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虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的应用分析黄永忠

发表时间：2021/3/1 来源：《中国教师》2021年4月作者：黄永忠

[导读] 虚拟仿真技术借助于一些仿真软件，对电路环境和电路的工作模式进行仿真，达到与实际相同的目的。文章结合中等职业院校对人才培养的要求，根据电工电子技术课程的特点，探讨了虚拟仿真技术在教学中的应用与实践。

黄永忠利川市民族中等职业技术学校湖北恩施 445400
【摘要】虚拟仿真技术借助于一些仿真软件，对电路环境和电路的工作模式进行仿真，达到与实际相同的目的。文章结合中等职业院校对人才培养的要求，根据电工电子技术课程的特点，探讨了虚拟仿真技术在教学中的应用与实践。
【关键词】虚拟仿真技术；中职电子专业；应用策略
中图分类号：G688.2 文献标识码：A 文章编号：ISSN1672-2051（2021）04-181-01

        虚拟仿真技术是电工电子教学的重要手段，也是中职教师科研的重要工具。借助虚拟仿真技术，教师可以建立一个基于互联网的虚拟平台，不受电子实验地点和时间的限制，为学生进行电工电子技术教学。
        一、Multisim仿真软件在电工电子技术教学的应用
        实验人员可以利用Multisim10验证实验操作的正确性，掌握正确的电子电路实验方法，为学生提供与实验完全一样的模拟场景，增强学生对电路的认知。Multisim包含了一个比较完整的组件库，它可以为教师和学生提供他们想要的组件类型，从而完成他们想要的实验并得到实验数据。另外，Multisim的操作界面简单易懂，可以使复杂电路实验图形化，使学生通过图形完成电路认知，只需用鼠标模拟相关电路。无论是模拟电路还是数字电路，甚至包括数模混合电路、射频电路等，以满足广大师生的实验需求。在电工电子技术理论教学中，教师需要分析各种电子器件和不同电路的特性曲线和波形。手工绘图精度低，绘图效率不高。学生在理解知识的过程中经常会遇到一些问题。Multisim软件的虚拟仿真技术可以直观地再现实验数据和波形参数，帮助学生快速掌握知识，提高教学效率。
        二、Matlab仿真软件在电工电子技术教学中的应用
        Matlab仿真软件可以为中职教师的电工电子技术教学提供有效的助力，帮助教师将理论教学简单化，也帮助学生更好地理解系统模型以及电子实验。在电工电子技术教学中灵活运用Matlab软件，可以将仿真结果与实验数据进行快速分析，并且运用平台所提供的实体图像化模型和仿真仪器，从而达到直观的仿真效果。虚拟仿真软件Matlab的运用，可以将复杂的模型进行直观化，如波形的讲解和分析等。例如在“三相桥式全控整流电路的教学”中，Matlab软件可以对电路模型进行模拟，设置一定的电路参数，从而达到仿真的效果，以直观的形式让学生了解电路波形。
        三、EWB仿真软件在电工电子技术教学中的应用
        EWB软件仿真功能较为强大，几乎能够百分百的进行实际电路的模拟，是中职教师教学与科研实践的常用工具。EWB这款仿真软件具有快捷方便的使用优点，可以为中职电子电工技术的教学实验提供有效的助力。

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        EWB的电路模拟中，运用了图形的方式，也就是说这款软件能够从元器件库以及仪器库中，直接简单的进行电路元器件和测试仪器、仪表的选取。软件还具有海量的电路元器件，可以为电路实验提供多种多样的器材。EWB中还有一定的故障设置功能，这个功能的实例可以让学生模拟实际实验中的开路、短路、断路等实验状况，从而根据这些故障来观察此时的电路状态，增强对故障的理解和掌握，从而在之后的实际操作或者工作中避免出现这类故障问题。EWB软件具有电路分析功能，模拟了多种多样的电路状态，在实验者出现一定的操作失误或者需要对一定的电路问题进行处理时，软件可以为教师与学生提供一定的提示和帮助。在电路分析功能中，EWB软件囊括了瞬态和稳态、噪声和失真等常见的电路分析法，除此之外还有时域和频域，电路的极点与零点等，可以为实验操作者提供帮助。虚拟仿真软件的运用可以为实验设备不足的中职院校提供一定的帮助，它减少了大量的实验成本和实验损耗，也减少了大型实验场所的使用频率，从而节约了院校及教师的开支。在电工电子教学中，EWB软件可以用来进行大多数的实验操作，如叠加定理的验证、555定时器构成的多谐振荡器等，在运用EWB软件的过程中，我们可以了解到使用它的模拟电路与数字电路的模拟功能，也能够适时的进行测试点数据的储存。EWB软件的运用，可以将复杂的电子原理简洁化，从而用仿真的页面进行讲解，帮助学生掌握课程。
        四、虚拟仿真技术可以作为教师营造场景的手段
        虚拟仿真技术可以利用虚拟系统和模型来模拟现实生活中的场景和情景。在中职教师的教学中，善于运用虚拟仿真技术可以减轻教师的教学负担。在电工电子技术教学中，虚拟仿真技术可以借助虚拟系统展示理论知识和实验操作。其应用和实验的媒介不是传统的实际操作，而是计算机。它可以减少实验的损失和成本，为学生提供大量的实验机会。
        中职教师在引导学生学习电工电子技术时，首先要考虑学生在学习和实验过程中的安全问题。在教学过程中，教师还需要考虑设备的损耗以及设备的安全性和准确性。在电工电子实验教学中，教师需要引导学生进行与电压、电流有关的实验，这无疑具有一定的风险。而且，在实验过程中，如果学生的实验操作出现错误或实验操作不正确、不规范，实验数据的准确性就无法保证，甚至可能导致仪器设备的损失。虚拟仿真技术是借助计算机进行的仿真实验。在实验过程中，实验者不能直接接触真实的实验设备和器材，以免发生学生的安全问题和实验器材的丢失。虚拟仿真技术可以脱离实际场地和设备的局限性，为学生提供实验数据和实验条件，使学生能够借助计算机进行仿真实验。在利用虚拟仿真技术进行实验的过程中，即使实验者有一些错误的操作，也不会损坏设备，不会出现设备的损失，从而节约实验资源。虚拟仿真技术还可以为学生提供改进的技巧。当学生在操作中出现错误或疏漏时，仿真软件可以给学生一定的提示，告诉学生错误操作发生在哪里，应该用什么方法来纠正，从而帮助学生在大量的实验中提高实践能力，获得有用的知识。
        综上所述，虚拟仿真软件可以对电路设计和电路模型进行仿真，利用虚拟仿真技术进行模拟实验是一种比较灵活的教学和科研手段。教师可以利用虚拟仿真技术来研究和解决学术问题，也可以适当使用虚拟仿真软件，为学生创造多样化的学习机会。
参考文献
[1]吴海星.中职电子教学中虚拟仿真技术的应用[J].科教导刊(上旬刊), 2019,(12)：22-23.
[2]陈丽.虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的运用[J].黑龙江教育, 2016,(05)：59-60.
[3]马腾达.虚拟仿真技术在数电教学中的应用[J].教育教学论坛,2020, (41)：245-247.