鐘海麗

摘 要 將虛擬技術應用到電子技術教學中，是目前高校電子技術改革的熱點。教師在計算機上用Multisim軟件對所講部分電路進行仿真，可演示課堂上和實驗室無法做到的實驗，化解學習中的難點，很好地體現(xiàn)理論和實際相結(jié)合的教學原則。故而本文將針對目前電子技術教學改革中虛擬仿真實驗的應用進行探索，對其實際應用措施提出相應建議，從而更好地完成電子技術教學。

關鍵詞 虛擬仿真實驗 電子技術 教學改革 應用

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.03.041

Abstract The application of virtual technology to the teaching of electronic technology is a hot topic in the reform of electronic technology in Colleges and universities. On the computer， the Multisim software is used to simulate some of the circuits. It can demonstrate the experiments that cannot be done in the classroom and laboratory， and solve the difficulties in learning， so as to embody the teaching principles of combining theory with practice. Therefore， this paper will explore the application of virtual simulation experiment in the current electronic technology teaching reform， and put forward corresponding suggestions for its practical application measures， so as to better accomplish the teaching of electronic technology.

Keywords virtual simulation experiment； electronic technology； teaching reform； application

相對于傳統(tǒng)的電子線路實驗，虛擬仿真實驗的演示結(jié)果與理論值之間的誤差更小，參數(shù)修改更方便，且電路構(gòu)造靈活，擴展性非常強，故目前高校電子技術教學改革中不約而同地引入了虛擬仿真技術，本文將針對虛擬仿真實驗在高校電子技術教學中的應用進行分析與探討，從而增強虛擬仿真實驗在電子技術教學中的應用效果，提高高校電子技術教學的教學質(zhì)量及滿足培養(yǎng)電子技術專業(yè)的人才的需要。[1]

1 虛擬仿真技術的優(yōu)點及應用現(xiàn)狀

電子技術是一門實踐性非常強的學科，而在課堂上，由于在實驗箱上進行實驗繁瑣且實驗數(shù)據(jù)誤差大，教師無法在課堂上演示所有實驗?，F(xiàn)在一般學校采用的方法是老師講授完相關理論知識后再由學生在實驗室驗證，這樣容易面造成了理論和實際的分離；另外電子技術高速發(fā)展，新電路、新器件不斷涌現(xiàn)，而實驗室受條件限制無法及時滿足各種電路的設計和調(diào)試要求，實踐環(huán)節(jié)的缺失影響了學生的學習興趣與學習效果。

為解決此問題，一味地依靠教師的理論教學是不夠的，只有課堂教學與實驗結(jié)合，才能夠從根本上解決。虛擬仿真技術是把Multisim仿真軟件運用在PC平臺上，作為圖形操作的界面，與相似的現(xiàn)實中電子實驗工作臺連接，工作臺能夠完成與現(xiàn)實一樣的實驗操作。[2]由于虛擬仿真技術在電子技術中的應用范圍主要是電子電路分析、設計及仿真方面，所以普遍采用的是一種EDA軟件，因為其實踐效果強，環(huán)境模擬逼真，教師對這類軟件的操作也比較便利，學生在實驗課中也能夠靈活地對實驗參數(shù)、電路改造等進行模擬，能夠滿足學生的實踐操作欲望，對其動手能力進行有效鍛煉。

2 Multisim軟件的介紹

Multisim軟件是目前高校引進虛擬仿真實驗的重要工具，實質(zhì)上Multisim軟件是在windows系統(tǒng)環(huán)境下開發(fā)出的電路仿真軟件，能進行電路瞬態(tài)分析、穩(wěn)態(tài)分析、時域和頻域分析、噪聲分析、直流分析、離散傅里葉分析、電路零極點分析、交直流靈敏度分析、電路容差分析等，且可以完成故障模擬及數(shù)據(jù)儲存等要求，其功能十分完善。Multisim軟件優(yōu)點：能為用戶提供直觀的操作界面，便于原理圖的設計輸入，能夠幫助學生進行元件放置及連接、任意拖動引線和進行微調(diào)，有利于教師對學生的實踐能力評價；元件的劃分系列有序，便于學生在數(shù)量眾多、型號豐富、器件模型繁瑣等情況下，快速尋找到所需的元件，節(jié)省了實驗時間，便于實驗的高效進行；豐富了電子設備種類，由于學校對電子實驗室的投入限制，電子實驗室能夠提供的實際設備是有限的，故而很多實驗都要因?qū)嶋H原因進行調(diào)整，但Multisim軟件能夠提供與實際功能相同的函數(shù)發(fā)生器、波特圖儀字信號、頻率計發(fā)生器、示波器、邏輯分析儀、頻譜分析儀、失真度儀、網(wǎng)絡分析儀等18種虛擬儀器，以及與實際完全相同的示波器、數(shù)字萬用表、信號發(fā)生器，既節(jié)省了實驗室投入成本又便于學生的實踐操作； Multisim軟件的仿真電路的準確性非常高，比如對比傳統(tǒng)的SPICE模型的高頻仿真實驗， Multisim軟件采用了高頻電路仿真元件模型庫及儀表搭建高頻電路所進行的高頻電路仿真實驗，其數(shù)據(jù)的準確性遠遠高于SPICE模型，加之Multisim軟件能夠從計算機上直接進行實驗數(shù)據(jù)曲線、電路原理圖、元件庫清單等打印，縮短了實驗的時間，能夠讓學生更為直觀地了解到自身實驗操作的情況。

3 虛擬仿真實驗在電子技術教學中的應用研究

基于虛擬仿真技術的各類優(yōu)點，高校的教學情況及學生的學習狀況等實際情況，虛擬仿真實驗在電子技術教學改革中的應用可以從教學模式及學習組織形態(tài)這兩方面進行，能夠更好地加強其應用效果。

3.1 情景式教學

從學習共同體的構(gòu)建及學生認知特點這兩個角度來看，目前電子技術教學所缺乏的是情景式的教學氛圍。情景式的教學能夠使得學生更快地融入到學習狀態(tài)、工作環(huán)境中，虛擬教學能夠較好地營造情景式教學氛圍，使得學生在逼真的教學環(huán)境中，進行實驗操作。學習情景與真實世界的結(jié)合，能夠提升學生的學習效果 。[3]其具體的應用方式是，在電子技術課堂教學中，使用虛擬仿真技術創(chuàng)設出一個虛擬的真實環(huán)境，將實驗室操作臺，圖形等難以表達的事物虛擬變化呈現(xiàn)出來，例如在電路實驗中，通過電路仿真模擬呈現(xiàn)出現(xiàn)實的電路工作狀態(tài)，將電路輸出結(jié)果轉(zhuǎn)化為一個變化的動態(tài)過程，使得學生可以直觀地觀察整個變化過程。教師通過合理的引導將復雜難懂的理論知識形象化，如此學生既能夠得到學習的滿足感又能更加深入地投入到學習中，教師通過虛擬仿真技術的應用也能夠?qū)㈦y解的理論知識通過圖形展示、實踐操作，逐步展示給學生，解決學生知識難消化的難題。

3.2 探究式小組學習

新時代背景下教師不僅要注重學生的理論知識教學，還要對鍛煉學生的實踐能力，探究式的小組學習，能有效地提升學生的創(chuàng)新實踐能力。單個學生對于問題的思考總是有局限性，而多個學生組成學習小組，共同探究問題的解決方法，能夠有效地進行創(chuàng)新思維培養(yǎng)，尤其是在電子技術課程中，大部分的知識都需要學生通過實踐來驗證。例如在模擬電子線路教學中有“三種基本的放大電路分析”的教學內(nèi)容，教師可以把學生分成三個小組，分別仿真出三種放大電路的輸出波形，教師引導學生根據(jù)仿真出來的結(jié)果對三種組態(tài)電路特點進行比較，總結(jié)每種電路的優(yōu)缺點，然后教師提出問題：怎樣利用三種基本放大電路構(gòu)成多級放大電路來改善電路的性能？這樣通過對問題探討的層層深入及師生及學生之間的互動，能夠讓學生對所學知識的理解更加深刻。

3.3 虛擬仿真實驗在電子技術教學中的應用舉例

振蕩電路是電子線路教學中的重點也是難點，要產(chǎn)生正弦波振蕩，必須有滿足相位條件的fo，且在合閘通電時對于f=fo信號有從小到大直至穩(wěn)幅的過程，即滿足起振條件。利用仿真電路圖能夠很好地模擬從起振到穩(wěn)福的過程。

4 結(jié)語

總之，目前虛擬仿真技術在電子技術教學中的應用，可以從情景式教學創(chuàng)新及探究式小組學習兩者著手，虛擬仿真的應用突出了教學以學生為中心的開放性教學模式，不僅加深了學生對所學知識的印象，教學的效率得到了提高，而且在訓練學生掌握正確的測量方法和電路的綜合分析能力和創(chuàng)新能力上都有比較明顯的成效。

參考文獻

[1] 邢德勝.虛擬仿真技術在電子技術教學中的應用[J].山東農(nóng)業(yè)工程學院學報，2014.4.

[2] 曾令國.仿真實驗在電子技術教學中的應用與探討[M].浙江：高等教育出版社，2014.3.

[3] 李松湘.虛擬仿真技術在電子技術課程教學中的應用研究[D]湖南師范大學，2012.