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虚拟仿真电子技术集锦9篇

时间:2023-03-03 15:54:09

虚拟仿真电子技术

虚拟仿真电子技术范文1

1虚拟仿真技术能创造情景教学,充分调动学生学习的积极性

情景教学法是适合中职院校学生的一种教学方式,提升学生的学习兴趣,使学生可以更快的融入到课堂教学中,情景的设计可以和实际情况相结合。虚拟仿真技术就是实现可以在课堂上给学生模拟真实环境的平台,培养学生的实际操作能力,改变目前只能进行理论教学的现状。

电子技术教学中更多是进行电路的教学,虚拟仿真技术可以有效的将真实的电路工作情况给学生呈现出来,让学生可以亲自观察所有复杂的电路情况。使教学不再局限于苦思冥想的抽象理论教学中,而是能够更直观、更明了在虚拟平台上给学生展现出来,让学生直白的理解理论知識。例如利用flash动画将PN结的多子的扩散和少子的漂移直观的表现出来,以利于学生对PN结概念、形成过程以及导通条件的理解。

再如将电子技术教学中放大电路的电阻、电容、晶体管、电源通过虚拟技术multisim模拟出来,再采用multisim里模拟测量工具直观的测出电压、电流的关系,从而更好地理解晶体管的放大、饱和、截止,以及放大电路三种组态。有了直观的呈现,学生就会产生学习积极性,学习积极性得到提高就解决了学习的根本问题。

2虚拟仿真技术能架起理论与实践相结合的桥梁

课堂上学生的参与度直接影响着课堂气氛,虚拟仿真技术可以让学生有身临其境的感觉,让学生更主动的参与课堂教学,对知识的掌握更加牢固。中职院校进行电子技术教学时的重点就是电路教学,可以利用虚拟技术将实际的电路操作台在课堂上模拟出来,让学生可以真正的动手将电路中出现的各种问题进行解决,从实际操作中掌握知识点、理解理论知识,将理论教学和实践教学相结合,使学生毕业后更容易接手实际工作,达到出校园就有能力进入社会的培养目标。

3虚拟仿真技术中穿插小组探讨式教学,更有利于学生创造力的培养

探讨式教学可以培养学生的思考能力和自主学习的能力,电子技术教学仅仅依靠教师是不够的,更多的是需要学生自己进行探索,将教师讲授的知识自己实践、验证之后才能更好的掌握,虚拟仿真技术在课堂上的应用就是给学生提供一个自主学习、合作学习探讨的平台。

电子技术教学中对电路的分辨是所有教学的基础,对于电路的理解和学习,可以让学生以小组的形式利用仿真虚拟技术系统来进行自主学习,找到各种电路图之间的区别,加深学生的记忆,从而更好的掌握对电路图的分辨能力。例如同一个电路各组件可以有不同的取值,让学生一小组讨论各取值之间的理论情况,通过Multisim等仿真技术加以验证。

再例如让学生通过学习整流电路理论的学习,各自设计整流电路,最后在Multisim实现出来,以小组的形式讨论谁的设计更成功,成功了,成功在哪?失败了,错在什么地方。通过小组的探讨,与其他同学设计结果的对比,学生能找到自己的问题所在,从而更好地培养学生的创造力。

而且虚拟仿真不需要耗材,在虚拟仿真软件上面可以随意设置原件参数,也不会把设备烧坏,这样更有利于学生大胆的尝试和创新。

4应用虚拟仿真技术存在一定的挑战

目前虚拟仿真技术并没有在所有院校的电子技术教学中得到应用,主要原因就是没有专门的教师对这项技术进行学习,还无法完全掌握这门技术以便应用到实际教学中,因此,想要更好的应用虚拟仿真技术,首要条件就是要在学校内组建一支教师队伍专门进行该技术的研究学习,熟练掌握是基础,还要有能力对其他教师进行指导,使虚拟仿真技术在电子技术教学中得到普及。进行电子技术教学的教师更应该积极主动的进行学习,使课堂教学的气氛更加轻松愉快,学生的学习效果得到提升。

5虚拟的模拟操作应该与实际操作结合起来进行教学

虚拟仿真技术虽然可以在课堂上让学生体会实际操作的感觉,但是却不可以完全代替实际操作,因为模拟操作系统是人工设置的,很多实际操作中会出现的情况在虚拟系统中并不能够完全体现,所以仿真虚拟系统的应用在电子技术教学中只是起到了辅助作用,实际的操作练习也是很重要的,绝不可以将实际操作的重要性忽略掉,而是应该将两者的优点结合起来,进行综合教学,有效的提高学生的电子技术操作水平。

6结束语

我国科技的进步发展在中职教学中得到了充分的体现,尤其在电子技术的教学上更是有着很大的意义,虚拟仿真技术在中职的电子技术教学中得到应用是提升学生实际操作能力的途径之一,使学生未来适应工作的能力得到加强,让学生走出校园就可以得到企业单位的认可,增加学生的就业概率,使学生在竞争力极强的社会上更容易站稳脚跟,获得更大的发展机会。

参考文献:

[1]陈闽蜀.虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的应用分析[J].兰州教育学院学报,2015(03):111-112.

[2]徐冬冬.中职电子技术教学中虚拟仿真技术的运用[J].大东方,2016(04):195.

作者简介:李承玉(1983-),男,云南保山人,讲师,理学学士,研究方向:电气自动化。

虚拟仿真电子技术范文2

【关键词】《电力电子技术》 虚拟仿真实验 建设

电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术,其应用范围非常广泛,涉及一般工业、交通运输、电力系统、通信网络、计算机、新能源发电等,因而《电力电子技术》已成为本科教学阶段的专业基础课程。同时,电力电子技术又具有很强的实践性,故而实验在教学中占据着十分重要的位置。然而由于课程难、内容多、课时少,在实际教学过程中,通常都只留出极少课时甚至没有留出课时让学生自主开展实验与训练。

虚拟仿真实验教学是依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通信等技术,构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象,学生在虚拟环境中开展实验,达到教学大纲所要求的教学效果。虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和高校实验室建设的重要内容。

为进一步推进我校实验教学信息化建设,加快专业实验教学与现代信息技术的深度融合,努力实现优质实验教学资源的共建共享,切实加强学生创新精神和实践能力的培养,我们开展了《电力电子技术》虚拟仿真实验教学中心的建设工作。

一、建设的任务和原则

《电力电子技术》虚拟仿真实验教学中心的建设任务是实现真实实验不具备或难以完成的教学功能,在涉及高危或极端的环境、不可及或不可逆的操作,高成本、高消耗、大型或综合训练以及现有实验条件不足或学生自主开展实验与训练等情况时,提供可靠、安全和经济的实验项目。《电力电子技术》虚拟仿真实验教学中心的建设必须充分体现虚实结合、相互补充、能实不虚的原则。

二、建设的内容

《电力电子技术》虚拟仿真实验教学中心的建设内容为:

1.虚拟仿真实验教学资源。发挥学院的电气工程学科专业优势,积极利用企业的开发实力和支持服务能力,充分整合信息化实验教学资源,以培养学生综合设计和创新能力为出发点,创造性地建设与应用高水平实验教学资源(包括软件共享虚拟实验、仪器共享虚拟实验和远程控制虚拟实验等),提高实验教学能力,拓展实验领域,丰富实验教学内容,降低成本和风险,开展绿色实验教学。

2.虚拟仿真实验教学的管理和共享平台。建设具有扩展性、兼容性、前瞻性的管理和共享平台,高效管理实验教学资源,实现校内外、本地区及更广范围内的实验教学资源共享,满足多地区、多学校和多专业的虚拟仿真实验教学的需求。探索学校和企事业单位(包括企业、科研机构、政府机构等)共建共管的新模式和新途径,建立可持续发展的虚拟仿真实验教学服务支撑体系。

3.虚拟仿真实验教学和管理队伍。建设教学、科研、技术人员结合,核心骨干人员相对稳定,结构合理的虚拟仿真实验教学团队,形成一支教育理念先进、学术水平高、教学科研能力强、实践经验丰富、勇于创新的虚拟仿真实验教学和管理队伍。

4.虚拟仿真实验教学中心的管理体系。以虚拟仿真实验教学资源的开放共享和充分使用为目标,系统制定并有效实施保障虚拟仿真实验教学的教师工作绩效考核、经费使用管理、实验教学中心维护与可持续发展等政策措施,建立有利于激励学生学习和提高学生创新能力的教学效果考核、评价和反馈机制。

三、建设的办法

为了确保《电力电子技术》虚拟仿真实验教学中心建设工作的顺利开展,需要采取切实可行的办法:

首先,学院制定出台相关政策措施、中心建设与管理的各项规章制度等文件,并责成相关人员出具中心建设规划与实施方案。

其次,中心开发教学软件、多媒体课件、在线网络课程、教学视频等数字教学资源,且课件要求可在浏览器环境播放。

再有,虚拟仿真实验教学中心的视频材料包含实验教学中心环境全貌、设备全貌、实验项目操作界面和功能界面等内容,反映虚拟仿真实验教学建设、应用和共享的基本情况。

最后,对于虚拟仿真实验教学中心,学校在实验室建设经费中给予一定的建设经费资助,学院也加大校企合作力度,加大经费投入力度。

四、结束语

教学效果和学生的收获是教学研究的出发点和落脚点。针对实际教学过程中极少留出课时甚至没有留出课时让学生自主开展实验与训练的状况,笔者介绍了开展《电力电子技术》虚拟仿真实验教学中心建设工作的情况,涉及建设任务和原则、内容、办法等,希望能起到抛砖引玉的作用。

【参考文献】

[1]王兆安, 黄俊.电力电子技术(第4版)[M].北京: 机械工业出版社, 2000.

[2] 许泽刚, 李俊生, 郭建江.基于电力电子的虚拟综合实验设计与实践[J].电气电子教学学报, 2008, 30 (5): 62-64.

虚拟仿真电子技术范文3

关键词:数字电子技术实验 虚拟仿真 改革与实践

中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2016)10(b)-0082-02

数字电子技术是笔者学校精品课程,目前正在进行网络资源共享课的建设,同时它也是理工科电气工程及其自动化、电气自动化技术、机械设计制造及其制动化、物联网工程、应用物理学和计算机科学与技术等专业的专业基础课。该课程不仅具有自身的理论体系而且实践性非常强。该课程主要的内容是解决数字电子电路相关理论的入门,学生能够在掌握基本理论的同时进行简单的设计,掌握分析和设计的基本方法和基本技能,为后学专业课的学习打下良好的基础。

以往的数电实验教学基本上是硬件实验室内部操作。学生在学习完理论课后,在实验课上直接通过实验台进行验证性操作或者简单设计再通过实验箱搭建电路,这样的操作设计性比较差,很多知识的掌握达不到加强巩固的效果。如果有一个好的实验平台能够让学生对所学的内容进行及时的验证,教学效果会大幅度地提高。对一些兴趣比较高、学有余力的学生还可以针对实际问题设计一些电路,然后在平台上练习,从而发现问题解决问题。去年该校购置了虚拟仿真平台,但是由于网络不稳定、平台的操作不熟练等因素影响,目前数电实验目前还停留在实验箱的阶段,虽然经过一定的改革增加了面包板,学生的动手能力有一定的提高。但因有许多问题出现,如初学者对原理掌握不牢固、理论知识跟不上实验内容效果不佳、教学评价和实验考核手段比较单一、设备的故障频发、设备升级不方便等诸多因素严重影响教学,也限制了学生的创造力和学习的主观能动性。

1 数字电子实验教学改革的意义

数字电子技术工程性和实践性极强,相应实验课程的开设,不仅可以帮助学生理解和掌握该课程的基本内容,还可以提高学生的动手能力,培养学生的创新思维。利用网络技术、计算机技术与虚拟仿真技术在计算机上构建一个虚拟实验室环境,提供可操作虚拟实验仪器,使学生在互联网上通过接近真实的人机交互界面完成实验,同时还提供网络实验教学的一体化管理功能[1]。该校在电类专业中开展了部分仿真课程的公共选修课和专业选修课,已经购置了仿真平台,以及计算机机房等硬件设备,对于数电实验的仿真有一定的基础。但是实践教学内容和人才培养模式还有一定的差距,而且并不互相兼容,需要系统的虚拟仿真实验机制来提高实验教学和管理的有效性和可行性。

采用虚拟仿真的数字电子技术实验的开设不仅可以弥补传统硬件实验的不足,提高学生学习的兴趣、动手能力的培养及综合素质的提升,而且具有以下几点优势。

(1)解决了传统实验资金不足或不能及时到位的现象。虚拟仿真不像硬件实验室那样需要比较高额的维护费用,而且维护起来不受时间和地点的限制,利于实验教学的管理。

(2)通过综合实验群,实现综合利用资源。数电实验涉及到信号的产生,数字电路的实现,可将虚拟软件平台和EDA实验室及信号与系统实验室等多个实验平台构建,共同完成综合性和设计性实验的仿真及操作。

(3)互动性较强。网络化实验室虚拟操作可以实现生与生、生与师、师与师之间的远程互动与交流。老师可以有效地对学生进行实验指导、监督和考核,学生通过交流很快地掌握实验内容,有效地进行实验操作。

(4)提升学生自主学习的能力。学生可以根据自身条件,除了完成老师交代的内容之外,设计自己喜欢的实验环境和实验模式,自我设计与创造,提高自我学习的能力、锻炼动手能力和设计能力。

(5)与科技发展同步,保证实验的先进性与前瞻性。及时有效地对虚拟软件进行更新,与时俱进地采用新的方法授课,引入新的实验内容,提高学生开展探索性、研究性、创新创意性实验。

2 虚拟仿真数字电子技术实验改革与实践的举措

为了培养中国特色应用技术型人才,教学中必须加强学生的技术理论、注重技术应用、突出实践教学,而加强实践性教学环节建设正是整个教学过程的一个基础。

2.1 改革教学过程

通过学习其他院校实验教学模式,根据当前信息网络技术发展特点,参考其教学经验与做法,对该课程的教学过程加以调整。针对不同的专业选用不同的教材,精选教学内容、精炼讲课题材。

2.2 完善教学大纲,实现人才培养目标,适应人才培养模式

通过课题组成员授课经验及学习研究的结果,商讨完善教学大纲,制定比较合理的实验教学考核机制,实现人才培养目标。

2.3 改革实践教学内容和方法

通过引入现代化的教学手段,推进实验教学方法和手段的提高及改革。构建以网络为载体的教学平台,借助一些虚拟软件实现虚实结合的实践教学方法。通过已有的虚拟仿真实验平台结合原有的硬件设备进行数字电子技术实验教学,提高了设备的利用率,降低了实验成本,提高了实验授课效果。通过改革实验教学内容,优化验证性实验,加强综合性、设计性和创新性实验,注重学生创新精神和实践能力的培养。

教学内容采用虚实结合的授课方式,突出实验多元化、层次化和系统性。具体实验内容由数制和码制、基本门电路的测试、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲的产生与整形、ADC和DAC、半导体存储器和可编程逻辑器件等构成。[1]通过虚拟实验电路的搭建,使学生对实际电路具有比较直观的认识,培养学生解决实际问题的能力。

2.4 建O综合实验团队

通过教师或学生自发组织相关协会构建综合实验团队,定期进行数字电子技术实践理论知识的讲授和电子线路的设计。形式可以多样化、多元化,如讲座、授课、竞赛和观摩等。

2.5 构建虚拟实验室,实现开放式教学

利用虚拟仿真实验教学平台、计算机网络和数字电子技术硬件实验室共同构建虚拟数字电子技术实验室,实现一个互联网上的虚拟实验环境。虚拟仿真实验教学平台主要包括实验教学管理、实验教学务管理、实验前理论知识学习、实验过程智能指导、实验结果自动批改、互动交流通知、实验教学效果评估和实验教学资源管理等9个模块,实现开放式虚拟仿真实验教学管理和共享。该平台不仅可以实现数字电子技术的实验操作,还可以扩展到课程设计和课程实训环节的教学。

利用网络建立关于数字电子技术实验为主题的论坛,以促进不同用户间的信息交流,了解最前沿的数字电子技术实验,开拓视野[3]。

2.6 构建综合实验群

打破课程界限,实行多门实验交叉汇合,建立综合实验群。数字电子技术是一门逻辑性非常强的课程,逻辑变量的产生、传输和处理过程要求比较严谨,具有工程性和实践性两大特点。将已有的数电实验室、通信实验室、虚拟仿真平台和EDA、信号与系统等多个实验平台构建一个适用于工科专业的电类虚拟实验综合实验群,共同来完成综合性、设计性实验的操作,提高学生学习兴趣,促进教学效果的提高。

2.7 改革实验教材

针对该校转型发展的目标,该院在人才培养模式上也应有所变化,要促进电类学生知识、能力、素质的平衡协调发展,提高学生的工程实践能力和创新意识。结合实际情况改革实验教材。这样既能提高学生的创新意识,也能培养其解决实际工程问题的能力。

2.8 改革考评机制

过去的数字电子技术实验都是平时成绩加期末抽取实验操作一次性考核的方式进行。通过虚拟仿真后的试验考核方式采用考勤成绩、平时操作成绩、提交作业成绩、创新成绩综合考评。同时建立学评学、师评学、学评师的考核机制,共同进步,共同促进教学质量的提高。

3 结语

坚持“育人为本”“以生为本”的基本教育理念,培养应用技术型人才是我们的最终目标。通过实践证明,对已有的实验室及其设备进行合理整合,构建综合实验群,不仅可以实现数字电子技术综合实验和设计实验的有效进行,也可以实现其他实验的有效进行。

通过丰富的仿真实验、实训软件培养学生分析问题、解决问题的能力,提高学生设计和创新的能力;整合已有硬件资源和虚拟网络结合的方式使学生对实际电路有比较直观的认识,既提高了现有设备的利用率,降低了实验成本,又提高了实践教学的效果;最终促进学生“善学习、善实践、善应用”的专业素养和实践创新能力的培养。

参考文献

[1] 周伟英.基于虚拟实践平台的“数字电子技术”课程教学改革与实践[J].中国电力教育CEPE,2010(34):148.

[2] 刘炳灿.国家重点实验室建设的回顾和展望[J].中国高校科技与产业化,2005(11):28-31.

[3] 黄琳,丁宏刚.加强大型仪器设备资源共享平台建设 促进国家重点实验室对外开放[J].实验室研究与探索,2006,25(8):1002-1004.

[4] 姜兆纯.浅谈高校实验室设备管理人员的素养[J].中国现代教育装备,2006(4):29-30.

虚拟仿真电子技术范文4

关键词:智能电网;虚拟仿真;网络共享;实验教学

中图分类号:G642.423 ; ; ; ; ;文献标识码:A ; ; ; ; ;文章编号:1007-0079(2014)17-0094-02

智能电网虚拟仿真实验教学是在虚拟通信网络基础上实现的。在江苏省智能电网信息工程综合训练中心现有实验基础上,充分依托校企合作实验资源与经验,建设成三个虚拟仿真实验子平台:一是可再生能源并网控制虚拟仿真平台;二是微电网运行控制虚拟仿真平台;三是电动汽车与电网互动虚拟仿真平台。可实现电力网络通信、可再生能源发电、分布式电源协调控制、微电网智能调度、电动汽车监控等智能电网领域的虚拟仿真与实体交互实验。该平台可仿真具有高危、大电压、高成本、高消耗等特点的智能电网系统。[1,2]

一、智能电网虚拟仿真实验教学平台开发

本实验平台基于PSCAD电力仿真软件搭建虚拟电力网拓扑架构,[3]基于MATLAB编写虚拟通信网协议及控制策略,基于虚拟网络与实体网络相结合的网络通信平台,实现智能电网、可再生能源、智能用电系统之间的信息传输,完成该平台内各子实验平台仿真,并通过实体网络实现资源共享,如图1所示。其中,能量流基于虚拟电力网传输及交互,信息流基于虚拟电力专网传输及交互,整个智能电网虚拟仿真平台可通过实体网络实现资源共享。

1.可再生能源并网控制虚拟仿真平台

可再生能源并网控制虚拟仿真平台由可再生能源模块、智能用电系统及智能电网模型、信息数据采集系统及互动协调控制系统组成,智能电网负荷潮流信息经信息数据采集系统采集传输给互动协调控制系统,以便实现风电、光伏发电并网研究。基于该平台可开展以下课程实验:风电并网技术、光伏发电并网技术、信息采集技术、互动协调控制技术及相关软件开发等,培养学生在风力发电、光伏发电等方面的技能。

2.微电网运行控制虚拟仿真实验平台

微电网运行控制虚拟仿真实验平台由可再生能源模块、智能用电系统、微电网、信息数据采集系统、互动协调控制系统组成,与传统能源隔离,微电网虚拟运行控制子系统由可再生能源供电,形成微电网孤岛运行,图1给出该微电网通信网络拓扑架构。基于该平台可开展以下课程实验:风力发电技术、光伏发电技术、以太网通信技术、智能电表技术、微电网运行控制技术等,培养学生在微电网运行控制方面的技能。

3.电动汽车与电网互动虚拟仿真实验平台

电动汽车与电网互动虚拟仿真实验平台由虚拟智能电网、智能用电系统、信息数据采集系统、互动协调控制系统组成,规模化电动汽车既可作为负载从电网吸收能量,亦可作为移动储能单元给电网供电,另外电动汽车可单独为智能家庭和智能楼宇紧急供电。该平台的建立需要通过信息数据采集系统和互动协调控制系统实现信息交互,保证互动过程合理有序进行,达到使智能配电网负荷曲线平滑、智能家庭/楼宇不间断供电等目的,减小峰谷差、提高电能质量,实现信息、数据收集分析、互动交流、成果展示等功能。基于该平台可开展以下课程实验:电动汽车充放电逆变整流技术、电动汽车BMS技术、智能电器用电、配电网负荷潮流计算、电动汽车有序充放电、海量信息处理技术等,培养学生在电动汽车充放电、智能电网潮流计算、智能电器用电等方面的技能。

二、智能电网虚拟仿真实验平台的实验内容及功能效果

智能电网虚拟仿真实验教学平台可开展的实验项目如表1所示。

表1 ;可开展实验项目、内容及类型

序号 实验项目 实验内容 实验类型

一 可再生能源并网控制虚拟仿真 可再生能源发电设备仿真建模;电力电子功率变换器仿真建模;逆变器并网建模仿真;并网控制系统仿真分析等。 基础实验、专业实验

二 微电网运行控制虚拟仿真 虚拟元件通过网络接入微电网仿真分析;微电网经济调度运行仿真分析;微电网动态特性分析与控制。 综合实验、科研创新

三 电动汽车与电网互动虚拟仿真 电动汽车多时空尺度充电特性分析;充换电设施与电网互动机理分析,建立电动汽车与电网之间的快速可靠通信连接,实现实时控制。 综合实验、科研创新

1.可再生能源并网控制虚拟仿真实验

(1)实验内容。采用PSCAD软件、MATLAB软件、3DSMAX开发平台以及VR-Platform虚拟现实技术,[4]对风能、光伏、微型燃气轮机等可再生能源发电设备进行虚拟建模,实验仿真可再生能源逆变器并网工作过程,分析并网控制系统的安全性、灵活性、可调度性,研究可再生能源接入对电网谐波、系统压降作用及其与电网协调控制。

(2)实验功能及效果。模拟大型风力发电机组零部件应力应变的变化情况,突破了传统的二维显示的动力学设计模式和分析方法,增加了对风电机组模型和运行特性的感知性与真实性,便于学生更好地掌握风力机运行原理与风力发电机工作原理;开发了光伏发电逆变器虚拟实现模型,便于学生更好地掌握光伏发电工作原理;在虚拟通信网络和工业总线网络平台基础上,采用Cyber Maker和VR-Platform作为虚拟现实技术开发平台,模拟可再生能源拓展虚拟仿真实验教学范围、丰富虚拟仿真实验教学内容。

2.微电网运行控制虚拟仿真

(1)实验内容。构建微电网中光伏机组、风电机组、储能元件、燃料电池装置、电动汽车、保护信号和开关状态等虚拟元件,模拟虚拟元件通过网络接入微电网的动态过程,仿真分析微电网孤岛与并网运行的潮流分析及其动态运行特性,掌握适用于微电网分布式发电逆变接口系统技术、在线网络支撑控制技术、多类型机组并联技术等研究,探索微电网运行频率控制、电压控制策略。

(2)实验功能及效果。拓展微电网并网及孤岛运行虚拟仿真实验教学范围、丰富虚拟仿真实验教学内容,开拓学生视野、提升知识结构、培养综合设计和创新能力;完成包括带方向过流及负序保护、欠/过电压、欠/过频率保护等,完成并网点遥测、遥信、遥控等,使学生掌握微电源孤岛运行与并网运行模型、原理等;实现了微电网负荷潮流计算方法、节点配置方法、协调控制策略,使学生掌握储能对微电网稳定运行的作用机理与控制方法、分布式储能的规划设计方法等。

3.电动汽车与电网互动虚拟仿真

(1)实验内容。探索电动汽车充放电特性、充换电设施与电网互动机理与规律,分析电动汽车和分布式可再生能源互补消纳的理论和方法、电动汽车对供电充裕性的影响机理及接入后电力系统规划/调度的理论和方法、配电系统保护/控制的理论和方法等,研究电动汽车与智能家庭、智能楼宇的互动技术,用电信息采集、双向互动服务、小区配电自动化、电动汽车有序充电、分布式电源运行控制、智能家居等技术。

(2)实验功能及效果。开发了电动汽车与电网互动虚拟仿真实验教学模型,包括V2G、V2B、V2H等,可使学生掌握配电网潮流计算、电力系统保护、电压和频率稳定、信息处理、通信工程、控制策略分析等知识;实现了电动汽车充放电的负荷特性预测仿真方法;实现了电动汽车SOC、电动汽车及充电桩等位置信息、电网负荷潮流等不同量之间信息融合及海量信息处理技术。

三、结论

智能电网虚拟仿真实验教学平台可开展可再生能源虚拟发电并网、微电网虚拟运行控制、电动汽车与电网互动等虚拟仿真实验教学,依托虚拟通信网络实现网络教学共享,满足电气工程类及相关专业本科、研究生实验教学工作,实现国内高校、境外高校及相关行业间资源共享与辐射,最大程度发挥该平台虚拟仿真高危、大电压、高成本、高消耗等智能电网系统虚拟现实对象的功能。发挥了南京邮电大学大信息领域的学科优势,合理开展满足多种应用对象需求的多层次、立体化、虚实结合的多学科交叉融合虚拟仿真实验教学和科学研究。

参考文献:

[1]刘振亚.智能电网技术[M].北京:中国电力出版社,2010.

[2]赵爽.智能电网环境下电力培训中心的发展策略[J].中国电力教育,2012,(15).

虚拟仿真电子技术范文5

关键词:虚拟仿真;教学资源;建设

中图分类号:TP202 文献标识码:B 文章编号:1673-8454(2012)13-0047-03

随着科学技术的迅猛发展,越来越多的新技术被应用到辅助教学中。虚拟仿真技术就是当今非常流行的新型教学媒体。我院自2007年建设应用电子技术专业部级教学资源库时,便开始研究虚拟仿真资源在教学中的应用,通过几年的建设建成了“虚拟电子产品生产车间”, 虚拟现实技术实现对真实电子产品工厂生产过程的模拟重现,让学生不需到工厂就可在3D虚拟工厂体验到电子产品生产的元件预处理、元件插装、波峰焊等工序对应的工艺、技术及安全生产流程。学生可以任意漫游三维虚拟车间,体验并操作波峰焊接机等各种设备、学习(或熟悉)各种工艺的操作技巧等。还建设了“单片机技术应用”整套仿真项目学习包,按照从简单到复杂的顺序,系统性地设计了“LED电子显示屏项目录像和仿真”等5个项目的系统仿真,在虚拟仿真教学资源开发与利用及如何与原教学资源平台衔接方面,探索出一条发展之路。

一、虚拟资源及教学资源平台建设综述

学院重视教学资源建设,在2006年至2009年国家示范性高职院校建设及后示范建设期间先后建设精品专业资源库16个,其中国家精品专业1个,国家教改试点专业2个,湖南省精品专业7个,湖南省教改试点专业6个;建设精品课程资源库28门,其中国家精品课程12门,省级精品课程16门;2007年开始牵头“应用电子技术”国家教学资源库建设,2010年获教育部正式立项,从专业标准库、课程资源库、培训资源库、素材资源库、职业信息库、标志性资源库六大方面进行建设,目前建设工作已基本完成,资源库参加2011年6月教育部在天津举行示范4周年暨资源库展示,获得在场专家和社会各届的一致好评,而学院也初步建成以1个部级教学资源库为核心,包括轨道交通专业群、电子信息技术专业群、软件技术专业群等3个院级教学资源库的资源库群。

配合应用电子部级教学资源库的建设,学院于2010年成功申报了“应用电子技术专业教学仿真实训软件系统”、“电气自动化技术教学仿真软件开发”、“模具拆装与设计虚拟实训室软件的开发”3项湖南省教育厅立项的虚拟仿真实训软件的开发项目。软件开发完成后,与原有的仿真实训系统无缝结合,初步形成了从虚拟到真实的实训教学特色,有力地促进了学生实际操作能力和实践能力的提高。“应用电子技术专业教学仿真实训软件系统”在示范建设四周年进行了专题展示,得到教育部领导的认可。所有软件在世界大学城进行了专题展示,得到省内外各兄弟院校的高度评价。

学院在以虚拟资源为抓手,推动学院教学资源库平台建设的过程中积累了很多可贵的经验,也促使学院虚拟仿真资源得到更长远的发展。

二、以虚拟仿真资源建设为抓手,带动学院教育教学改革进行

1.创新基于虚拟仿真资源的“多向”教学模式

职业院校很多操作性强的教学不能由传统理论教学实现,并且由于各种成本、安全、操作资质等条件的限制难于在真实的设备、真实的环境中进行实践教学,借助于虚拟软件的教学打破了传统的封闭教学模式,改善了教学模式的结构和层次,应用虚拟软件组织教学时更加注重师与生、生与生、师生与资源等之间的“多向”交互协同,并依据学习者个人的学习习惯和特点,凭借现代信息技术的优势,生成相应的学习模式。学习者在学习过程中通过RPG、游戏等方式充分使用资源,学习兴趣与效率得以提高。基于虚拟软件的教学有助于启发学生思维,培养学生参与构建真实世界的能力和创新意识,更有利于在虚拟软件情景学习中锻炼学生的职业素质。

2.推动基于虚拟仿真资源为载体的课程改革

虚拟仿真实训教学软件,信息海量、内容新颖,再现了岗位、再现了现场、再现了岗位作业过程。鲜活的现场内容,逼真的现场环境,为职业教育课程改革提供了重要的支撑。目前,我院以职业能力为主线、以职业活动课程为主体,理论与实践相融合、教学内容与岗位需求相适应的注重综合素质培养的、信息化教学资源支撑的课程体系正在形成。信息化环境下反映当前科学技术先进水平和职业岗位资格要求,有利于学生就业、创业和未来职业生涯发展的课程资源和校本课程、校本教材的开发正在全面推进。信息化环境下的多种教材形态,因其内容海量、更新速度快、呈现形式丰富、冲击力强大,适应了职业教育职业、岗位、专业和设施设备及工艺方案、操作标准变化快的特殊需求,全面推动了职业教育课程改革。

3.以虚拟仿真教学系统为牵动,创新实训基地建设

科学合理的校内实训基地建设方案,应该是虚实结合、虚拟仿真与实际操作有效融合的建设方案,无论哪一种“能力形态的获得”,实操实训的现实作用都是不可替代的。虚实结合不仅解决了实操实训进不去、看不见、难再现、多污染、高消耗、不安全、设施设备不足、实训指导教师不足等众多难题,而且将趣味性、现场氛围、个性化导训、智能化考核、分层次实训等先进的教育思想融入其中,创造出智能化、信息化、现代化的实训环境。只有虚实结合、融入信息化要素的实训基地建设方案,才能实现智能化实训教学目的,才会符合职业教育教学技能获得规律,才能使学生提早了解工厂、了解岗位、了解自己毕业后的工作环境,才会给我们带来巨大的经济效益、社会效益及质量效益。

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[8]李平,毛昌杰,徐进.开展部级虚拟仿真实验教学中心建设提高高校实验教学信息化水平[J].实验室研究与探索,2013,32(11):5-8.

[9]沈建华,李飞,程崇虎,等.通信与信息网络部级虚拟仿真实验教学中心建设与实践[J].实验室研究与探索,2015,34(1):161-164.

[10]张增明,王中平,张宪锋.部级物理虚拟仿真实验教学中心的建设实践[J].实验技术与管理,2015,32(12):146-149.

[11]蔺智挺.基于虚拟仿真实验的模拟集成电路实验教学[J].实验技术与管理,2016,33(1):122-126.

虚拟仿真电子技术范文7

关键词:职业教育;虚拟仿真教学;虚拟仿真师资队伍

现代信息技术的不断发展为职业教育虚拟仿真教学的开展创造了前所未有的机遇。2012年,教育部颁布的《教育信息化十年发展规划(2011—2020年)》中指出,职业教育信息化是“教育信息化需要着重加强的薄弱环节”,要“加快建设职业教育信息化发展环境”“有效有效提高职业教育实践教学水平”,并针对教育系统的不同需求提出了开发“1500套虚拟仿真实训实验系统”的发展目标[1]。《教育信息化2.0行动计划》指出,虚拟仿真实训实验系统是教育信息化数字资源的重要组成部分,具有“突破时空限制”“快速复制传播”“呈现手段丰富”的独特优势,是提高教育质量的重要手段[2]。虚拟仿真教学资源的有效应用、虚拟仿真教学的大力开展,对于实现信息技术与教育教学的深度融合,引领教育信息化从而引领教育现代化具有重要的意义。

一、虚拟仿真教学的内涵、特征及开展原则

(一)虚拟仿真教学的内涵虚拟仿真教学是以依托虚拟仿真教学资源的教学活动。虚拟仿真教学资源是在仿真技术和虚拟现实技术的基础上共同开发的数字化资源,主要涉及基础设施及设备、实验材料、实验软件和实验系统等,通常包括仿真硬件、仿真软件、仿真数据及仿真平台[3]。仿真技术在20世纪初就得到了广泛的应用,虚拟现实技术更加注重人机交互的体验和虚拟空间的感受[4]。虚拟仿真教学和传统教学的最大区别在于教学中融合了虚拟现实技术和仿真技术的优势,提升了教学的信息化水平。

(二)虚拟仿真教学的特征虚拟仿真教学具有情境性、交互性、开放性和共享性的特征。情境性是指开展虚拟仿真教学的虚拟环境是实际工作环境或者工作案例的模拟,学员可以在虚拟环境中进行技能的模拟训练和知识的巩固学习,例如极地特种医学的虚拟仿真教学,将极地极寒、极夜、极昼、强磁场的环境模拟出来,展现常规实验中无法实现的工作环境,为有效开展极地环境下的人体及动物的医学研究提供了重要的环境条件[5]。交互性是指利用虚拟仿真实验系统具有人机交互功能,在教学中用户可以获得更好的学习效果。例如在煤矿虚拟仿真实习培训系统中,学员可以通过键盘的按键来控制井下人物的运动,达到安全实习培训效果,并能实现多人同时在线互动,提高多人合作的能力[6]。开放性是指虚拟仿真教学为学生提供了一个开放的学习平台。在液压与气动实验的教学中,通过发挥网络技术、数据库技术及虚拟仿真技术的优势,开发相应的虚拟仿真网络课程,学生在网络平台中可以完成课程项目的学习和成绩评定,也能在线与教师探讨,且根据学生反馈和实际需要,虚拟实验项目的数量也可不断增加,满足不断变化的教学需求[7]。共享是构建一体化的“互联网+教育”大平台、发挥虚拟仿真数字教育资源优势的重要途径。虚拟仿真教学的共享性特征表现在,通过资源共享不断提高虚拟仿真教学资源的利用率,让更多的学生享受到通过虚拟仿真教学带来的知识、技能的提升,从而不断提高职业教学的质量和水平。

(三)虚拟仿真教学的开展原则开展虚拟仿真教学应遵循“能实不虚、虚实互补、虚实互促”的原则。虚拟仿真教学为学生的个性化情境学习和交互操作提供了重要的虚拟化学习环境,开放、共享的学习平台为多人交互、共同完成某项学习任务提供了可能,但学生利用真实的实训实验设备、材料进行技能训练和知识巩固学习的作用是不可替代的,如果以虚代实过多,会造成学生在学习时眼高手低、避实就虚,不利于学生的技能培养。虚拟仿真教学任务为真实设备上完成任务提供了重要的参考[8]。在教学中,可先利用虚拟环境具有强大的容错功能,使学生多次尝试获得一定的操作经验,再转向实物的操作,从而在一定程度避免材料的浪费以及对设备的损坏;对于教学场地不能提供的教学场景和操作任务,开发相应的虚拟仿真教学资源,能够丰富课堂教学,弥补实验实训条件的不足;要充分发挥虚拟仿真教学和实物教学的优势,使虚拟的环境更接近于真实的教学场景,真实的教学场景更贴近于实际的工作岗位,实际的工作岗位指导虚拟环境的构建,通过“虚拟-真实-实际”的循环促进,不断提高学生的岗位技能。

二、开展虚拟仿真教学的重要意义

(一)打破教学时空的限制,提升学习效果职业教育主要是以提高学生技能为培养目标,部分技能的训练对教学环境的要求比较高,比如极地环境下的医学实验、煤矿专业的井下操作等,普通的教学场景不能达到技能训练的要求。利用虚拟仿真技术创设的虚拟环境,可以有效丰富教学环境,为学生的技能训练创设条件,为以后进入真实的工作环境、走向现实的工作岗位奠定理论和实践基础[9];虚拟仿真教学资源的共享为学生提供了课外学习平台,学生可以利用共享的教学资源在课后加强训练,不断提升自己,教师也可以在线上对学生进行指导。教学环境的虚拟构建、“线上+线下”的多元教学使得虚拟仿真教学打破了传统教学时间和空间的限制,有效提升了学生的学习效果。

(二)突破教学条件的约束,降低教学成本职业教育传统实训教学的开展需要满足相关教学条件才能开展,比如建立实训室、购买实训设备等,某些技能的训练还需要大量的教学耗材提供给学生进行练习。比如在实训室里进行模拟电子线路的教学,学生操作的过程是利用各种电子元器件比如二极管、三极管、电容等在电路板上搭建相应电路进行安装调试的过程,这些元器件在一次安装完成后基本上不能再次使用,且电子元器件安装的时候极易由于操作不当损坏造成损失,当电路安装完成后需要多种仪器(仪表)比如万用表、示波器进行测量或者读取实验结果。实训室的建立、元器件的损耗、仪器(仪表)的购买这些都需要大量的教学成本。采用电子电路虚拟仿真软件可以有效降低教学成本,虚拟的元件库和仪器(仪表)库为电路的设计、搭建、调试和分析提供了便捷的途径,实验中不需要消耗任何元器件,节能环保且安全可靠[10]。

(三)冲破能力培养限制,提高人才质量传统的教学实验,内容比较单一且固定,且绝大多数是验证性实验,学生只需按照操作步骤完成实验即可,不利于培养学生的实践能力和创新能力。虚拟仿真教学突破了传统教学的诸多限制,是专业教学和信息化技术深度融合的重要产物,是提高学生科学的思维能力、大胆的实践精神和勇于创新的重要手段。学生可以在虚拟环境中进行自我探索,思考并设计符合要求的实验方案,获得不同形式的实验结果并进行分析,有利于学生构建属于自己的知识体系,激发学生的学习兴趣,激励他们不断创新[11]。

三、职业教育虚拟仿真教学问题分析

虚拟仿真教学对于提升学生的学习效果、降低教学成本、提高人才培养质量具有重要的意义,在职业教育的文化、旅游、医学、工科及农林检测等课程中,虚拟仿真教学的开展也比较广泛[12],但在虚拟仿真教学实施的过程中也发现了一些问题。

(一)虚拟仿真教学的信息化程度不够虚拟仿真教学的信息化主要表现在两个方面,一是虚拟仿真教学资源的共享,二是虚拟仿真教学有利于实现学生的远程自主学习。许多职业院校都开展了虚拟仿真资源的建设和教学工作,但如何建设、如何教学、如何共享及共享覆盖面绝大多数是各院校的自主行为,没有统一的建设标准,缺少可遵守执行的技术规范,缺乏沟通协调,造成了虚拟仿真资源的重复开发和零散建设,资源的质量难以保证,并且因没有统一的开发平台和技术支持,虚拟仿真资源的共享性和可移植性差,造成教学资源的浪费;学生能进行远程自主学习是虚拟仿真教学的优势,但传统的以教师为主的课堂教学,不利于学生培养学生自主学习的能力,且大多数虚拟仿真实验系统突出功能的实现,对学生的学习评价功能不够完善,教师也不能很好地掌握学生学习的情况,这些不利于学生的自主学习,降低了虚拟仿真教学的信息化程度。虚拟仿真教学资源的共享性差,学生远程自主学习困难,这严重阻碍了虚拟仿真教学的信息化进程,不利于虚拟仿真教学的开展。

(二)虚拟仿真教学资源的构建力度不够虚拟仿真教学资源是实现虚拟仿真资源从功能实现到教学应用的桥梁,是实现“虚实结合”教学的重要教学参考。目前虚拟仿真教学资源的构建着重于虚拟仿真软件、硬件、数据及平台的建设,但对开展虚拟仿真教学所需教学资料的建设力度不够。虚拟仿真教学资料所包含的内容应该是多方面的,除了包括教材、实训指导书、虚拟仿真系统等的使用说明、课程项目的实现过程外,还应包括“虚实结合”教学衔接与实施的教学参考。虚拟仿真教学资料的缺失不利于虚拟仿真教学的开展,也就无法有效地指导教师的“教”和学生的“学”,尤其在学生课后自学的时候,没有任何可参考的学习资料,学习效果不佳。

(三)虚拟仿真教学教师的参与程度不够虚拟仿真教学是专业教学和信息技术结合的产物,企业有技术的优势,依靠校外企业开发或者校企合作是虚拟仿真资源开发的首选。但是完全依靠企业或者简单的校企合作,很难实现虚拟仿真教学的可持续发展。企业对教学的了解不多、学校教师的参与度不够,开发的虚拟仿真实验系统不一定能够完全满足教学的需求。要深入发挥虚拟仿真的信息化优势,离不开具有先进技术及教学实践经验的教师参与。信息技术的不断发展与更新,使得虚拟仿真资源的开发变成了一项长期的、不断革新的实践性工作,因此需要有专门的教师从事此项工作。

四、虚拟仿真教学实施的策略

(一)加强虚拟仿真教学的信息化建设加强虚拟仿真教学的信息化建设,一方面要改革教学模式,在教学活动中以学生为主,培养学生独立思考和解决问题的能力,提高学生自主学习的能力,同时需要完善虚拟仿真教学资源中的评价功能,为学生更好的完成虚拟仿真课程任务,及时获得学习反馈奠定基础;另一方要加强虚拟仿真资源的共享和推广,这是信息化资源建设任务的要求,也是实现信息技术与职业教育深度融合的重要途径,虚拟仿真资源的共享离不开院校间的交流与合作,要建立实时、开放、共享的信息数据库,为更好地发挥虚拟仿真教学的优势创造条件。从培养学生学习能力出发,到虚拟仿真资源功能的不断完善,再到虚拟仿真资源的开放、共享,将不断提升虚拟仿真教学的信息化水平。

(二)完善虚拟仿真教学资源构建为了更好地发挥虚拟仿真教学的优势,要完善虚拟仿真教学资源的构建,不断加强虚拟仿真平台、虚拟实验系统等建设,丰富和强化虚拟仿真的教学功能和评价功能,及时有效地提供教学反馈;要开发和编写满足虚拟仿真教学、注重学生能力培养的教学资料和学习资料,为更好地开展虚拟仿真教学做准备;要探索适合虚拟仿真教学以及虚实结合教学的方法,引导学生循序渐进地学习,提升教学效果。

(三)重视虚拟仿真师资队伍培养重视虚拟仿真师资队伍的培养,必须提高教师的信息化水平,提升教师的专业实践能力。虚拟仿真资源的开发周期较长,离不开学校的政策支持和资金投入,学校应在保障研发过程的顺利进行的前提下,通过激励方式提高教师参与的积极性和热情;必须要认识到企业在信息化技术上的优势,教师要参与企业实践,掌握先进的技术,找到发挥企业技术优势和学校教学优势的契合点,开发虚拟仿真实验系统,编写相关的教材,服务于教学;教师能力的可持续发展是实现虚拟仿真教学可持续发展的重要保障,只有更多优秀的教师参与到虚拟仿真资源的建设中来,才能实现虚拟仿真教学的可持续发展。

虚拟仿真电子技术范文8

网络教学视频题虚拟仿真实验电子测量仪器一、《电子测量与仪器》网络课程资源建设的特点

1.电类课程的特点

从电子技术的发展来看,电类课程有着自身的一些特点。首先,电类课程的专业知识具有实验性和探索性,甚至是随着科学技术的发展,可能会被新的知识替代。这种技术和知识的更新,在行业中的电子产品上会首先得到体现。实际中,电子产品更新的速度很快。其次,电类课程具有很强的实践性。

2.《电子测量与仪器》网络课程资源建设的特点

结合电类课程专业知识的实验性和探索性,在进行《电子测量与仪器》课程网络资源建设时,宜引入行业中最新的电子测量仪器介绍及其技术讲座,添加相关网络链接、视频和反映技术前沿的文献。结合电类课程很强的实践性,并考虑到网络与电类课程之间的共同点:计算机化,在网络资源应用中,适当地引入虚拟仿真实验。特别是《电子测量与仪器》课程中基于计算机的虚拟仪器技术作为先进的测量技术,使得应用虚拟仪器进行虚拟仿真实验成为可能,电子设计仿真软件NI Multisim很好地做到了这一点。与其它电类课程相比较而言,这是《电子测量与仪器》课程网络资源建设和应用中独有的一个特点。这样,通过最新电子测量仪器、前沿技术和虚拟仿真实验内容的资源建设和应用,以充分发挥网络作为课堂延伸的作用。

二、《电子测量与仪器》网络课程的资源建设

本文基于4A网络教学平台,进行了《电子测量与仪器》网络课程的资源建设。资源建设的基本模块包括课程资源、作业、讨论区、学习活动等。课程资源中包括课程内容、实验内容、常用仪器简介、以及设计常见仪器的芯片资料等,扩展的模块有虚拟仪器、毕业设计等,主要课程资源组织图如图1所示。其中,课程答疑安排在讨论区进行。课程资源呈现的方式有文字、图片、PPT、视频等。根据前述《电子测量与仪器》网络课程资源建设的特点,在网络课程资源建设中还引入了最新的电子测量仪器类产品介绍与讲座类的视频,提供了虚拟仪器前沿技术的参考文献,并设计了选择、应用电子测量仪器的综合性学习活动,即给定测量任务,让学生在NI Multisim软件中加载虚拟仪器进行虚拟仿真实验。为了使学生在课外对课程内容有一个更好的理解,还专门设计了视频题和思考题。

三、仪器产品讲座类视频的合理应用与引导

网络课程作为课堂的延伸,应尽量促进学生自主学习。一方面,学生通过网络课程能对课内的教学内容有更好地理解;另一方面,学生能学到与课内教学内容紧密相关的知识,对课内教学内容进行扩展。结合电类课程专业知识的实验性和探索性,《电子测量与仪器》网络课程引入了仪器产品讲座类视频,其视频内容与课程内容紧密相关,其中包括最新的数字示波器和数字万用表等视频。

下面以数字示波器视频的引入为例。受课内学时数的限制,“数字示波器”的课内教学内容重点讲解数字示波器的原理和测量方法,包括探头的基本应用。而更详细的探头应用及注意事项,则在网络教学平台上通过引入探头视频专题来学习。这拓展了学生学习知识的范围。因为是学生自主学习,在教师不在现场的情况下,仍然应该引导学生学习,所以就视频设计了视频题,让学生观看视频后回答问题,以帮助学生在观看视频的同时思考问题,使学生的自主学习更有效。

“数字示波器”视频有关问题的设计要达到的教学目标是:使学生掌握探头的基本应用和示波器的原理,理解探头使用的注意事项和示波器的功能,并促进学生思考,帮助学生主动建构知识。教学设计遵循循序渐进、由浅入深的原则。首先,将一Flash作为引子。它通过展示一个电子工程师在使用示波器检验产品的过程中遇到的一些困惑,来引出数字示波器产品中使用的新技术。其次,在其视频下方显示相应的提问,学生可带着问题去观看视频。最后,提示回答某个问题后续所需要学习的视频。如设计的问题有:探头的作用有哪些,如何选择、使用探头(详见后续视频:探头专题)。并在作业模块下给出视频题和答案。

四、虚拟仿真实验学习活动

目前,实践性很强的课程的教学安排大多采用课内实验或课程设计来达到培养学生对知识的应用和实践的目的。《电子测量与仪器》课程的内容在强调技术知识的同时,对知识的应用也很重视。基于能应用虚拟仪器进行虚拟仿真实验的课程特点,在《电子测量与仪器》网络课程资源建设中应用NI Multisim软件引入虚拟仿真实验,有利于学生的知识建构和学习迁移。NI Multisim软件中加载虚拟仪器的方式有三种:自带的虚拟仪器、基于LabVIEW的虚拟仪器和NI ELVISmx虚拟仪器。

在学生学习了多种电子测量仪器之后,利用4A网络教学平台的学习活动模块设计基于虚拟仿真实验的综合性学习活动,使学生通过本门课程的学习,能正确地选择测量方案和仪器,达到完成给定测量任务的教学目标。依据教学目标,虚拟仿真实验的学习活动内容为:给学生一个测量任务,让学生在NI Multisim软件中加载虚拟仪器完成仿真实验。具体的任务包括观察滤波前后的时域波形、分析滤波后的信号频率分量和测量滤波器的带宽。考虑到滤波器带宽测量的方法有多种,所以设计了投票环节,给出其中三种测量方案,让学生从中推选出最佳的测量方案。这三种方案有用正弦信号源和示波器的观察法测量、用波特图仪(或频率特性测试仪)的自动扫描法测量、用正弦信号源和电压表的点频法测量。附件作业中提供了NI Multisim设计的语音滤波器电路原理图,以方便学生课外进行仿真实验。共享资源环节要求学生在活动中提供相关资源与同学共享,同时它也是支撑测量结果的依据。

五、结语

根据《电子测量与仪器》课程知识具有实验性和探索性、设计计算机化等特点,且能使用虚拟仪器进行虚拟仿真实验的独有特点,利用4A网络教学平台对课程进行了网络资源建设和应用。通过设计仪器产品讲座类视频题和NI Multisim仿真实验学习活动来引导学生自主学习,从而达到促进学生主动建构知识和学习迁移的目的。实践表明,网络教学是促进学生自主学习的一个有效途径。如何提升大学生网络自主学习的能力还有待研究。

参考文献:

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[3]黄小妹.网络自主学习模式下建构主义学习理论应用剖析――以高职公共英语教学为例[J].湖北广播电视大学学报,2012,32(7):39.22.

虚拟仿真电子技术范文9

关键词:电工电子专业;虚拟仿真;实验室;优势

电工电子类实验是职业学校电工电子信息类专业课程的重要组成部分,教学的质量高低在很大程度上取决于专业课演示实验和学生分组实验的实际开出率。本文以中等职业教育电工电子实验在教学中的作用为基础、结合目前中等职业教育电工电子类实验课开出率的现状和原因分析,以及仿真实验在实验教学中的应用情况等方面,探讨利用仿真软件组建电工电子虚拟仿真实验室的几方面优势表现。

1实验课对教学的重要性

教师的演示实验对学生起着潜移默化的直接示范作用,为学生学习电子技术概念和规律提供了直观的环境,通过指导学生观察和分析实验现象,使学生获得直观的感性认识,从而更好地理解和掌握电子概念和规律。

2实验教学现状及主要原因分析

现实中,总有很多实际情况影响教师演示实验和学生分组实验的开出率,从而直接影响了教学效果。究其原因主要还是因为学校已有实验设备陈旧落后,或者数量跟不上学生规模的发展,使分组实验难以组织和进行。学校经费不足,对损耗损坏的仪器设备无力及时补充。实验设备管理有难度,仪器设备人为损坏或学生操作失误损坏多。

3中等职业教育电工电子类专业实验课程简介

(1)电工基础实验:常用电工仪器仪表的使用、晶体管简易测量等。

(2)数字电子技术实验:基本逻辑门电路、组合逻辑电路等。

(3)模拟电路实验:电子仪器实验、晶体管的简易测试、整流、滤波和稳压、单级交流放大器、稳压电源制作等。

(4)高频电子技术实验:通频带展宽电路、LC振荡器、调幅与检波系统、非线性波形变换、调频与鉴频系统、FM接收机组装等。

(5)电子设计自动化:1位全加器输入设计、多路选择器设计、8位硬件加法器设计、7段数码显示译码器设计等。

(6)电子组装工艺与设备实验:波形合成法测频率、信号发生器的使用、频率特性测试仪的使用、元器件的识别与测量、检测等。

(7)单片机控制应用:清零程序、51实验系统的使用、数据传送程序、数据排序实验等。

(8)电子CAD实验:EDA软件基本操作、原理图编辑入门、原理图设计、元件库编辑、印制电路板的编辑、PCB元件库编辑、电路仿真等。

4虚拟仿真软件资源

随着计算机技术和网络技术的迅速发展,以及科学研究进一步深入的需要,虚拟仿真实验技术日渐成熟和完善,虚拟实验室作为理论研究和实验研究之后的第三种科学研究方法,对社会发展和科技进步起到了越来越重要的作用,代表着科学研究方法的重要发展方向。在教学上虚拟仿真都有着很强的实物实验替代性,下面就目前相关专业实验课程的主要虚拟仿真软件做一些了解。

4.1电子仿真软件Multisim。它有十分丰富的电子元器件库,可供用户调用组建仿真电路进行实验;它提供18种基本分析方法,可供用户对电子电路进行各种性能分析;它还有多达17台虚拟仪器仪表和一个实时测量探针,可以满足一般电子电路的测试和实验。

4.2Proteus。基于PROSPICE混合模型仿真器,是完整的嵌入式系统软/硬件设计仿真平台。不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及器件,是目前最好的仿真单片机及器件的工具。该软件的特点是可全部满足单片机软件仿真系统的标准,并在同类产品中具有明显的优势。

4.3AltiumDesigner:是业界首例将设计流程、集成化PCB设计、可编程器件(如FPGA)设计和基于处理器设计的嵌入式软件开发功能整合在一起的产品,可同时进行PCB和FPGA设计以及嵌入式设计,具有将设计方案从概念转变为最终成品所需的全部功能。

5结论

随着计算机技术的飞速发展,一般的电工电子实验都可以通过计算机辅助分析和仿真技术来完成。计算机仿真在实验教学中的应用,越来越体现出它相对于传统电工电子实验的优势。通过教学实践证明,针对虚拟仿真实验室的优势,用仿真软件进行实验教学是可行的,结合了目前计算机仿真最新技术组建而成的电子仿真实验室,为电工电子专业教学创设了良好的平台,能极大地激发学生的学习兴趣,完全可满足电工电子技术课程多层次实验教学的需要,使学生的创新、创造能力得到全面的锻炼和发挥,满足现代仿真教学的需要,这些优势可以进一步推广到机电、数控、财经、汽修交通类的虚拟仿真实验室在教学中的广泛应用。

参考文献

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