模擬電路虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

胡建

摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國教育制度的不斷改革，網(wǎng)絡(luò)化教育已經(jīng)涉及各個課程，課堂內(nèi)容也變得越來越多樣化，計算機(jī)應(yīng)用軟件越來越多，對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到重要的作用。實驗教學(xué)課程都有實物作為課程基礎(chǔ)，在網(wǎng)絡(luò)上無法直觀地進(jìn)行實驗操作，在理工科網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中，實驗教學(xué)問題也一直沒有很好地解決。本文針對模擬電路虛擬實驗教學(xué)進(jìn)行研究，探討模擬電路虛擬實驗在教學(xué)中的應(yīng)用，對于模擬電路虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)，也就是模擬真實環(huán)境下實驗的器材和原理進(jìn)行開發(fā)的虛擬平臺，學(xué)生在這個平臺上可以隨意開展實驗，老師對學(xué)生的實驗進(jìn)行指導(dǎo)，通過這樣的方法不斷提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

關(guān)鍵詞：模擬電路；虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)；研究

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，對于理工科實驗教學(xué)，要不斷創(chuàng)新教學(xué)模式，傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，需要跟上時代的進(jìn)步，對傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行改革，根據(jù)現(xiàn)代學(xué)生的主體性和差異性來制訂適合學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)方法，對學(xué)生因材施教，鍛煉學(xué)生綜合能力。對于模擬電路虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用和開發(fā)，可以讓學(xué)生自己動手操作，體驗整個實驗的過程，不斷提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的實踐動手能力，拓展學(xué)生的思維，提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)積極性，也有助于學(xué)生健康成長。

1.高等教育在教學(xué)中存在的問題

高等教育實訓(xùn)課程現(xiàn)場教學(xué)很多時候受到各種限制條件的約束，一些大型實驗設(shè)備占用大面積的場地，不能很好地讓學(xué)生自己動手操作，老師也只是對學(xué)生進(jìn)行理論培訓(xùn)，導(dǎo)致很多學(xué)生不明白實驗原理。

很多的實驗設(shè)備只是針對教學(xué)實驗，沒有用于生產(chǎn)加工，更新速度較慢，如果對設(shè)備不斷進(jìn)行更新，又會導(dǎo)致投入巨大，造成不必要的浪費。同時一些高端的設(shè)備的價格相對較高，結(jié)構(gòu)也十分復(fù)雜，大量采購這些設(shè)備增加了教學(xué)經(jīng)費，機(jī)器的成本較大。

在文理科專業(yè)教學(xué)中，很多都是對理論的講解，教學(xué)實踐相對不足，導(dǎo)致學(xué)生對知識的掌握很不牢固，在處理相關(guān)問題的時候，也就不能靈活運(yùn)用這些知識。老師在平時的講解過程中，都是通過多媒體進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生獲取的這些知識只是簡單的理論，導(dǎo)致很多實驗效果不理想。

2.模擬電路虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)具體實例

模擬電路是電子信息專業(yè)的基礎(chǔ)課程，也是實驗性較強(qiáng)的課程，對虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)用，可以很好地提高學(xué)生的實踐知識。虛擬實驗一般都是借助多媒體、仿真和虛擬現(xiàn)實等技術(shù)，很大程度上打破了傳統(tǒng)實驗教學(xué)的局限，極大地提高了教學(xué)效果。在學(xué)習(xí)數(shù)控加工課程期間，學(xué)生按照老師的要求在仿真系統(tǒng)軟件上對數(shù)控銑床進(jìn)行了仿真實驗。首先要讓學(xué)生掌握計算機(jī)輔助銑削加工的基本方法，了解數(shù)控銑床操作面板各按鍵的功用、數(shù)控銑床的調(diào)整及加工前的準(zhǔn)備工作；然后對給出零件圖形進(jìn)行手工編程，用txt格式文本進(jìn)行傳輸，并模擬銑削出指定的零件。

3.模擬電路虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)點

在國外，有很多高校都已經(jīng)將虛擬技術(shù)成功運(yùn)用在教學(xué)中，并且開發(fā)了許多的功能性虛擬教學(xué)軟件和虛擬仿真教學(xué)平臺，在教學(xué)中可以很好的選用教學(xué)實驗，同時也確定了仿真教學(xué)系統(tǒng)的功能和體系結(jié)構(gòu)，能很好地進(jìn)行實驗教學(xué)、開發(fā)相應(yīng)的系統(tǒng)軟件，教學(xué)試驗和實踐可以在虛擬實驗中進(jìn)行，從而不必購置昂貴的實驗設(shè)備，又可以增加學(xué)生的實踐教學(xué)，在實驗工程中培養(yǎng)和提高學(xué)生的動手能力、分析問題和解決問題能力。

模擬電路虛擬實踐教學(xué)系統(tǒng)主要是采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，應(yīng)用軟件手段進(jìn)行視覺和聽覺的模擬。采用虛擬實驗教學(xué)具有很多優(yōu)勢。在實驗教學(xué)中可以讓學(xué)生親身體驗，增加教學(xué)內(nèi)容的可視化，虛擬教學(xué)系統(tǒng)可以添加大量的多媒體素材，還能很好地講解實驗原理，展示設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，確保教學(xué)實驗的互動性和真實性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率以及對知識點的掌握，學(xué)生自己也可以大膽動手操作。利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，學(xué)生在實驗室可以通過老師的講解自己進(jìn)行虛擬仿真實驗，獲得真實的操作體驗。因此還可以減少實驗過程中的安全隱患，比如，在進(jìn)行數(shù)控實驗操作的時候就有很大的危險性，利用虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)實驗，學(xué)生在虛擬的實驗環(huán)境中，可以全身心進(jìn)行課程項目實驗，大大降低了教學(xué)風(fēng)險，確保了人身和設(shè)備的安全。

4.結(jié)束語

對于我國當(dāng)前的教育形勢，虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)具有很大的發(fā)展空間，我們要大力發(fā)展虛擬實驗教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量，為社會提供廣大的就業(yè)和培訓(xùn)的機(jī)會，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

參考文獻(xiàn)：

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[2]許愛軍.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在軌道交通類專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用[J].長江大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2011，34（04）.

（作者單位：西安理工大學(xué)自動化學(xué)院）