虚拟仿真技术在电工电子学科中的应用探讨

虚拟仿真技术在电工电子学科中的应用探讨

张春明

武警工程大学密码工程学院 710086

摘要：电工电子学科发展的过程中虚拟仿真技术时一种新颖的技术。虚拟仿真技术可以实现对现实生活的模拟，通过创造的情境与场景，让人们体会到更加真实的效果。电工电子作为高等院校的技术性课程，为学生的就业以及发展提供了保障。学生学习的过程中教师应该提高对虚拟仿真技术的认识，熟练使用虚拟仿真技术，从而将理论知识运用到实际中，提高学生对理论知识的理解。

关键词：虚拟仿真技术；电工电子学科；应用

1虚拟仿真技术概述及虚拟仿真技术的应用现状

虚拟仿真技术通常情况下被人们叫做模拟技术，主要是根据实际情况构建实验模型，在仿真类型软件的辅助下，模拟电路的环境以及电路运行的实际状况，从而能够直观的展示出电路环境。高等院校教学的过程中，由有些电工电子课程中的内容比较复杂，并且教学条件有限，为了保证学生能够真正理解理论知识，教师通常会使用虚拟仿真技术建立模型。现阶段，虚拟仿真技术已经开始广泛应用于多种不同的领域，发挥着越爱越大的作用。

电工电子课程的实践性比较强，传统的实验大部分是让学生通过实验设备搭建一定的模型，但是学生无法控制实验现场的温度湿度等，并且设备的能源损耗等问题也无法得到合理的计算，这在一定程度上给学生的学习带来阻碍。虚拟仿真技术主要是通过计算机软件，结合电路的实际情况创造相应的实验场景以及实验设备，将抽象和复杂的实验原理不断简化，从而让学生直观的观察与分析。同时，模型运行的过程中，教师与学生可以根据实际情况对实验数据进行调整，从而提高模型的真实度。可以说虚拟仿真技术大大提高了教学与研究的效果。在电工电子教学中，教师常见的虚拟仿真软件有Multisim、Proteus、Matlab、EWB、labWIEW等。其中Matlab软件具有超强的计算功能，能够在短时间内完成大量的数据运算，是高等电工电子技术教学的主要应用的软件。Multisim软件在使用的过程中能够帮助试验者合理调试实验数据，并且能够反馈出实验线路中存在的问题，从而实现对模型的不断完善。该软件的操作比较简单，学生可以自行操作。EWB仿真软件的仿真效果比较好，能够高程度的模仿电路的运行状况。并且该软件具有较好的兼容性，教师教学的过程中可以选择使用该软件。

2虚拟仿真技术在高等电工电子技术教学中的应用策略

2.1虚拟技术引入课堂，激发学生学习兴趣

电工电子课程实际到的内容比较抽象，对于高等院校的学生来说学习起来比较困难。并且该课程涉及到的大部分理论知识都是环环相扣的，知识的复杂程度比较高，学生学习记忆都比较困难。传统的教学过程中教师都是按照课本的知识逻辑，死板的进行讲解，学生很难理解内容，达不到预计的学习效果。而虚拟机仿真技术的引入，能够帮助教师建立真实的模型，通过模式的演示，学生能够真实的体会到知识的串联，并能够更快的记忆知识点。虚拟仿真模型激发了学生的学习兴趣，提高了课堂的活跃度，有效的提高了学生的学习效率。

2.2构建虚拟实验平台，提高学生学习效率

电工电子课程是一门实践性强的课程，在学习的过程中学生必须不断的记忆知识点，并将知识点运用到实际的工作中，将理论知识进行实践才能保证学习的效率。过去学习的过程中学生仅仅是听教师讲解理论知识，对于理论知识的理解不够透彻，因此，在实际工作中不能更好的运用理论知识。再加上很多高等院校的经济条件有限，没有足够的经费购买实验器材以及实验设备，从而导致学生的动手能力比较差。同时，实验的过程中由于学生的安全意识比较低，出现触电问题比较多。虚拟仿真技术的出现，有效解决了这些问题，教师可以构建虚拟实验平台，引导学生通过仿真软件进行电路的连接，既可以消除用电安全隐患，又可以提高学生的学习效率。

高等院校的教师应该根据学生的实际情况以及电工电子课程的安排，构建按虚拟实验平台，为学生提供更多实践的机会。通过亲自实验，学生可以真正理解理论知识，有效提高学习效率。例如，学习三种放大电路时，教师可以通过虚拟技术平台想学生展示三种放大电路，并指出三者之间的异同点，从而帮助学生区分三种放大电路。

2.3Matlab仿真软件在电工电子技术教学中的应用

Matlab仿真软件具有高效的数学建模功能，并且该软件能够实现对系统的高效仿真 。Matlab仿真软件是当前高等教师使用最多的软件之一，能够有效提高电工电子课程的教学效果。

通常情况下教师可以综合设计情况合理运用Matlab仿真软件的两种仿真形式。第一、借助Simulink仿真平台实现对试题图像的方针目的，该仿真平台能够有效地实现对集成环境的模拟，其实用性能比较好，并且使用的成本比较低，能够减轻高等院校的教学压力。第二、编写代码文件的仿真模式。这种模式在电工电子技术教学中应用的相对较少。在高等院校电工电子技术教学中多使用的而是第一种仿真模式，能够帮助学生提高学习效率。教师教学的过程中结合课程的实际安排，综合选择使用两种不同的教学模式，从而保证仿真效果更加直观。

Matlab仿真软件在应用的过程中能够将复杂的情境进行简化，例如，教师讲解波形时，可以通过建立模型的方式让学生直观的理解波形。同时学习“三相桥式全控整流电路的教学”时，可以通过建立电路模型，实现对电路参数的调整，以直观的方式让学生了解电路波形。

2.4EWB仿真软件在电工电子技术教学中的应用

EWB仿真软件在实际应用的过程中主要是应用图形的方式，实现对电路的简化。该仿真软件能够将元器件以及仪器进行有效地连接，从而使得复杂的电路更加简单，实现对电路元器件的测试以及仪表连接的目的。同时，该仿真软件中的元器件种类比较多，结合课程设置的需要，可以挑选出所需的元器件。EWB仿真软件具有设置故障的功能，教学可以根据实际情况在模型中设置开路、短路或者断路的实验状况，从而让学生直观的观察电路运行的状态，让学生真正理解电路在故障的存在下运行状态。EWB仿真软件能够实现对电路功能的分析，针对模拟的电路的实际情况，学生可以对电路的功能进行全面的了解，该仿真软件能够指出实验者的错误操作，并对电路中存在的问题进行调整，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高等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。

结论

总而言之，虚拟仿真软件在电工电子教学的过程中具有良好的教学效果。该技术的应用能够将复杂的理论具体化，更加形象生动的展示课程内容。同时，虚拟仿真技术应用的灵活性比较高，能够有效地提高教学效果。

参考文献：

[1]陈霞.虚拟仿真技术在高等电工电子技术教学中的应用初探[J].黑龙江教育（理论与实践），2018,(Z2):80-81.

[2]陈丽.虚拟仿真技术在高等电子技术教学中的运用[J].黑龙江教育（理论与实践），2019,(5):59-60.