真技術；電子技術；課程；教學；應用

一、電子技術課程教學現狀

電子技術從一定意義上而言，屬于綜合類學科，其難度是電類專業課程中最難的，但是由于課程教學的對象主要為中職學生，學生的整體素質不高，缺乏扎實的文化理論知識，實踐能力較差，因此在開展課程教學活動時，通常會不自覺的將重心偏向實踐教學。但是，在實操教學開展過程中，在對電子電路進行研究分析時，各種電子元器件都具有一定的非線性特征，加之整個線路的復雜性，導致實踐操作訓練的結果缺乏可靠的依據，如果僅僅根據波形的顯示進行衡量，是無法對電路的正確性進行科學的檢測的。另外，在教學過程中，對電路的測量以及相關活動的開展都是采用220V的高壓電，有一定的安全隱患。久而久之，學生在進行項目實訓時沒有深刻理解到其中的意義和內涵，對理論知識無法更好地理解，也不知道實訓的結果是否正確，一旦發生故障，學生也無法對故障原因進行排查，容易導致學生失去對電子技術的興趣，甚至產生厭煩的情緒。

二、虛擬仿真技術的優點及應用的必要性分析

隨著科學技術的不斷發展和進步，計算機技術逐漸被廣泛運用于社會的各個領域，虛擬仿真技術作為一項實驗研究型技術，被運用于各個階段的教學事業中。虛擬仿真技術得到廣泛推廣和靈活運用，主要是由于其具有極大的優勢和特點：第一，開展實踐教學的硬件設備設施要求不高，不需要專業的設備，普通計算機就能滿足實驗需要；第二，實驗所需的電壓電流要求不高，不涉及到過高的電壓，實驗過程安全可靠；第三，整個實驗過程很短，結果清楚，并且系統能將結果及時有效的反映在計算機中；第四，針對故障，能夠及時進行排查分析，找出故障點，并且對其的實驗修改只需要在仿真環境中對相關元器件進行修改。

根據虛擬仿真技術的相關特點和優勢可以看出，將虛擬仿真技術充分運用于電子技術課程教學是非常有必要的，能夠在一定程度上提升課程教學的質量和教學效果。在實際生活中，開展虛擬仿真技術的相關軟件主要有：Matlab，Pspise，Saber以及MuItisim等等。虛擬仿真軟件的層出不窮，為電力電子技術的發展和進步，相關系統設施的完善提供了高效的手段和策略，并且簡化了相關的操作流程，縮短了試驗時間。其中，Matlab軟件由于其功能效果突出顯著，能夠滿足電力系統分析、電路檢修管理等等多方面的需求，其界面友好，側重于模塊化建設，從而受到了大多數人的喜愛。

三、虛擬仿真技術在“電子技術”課程教學中的實踐應用

（一）虛擬仿真技術的教學演示功能在理論教學中的應用

一切實踐教學活動的有效順利開展都必須以理論知識為基礎，因此，在實踐教學活動開展之前，學生必須對電子電路的基本結構和相關模型進行熟練的掌握，這也是開展項目教學的前提和基礎。虛擬仿真技術在理論課程的教學中，波形的測量和分析研究是課程開展的重點內容，也是難度最大，學生最難以掌握的致使內容。如何將抽象的知識轉變為形象直觀的內容，是當前教師應當思考和關注的問題，也是課堂教學的重點和難點。如果將理論知識的教學融入到虛擬仿真技術中，能夠幫助學生對知識更好地理解和掌握，建立起形象生動的知識模型。

例如，在對“三相橋式全控整流電路”的相關知識進行教學時，不管是理論知識還是波形圖的分析研究都是非常復雜的，如果沒有正確有效的引導，學生是難以了解并掌握的。以Matlab為主要軟件進行推導，在集成環境中建立起科學的電路模型，在系統中設置相應的參數范圍和標準，主要包括：三相電源、整流變壓器、多功能橋式整流電路、三相電壓電流測量、RMS、負載R、控制角a等等，對虛擬仿真方法進行有效的設置，相關使用人員只需要打開運行開關，就能實現虛擬仿真的效果。

（二）虛擬仿真技術的系統建模與仿真功能在項目教學中的應用

項目教學法是電子技術課程教學開展的主要教學模式和教學方法，也是課程開展的核心和重點，能夠幫助學生在一定程度上快速掌握相關知識和技能，不斷提升其綜合素質和專業能力。對于虛擬仿真技術的運用步驟進行設計，可以按照以下程序：課程教學項目的提出-系統分析與建模-模型仿真-仿真測試-撰寫報告-虛擬仿真實驗室建設進行，這也是非常標準的虛擬仿真模式，層層遞進，幫助學生不斷優化其路線設計能力，充分發揮出虛擬仿真技術的功能和作用。

例如，在開展“交流電機速度反饋調壓調速系統的仿真設計”的相關教學時，教師首先可以對項目的開展提出相應的要求和規劃，明確項目中各項參數的設定，運用Matlab軟件，讓學生獨立創設出系統模型，并且進行有效的仿真測試。在這個過程中，不斷對相關函數和速度進行控制，從而尋求最優的狀態。學生通過對模型的建設和分析，編寫完成項目報告，不斷完善相關實驗室。

虛擬仿真系統的模型建立與實際系統的運轉基本上是一致的，相關使用者不需要再次對其進行編程設計，也不需要對電子電路進行推導，就能夠得到較為準確合理的實驗結果。通過對結果的對比分析，能夠找出虛擬仿真系統的不足之處，并且進行有效的改進，或者是及時對相關參數和速度進行調整，以求達到最佳狀態。

四、結語

綜上所述，為了有效提升電力電子技術課程的教學質量和教學效率，院校和教師應當積極引入虛擬仿真技術，并且在實踐教學中不斷調整，最終實現技術狀態的最優化。

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