分析虛擬仿真技術(shù)在電子技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究

摘 要：伴隨著計算機技術(shù)水平的不斷提升，電子設(shè)計自動化的技術(shù)也得到了很快的發(fā)展，憑借著界面簡約、功能強大、容易學(xué)習(xí)等幾大優(yōu)點，在各類院校的教學(xué)實踐中得到了廣泛的運用。利用虛擬仿真技術(shù)的實驗平臺，構(gòu)建起電路并進行參數(shù)高速測試，通過對動態(tài)波形的結(jié)果分析，可解決在課堂中理論過于無趣的情況，達到有效學(xué)習(xí)的目的。

關(guān)鍵詞：EAD；虛擬仿真；電子技術(shù)

最近這些年，各大職業(yè)院校都設(shè)立了應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)，其目的是要培養(yǎng)出符合市場需求的電子類技能人才。此專業(yè)課程內(nèi)容廣，包括智能電子產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)、生產(chǎn)工藝管理等。特別是伴隨著智能家電和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，在教學(xué)中要加大對學(xué)生電路設(shè)計開發(fā)以及檢測能力的培養(yǎng)，在教學(xué)環(huán)節(jié)中要求加大重視實際操作的力度。

應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的主要課程有一半以上包含著實際操作的內(nèi)容，如，《模擬電子技術(shù)》《電子產(chǎn)品工藝》等?？蓪嶋H情況是因為專業(yè)的實驗室建設(shè)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(dǎo)致學(xué)生沒有辦法體會到電子專業(yè)的專用設(shè)備。同時，專業(yè)的基礎(chǔ)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(xué)過程當(dāng)中要采取教學(xué)、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(shù)的發(fā)展，各種虛擬的仿真軟件由此產(chǎn)生，在一定程度上解決了這一問題，對教學(xué)效果的提高有了很大幫助。

把虛擬仿真技術(shù)和多媒體技術(shù)應(yīng)用在相關(guān)專業(yè)課堂的教學(xué)中，用虛擬實驗室、動手實際操作結(jié)合的方法，把基礎(chǔ)知識中一些不好理解的知識用圖形和測試的結(jié)果形象表達，讓學(xué)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(xué)生學(xué)得比較主動，可讓教師與學(xué)生從理論推理中分離出來。

一、虛擬仿真技術(shù)在電子技術(shù)教學(xué)課程教學(xué)執(zhí)行的重要性、可靠性

1.電子技術(shù)的課程特點

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

（1）教學(xué)理論性過強，波形的變化分析復(fù)雜，而且課程教學(xué)的內(nèi)容比較單一、枯燥，讓學(xué)生學(xué)習(xí)的時候大多會感覺不好理解。

（2）系統(tǒng)模式化特點非常鮮明，模型參數(shù)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(shè)計綜合性比較強，同時技術(shù)的應(yīng)用也非常廣，實際開發(fā)的案例是成熟的。

從上述的幾個特點分析，在教學(xué)中采用仿真教學(xué)和實驗教學(xué)有機結(jié)合的方法，把單一、無趣的理論教學(xué)方式變成靈活項目的一體化教學(xué)，可有效提升學(xué)生對系統(tǒng)模型的理解，提升學(xué)習(xí)興趣與教學(xué)的質(zhì)量，促進專業(yè)教學(xué)的創(chuàng)新。

2.虛擬仿真平臺選用

因為課程比較系統(tǒng)化，理論分析也比較復(fù)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(yōu)點：

（1）matlab的計算功能非常強大，而且運算速度也非?？?，對于課程教學(xué)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(huán)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(tǒng)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(yōu)點，仿真結(jié)果可和實驗數(shù)據(jù)進行比較、分析。

基于上述特點，在電子技術(shù)的課程教學(xué)中，對matlab軟件進行靈活運用，與實驗的項目設(shè)計和認(rèn)證一起配合使用，可以有效促進此課程的教學(xué)質(zhì)量，并取得良好的教學(xué)效果。

3.將虛擬仿真融入電子科技教學(xué)的可靠性

（1）伴隨科技的不斷發(fā)展，最近這些年，很多學(xué)校的教學(xué)條件都得到了相應(yīng)的改善，課堂教學(xué)當(dāng)中普遍運用多媒體進行教學(xué)，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(xué)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(xué)，解決之前電子技術(shù)課程因設(shè)備所限而無法實驗的問題。在教學(xué)當(dāng)中，只要是和具體電路有關(guān)的內(nèi)容都可以運用相應(yīng)軟件中的虛擬儀器、波特圖儀、數(shù)碼顯示器等，用多媒體進行直觀教學(xué)，有效提升了課堂教學(xué)的質(zhì)量。

（2）伴隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，電子類專業(yè)的很多實驗室已有了相關(guān)的計算機設(shè)備，有了開發(fā)虛擬仿真技術(shù)的條件。對一些學(xué)校來說，電子信息類專業(yè)中已有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字信號處理等實驗室配備了相關(guān)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(shè)計和仿真。

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

二、虛擬仿真在電子技術(shù)課堂、實驗教學(xué)中的應(yīng)用

1.將虛擬引進課堂，提升課堂教學(xué)效果

之前理論與實驗課都是分離的，理論課教學(xué)都是一些原理、公式推導(dǎo)，教學(xué)中學(xué)生很難去理解。為了提升教學(xué)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(xué)的進度。所以在實際的教學(xué)當(dāng)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(xué)方法效果很不好。

如果將EWB等電路設(shè)計和仿真軟件虛擬實驗功能引入課堂，可以創(chuàng)新教學(xué)的方法。在分析電路的時候，教師可根據(jù)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(xué)方式，既生動又活潑，學(xué)生可以一直保持較高的學(xué)習(xí)興趣，加深了記憶與理解，極為有效地提升了課堂教學(xué)效果。

2.開設(shè)仿真實驗，改革實驗教學(xué)方法，提升實驗教學(xué)質(zhì)量

電子技術(shù)課具有很強的實際操作性，理論、實際要有機結(jié)合才能更好地學(xué)習(xí)此課程。之前的實踐環(huán)節(jié)主要是上實驗課，實驗的內(nèi)容也是驗證實驗的，主要是學(xué)生根據(jù)教材中的步驟，一步步進行操作，只有動手沒有動腦，設(shè)計與綜合類的實驗較少。設(shè)計與綜合性的實驗對學(xué)生而言有難度，設(shè)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(xué)生在一定的時間內(nèi)完成相關(guān)任務(wù)，實驗成功率不高。

實際上，可以使用EWB等電路設(shè)計和仿真的軟件，在電子技術(shù)實驗課中選取具有代表性的課題，增設(shè)一些虛擬實驗，發(fā)揮虛擬實驗節(jié)約時間、安全的優(yōu)點，解決之前實驗領(lǐng)先儀器的問題。由此可見，仿真實驗具有研究性的學(xué)習(xí)特點，對于提升學(xué)生電子線路的設(shè)計水平和創(chuàng)新能力都有非常大的幫助。

借用對電路仿真結(jié)果分析可讓學(xué)生更好地理解理論方面的教學(xué)，掌握好教學(xué)中的重點、難點，改變當(dāng)前專業(yè)課程中教學(xué)的單一方式，有效提升教學(xué)效果。特別是對應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的幾門專業(yè)基礎(chǔ)課程，引入虛擬仿真實驗更是對于教學(xué)起到了非常明顯的改善作用。

參考文獻：

[1]姜俐俠.模擬電子技術(shù)項目式教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

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

編輯 郭曉云