虛擬仿真技術(shù)在中職電工電子學(xué)科中的應(yīng)用

趙理英

（日照市農(nóng)業(yè)學(xué)校 山東省日照市 276511）

基于虛擬仿真技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，其側(cè)重點(diǎn)是利用科學(xué)技術(shù)創(chuàng)建虛擬系統(tǒng)，并對(duì)真實(shí)情境進(jìn)行模擬分析，從而實(shí)現(xiàn)中職電工電子學(xué)科教學(xué)水平的綜合提升。在中職電工電子學(xué)科教學(xué)的實(shí)踐活動(dòng)中，則需要?jiǎng)?chuàng)建虛擬的教學(xué)系統(tǒng)，其中包含教學(xué)環(huán)境、實(shí)訓(xùn)基地、教學(xué)場(chǎng)地等內(nèi)容，在模仿真實(shí)環(huán)境的基礎(chǔ)上，針對(duì)相關(guān)技能操作進(jìn)行綜合控制，從而實(shí)現(xiàn)中職電工電子學(xué)科的綜合教學(xué)水平提升。在還原將教學(xué)場(chǎng)景、工作場(chǎng)景、教學(xué)工具等為基礎(chǔ)，并在現(xiàn)代化模擬的前提下，解決教學(xué)資源、實(shí)訓(xùn)基地不足等問(wèn)題，在拓展實(shí)踐訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，達(dá)到提高自身專(zhuān)業(yè)技能水平的目的。

1 虛擬仿真技術(shù)的基本概述

1.1 概念

虛擬仿真技術(shù)的在實(shí)際應(yīng)用中，其是通過(guò)虛擬系統(tǒng)模仿真實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中，其可以通過(guò)虛擬仿真、場(chǎng)景模擬、實(shí)操訓(xùn)練等方式，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景裝換以及技術(shù)控制。從廣義的角度進(jìn)行分析，仿真技術(shù)可以在信息推理與場(chǎng)景模擬分析的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)的轉(zhuǎn)換。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中，其側(cè)重點(diǎn)是通過(guò)計(jì)算機(jī)圖形、人機(jī)交互、傳感技術(shù)、人工智能等方式，實(shí)現(xiàn)是三維信息的環(huán)境以及信息處理效果提升。在實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境交互以及信息處理的過(guò)程中，可以通過(guò)數(shù)學(xué)模型的搭建，針對(duì)虛擬仿真的集成化、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)等方面進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)虛擬仿真技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果提升。

1.2 價(jià)值

在對(duì)虛擬仿真技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行研究中，其可以減輕中職電工電子學(xué)科的教學(xué)負(fù)擔(dān)，在模擬真實(shí)操作情境的前提下，可以通過(guò)動(dòng)態(tài)模擬分析，從而實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐教學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展。此外，利用虛擬仿真技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)中職電工電子學(xué)科的教學(xué)手段創(chuàng)新，在凸顯學(xué)生主體地位的前提下，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性可相對(duì)提升。虛擬仿真技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，則是將晦澀難懂的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐操作過(guò)程，并營(yíng)造適合學(xué)生學(xué)習(xí)的氛圍，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生的電子技能水平提升。隨著虛擬仿真技術(shù)的推廣與創(chuàng)新發(fā)展，在應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，其是以學(xué)生的實(shí)踐操作訓(xùn)練為中心，在模擬訓(xùn)練的前提下，逐步提高學(xué)生在電工電子方面的操作能力。依賴(lài)虛擬仿真技術(shù)，其可以通過(guò)模擬操作提高課堂教學(xué)水平，在相互討論的前提下，可以對(duì)實(shí)際操作方式、訓(xùn)練方式等方面進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生的電工電子技術(shù)應(yīng)用水平提升。在實(shí)際應(yīng)用中，需要考慮學(xué)生的實(shí)際情況，從思考能力的角度進(jìn)行分析，其知識(shí)結(jié)構(gòu)與邏輯關(guān)系如圖1。

圖1：邏輯關(guān)系

圖2：虛擬現(xiàn)實(shí)VR 的應(yīng)用

圖3：仿真軟件界面

虛擬仿真技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過(guò)模擬訓(xùn)練、軟件分析等方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)電工電子相關(guān)技能訓(xùn)練進(jìn)行模擬，從而幫助學(xué)生理解以及解決不同的電工電子操作問(wèn)題。

2 虛擬仿真技術(shù)在中職電工電子學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐

2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)VR的教學(xué)應(yīng)用實(shí)踐

圖4：?jiǎn)喂芊糯箅娐穼?shí)驗(yàn)程序圖

虛擬現(xiàn)實(shí)VR 在電工電子學(xué)科教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用，則需要從個(gè)性化教學(xué)資源整合的前提下，通過(guò)對(duì)電工電子相關(guān)知識(shí)結(jié)構(gòu)、個(gè)性特征等方面進(jìn)行綜合分析，在優(yōu)化教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)電工電子學(xué)科的綜合教學(xué)水平提貨所能。虛擬現(xiàn)實(shí)VR 本身具有現(xiàn)實(shí)感、親臨感、多維感等特點(diǎn)，在進(jìn)行實(shí)踐模擬與分析中，可以通過(guò)思維引導(dǎo)，提高中職教學(xué)的綜合水平。例如，在對(duì)《三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)》進(jìn)行模擬教學(xué)的過(guò)程中，可以通過(guò)模擬的方式，針對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理進(jìn)行分析，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，展示圖如圖2。

在此基礎(chǔ)上，可以通過(guò)電生磁、磁生電、通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)變化，提高學(xué)生的知識(shí)理解能力。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)VR技術(shù)的應(yīng)用，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)的交互模式，幫助學(xué)生了解以及分析知識(shí)原理，在優(yōu)化電工電子教學(xué)過(guò)程的前提下，實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)VR 技術(shù)在電工電子中的教學(xué)應(yīng)用效果提升。在明確虛擬現(xiàn)實(shí)VR 應(yīng)用過(guò)程的前提下，則需要針對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的拆卸、裝配、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行原理等方面進(jìn)行綜合分析，在鍛煉中職生拆卸、裝配三相異步電動(dòng)機(jī)能力的基礎(chǔ)上，落實(shí)拆裝訓(xùn)練，提高虛擬現(xiàn)實(shí)VR 在電工電子學(xué)科教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用效果提升。在對(duì)實(shí)操訓(xùn)練進(jìn)行探索與分析的過(guò)程中，則需要明確知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)，并通過(guò)小組分享訓(xùn)練，解決電工電子學(xué)科中的知識(shí)問(wèn)題，提高虛擬現(xiàn)實(shí)VR 技術(shù)的綜合操作水平。在明確電工電子學(xué)科教學(xué)任務(wù)的過(guò)程中，則需要通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練，教師通過(guò)每組的任務(wù)實(shí)施情況進(jìn)行檢查與記錄，可以針對(duì)學(xué)生的電工電子學(xué)習(xí)情況進(jìn)行監(jiān)督與督導(dǎo)，在實(shí)踐操作與教學(xué)分析的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)電工電子教學(xué)知識(shí)與技能訓(xùn)練效果提升。

2.2 虛擬仿真軟件的教學(xué)應(yīng)用實(shí)踐

2.2.1 GUI 技術(shù)的應(yīng)用

結(jié)合中職電工電子學(xué)科教學(xué)的實(shí)踐探究，在對(duì)虛擬仿真軟件的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析中，則需要以GUI 技術(shù)為前提，在利用Multisim仿真軟件的基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)交互以及實(shí)操模擬訓(xùn)練。電工電子在實(shí)驗(yàn)操作與控制的過(guò)程中，其實(shí)際錄入的數(shù)據(jù)相對(duì)比較多，例如，其中包含電壓、電流值等，在人機(jī)交互與控制的基礎(chǔ)上，則可以通過(guò)GUI 來(lái)維持與實(shí)現(xiàn)。在建立圖形用戶(hù)界面的基礎(chǔ)上，可以建立人與PC之間的信息溝通橋梁，而且，在建立數(shù)據(jù)界面的前提下，可以實(shí)現(xiàn)電工電子實(shí)驗(yàn)的有效操作。在建立數(shù)據(jù)界面的過(guò)程中，可以簡(jiǎn)化電工的實(shí)驗(yàn)步驟，而且，可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互練習(xí)。GUI 技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過(guò)輸入設(shè)備操縱記錄，通過(guò)命令，調(diào)用文件并啟動(dòng)程序。建立的仿真軟件界面如圖3。

在利用GUI 技術(shù)對(duì)Multisim 仿真軟件進(jìn)行操作與控制的過(guò)程中，其可以實(shí)現(xiàn)快速的虛擬交換。在電工電子實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，可以針對(duì)元器件、開(kāi)關(guān)、電路圖制作等方面進(jìn)行仿真模擬，在對(duì)虛擬儀器進(jìn)行選取的基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)虛擬化電子實(shí)驗(yàn)的落實(shí)。通過(guò)圖形用戶(hù)界面的設(shè)計(jì)，在實(shí)現(xiàn)圖形用戶(hù)界面操作與控制的過(guò)程中，其可以通過(guò)對(duì)話(huà)框、下拉菜單、操作欄等方面進(jìn)行綜合控制，并利用GUI 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)電工電子虛擬實(shí)驗(yàn)操作與分析。在這一基礎(chǔ)上，以電路模擬分析為例，在進(jìn)行焦旭而設(shè)計(jì)中，其實(shí)際操作如圖4。

GUI 在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過(guò)虛擬界面，解決元器件的電氣工程問(wèn)題，從而提高電工電子的訓(xùn)練水平。CUI 技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，則需要以電工電子技能訓(xùn)練范圍為前提，并在實(shí)踐操作以及仿真模擬的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)CUI 技術(shù)下的仿真模擬軟件應(yīng)用效果提升。

2.2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室

結(jié)合種植電工電子學(xué)科的實(shí)踐教學(xué)探究，在提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的過(guò)程中，則需要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)目標(biāo)等，創(chuàng)設(shè)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室，在建立虛擬實(shí)驗(yàn)室的過(guò)程中，可以根據(jù)實(shí)際情況以及需求，針對(duì)試驗(yàn)設(shè)備以及電工電子實(shí)踐操作等方面進(jìn)行綜合控制，這對(duì)實(shí)現(xiàn)技能型人才培養(yǎng)方面有積極作用。例如，在《觸電急救》的教學(xué)過(guò)程中，可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)設(shè)不同的觸電情境，其中包含正確急救、錯(cuò)誤急救等內(nèi)容，在對(duì)急救方式進(jìn)行實(shí)踐演練與模擬分析的基礎(chǔ)上，對(duì)學(xué)生直觀感受相關(guān)知識(shí)以及電工電子技能等方面有積極作用。此外，在電工電子的實(shí)踐訓(xùn)練中，需要以虛擬現(xiàn)實(shí)模擬為基礎(chǔ)，并通過(guò)角色扮演以及實(shí)驗(yàn)?zāi)M訓(xùn)練，提高學(xué)生的電工電子技術(shù)水平。在創(chuàng)設(shè)虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景后，可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)情境中的角色進(jìn)行體驗(yàn)。例如，師生之間可以一起交流與討論，在相互幫助、協(xié)助的前提下，實(shí)現(xiàn)電工電子的操作水平提升。在虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)活動(dòng)中，可以通過(guò)項(xiàng)目教學(xué)、資源整合的方式，針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的模擬過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督與指導(dǎo)，這對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及提高電工電子學(xué)科的訓(xùn)練效率等方面有積極作用。在虛擬現(xiàn)實(shí)技能訓(xùn)練的過(guò)程中，則需要在虛擬現(xiàn)實(shí)技能訓(xùn)練的前提下，結(jié)合學(xué)生的接受能力以及實(shí)際情況，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技能訓(xùn)練進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)電工電子教學(xué)水平提升。例如，在電子整機(jī)裝配技能訓(xùn)練中，則可以通過(guò)模擬訓(xùn)練，提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力。

3 總結(jié)

綜上所述，在對(duì)中職電工電子學(xué)科教學(xué)活動(dòng)開(kāi)展進(jìn)行研究與分析中，則需要以虛擬仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，在進(jìn)行仿真模擬以及是實(shí)操聯(lián)系的前提下，通過(guò)仿真模擬以及實(shí)踐教學(xué)，提高電工電子的實(shí)操訓(xùn)練水平。將靜態(tài)知識(shí)轉(zhuǎn)換為實(shí)操練習(xí)，在虛擬仿真技術(shù)的輔助與模擬的前提下，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的創(chuàng)新發(fā)展。在虛擬仿真模擬與分析中，則需要從技能探究練習(xí)的角度進(jìn)行分析，在實(shí)現(xiàn)教學(xué)手段創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)模擬操作與實(shí)際操作的創(chuàng)新發(fā)展，這對(duì)進(jìn)一步提高中職電工電子學(xué)科的綜合教學(xué)水平方面有積極作用。