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電工電子電路下的虛擬實驗室建設(shè)

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電工電子電路下的虛擬實驗室建設(shè)

摘要:基于建設(shè)虛擬電子實驗室的方案,闡述實驗教學中的硬件問題,通過虛擬化的方式建立具有功能齊全、成本低廉的實驗室,取得效果好的優(yōu)勢,從而提高電子電路課程實驗教學的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:虛擬實驗室,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),信息技術(shù),計算機工程

引言

通過科學的方式開展教學,可以有效提升教學質(zhì)量。計算機輔助教學模式已經(jīng)逐漸成熟。在實踐中工通過網(wǎng)絡(luò)化,利用現(xiàn)代電子技術(shù)進行虛擬實驗室[1-3]的建設(shè),可以有效拓展教學范圍,整合教學資源,是一種科學的教學手段。

1電工電子虛擬實驗室特點

虛擬實驗室涉及的內(nèi)容全面、硬件投入不多,學生可以根據(jù)實際狀況自行的開展試驗,在實驗者中產(chǎn)生的損耗與實際的狀態(tài)較為接近。虛擬實驗室特點:(1)教學內(nèi)容豐富。電路試驗、模擬部分以及數(shù)字部分的試驗,可以進行驗證性的試驗,在實踐中可以根據(jù)實際狀況進行綜合性的分析以及設(shè)計試驗。同時,可以根據(jù)實際狀況進行軟件模擬元件故障,了解實際的裝空調(diào),便于拓展學生的思路。通過此種方式可以有效激發(fā)學生的興趣。(2)安全性高。在傳統(tǒng)的試驗教學中,如果操作不當則會導致其出現(xiàn)一些突發(fā)性的問題。造成元器件、儀器儀表損毀等狀況問題。而通過虛擬仿真試驗的元器件進行處理,學生在試驗中不會接觸真正的元件以及儀表,可以有效避免在試驗中出現(xiàn)安全隱患的問題。(3)提升學生的程序能力。通過虛擬電路試驗模式,可以在一定程度上解決傳統(tǒng)教學中缺乏動力能力培養(yǎng)的問題,通過虛擬的環(huán)境進行模擬仿真試驗,可以使得學生在自己的實踐操作中掌握知識內(nèi)容。

2電工電子虛擬實驗室的方案

在電工電子教學中,要合理的應用電工電子虛擬實驗室,通過建設(shè)電工電子虛擬實驗室,明確具體的內(nèi)容以及信息,可以充分滿足學生的學習需求。(1)電工電子虛擬實驗室建設(shè)。通過虛擬仿真軟件構(gòu)建實驗室,充分利用虛擬軟件,將元器件以及儀器集合,實現(xiàn)一體化的處理,通過對原理電路設(shè)計、電路功能測試等各個系統(tǒng)進行虛擬仿真試驗,可以形成系統(tǒng)化的模式,其主要的系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。(2)系統(tǒng)內(nèi)容。在進行系統(tǒng)建設(shè)中,要明確具體的內(nèi)容,通過電路分析輔助教學系統(tǒng)、模擬電子技術(shù)輔助教學系統(tǒng)、數(shù)字電子技術(shù)輔助教學系統(tǒng)以及二課堂創(chuàng)新系統(tǒng)的方式開展教學,這樣才可以充分滿足教學的實際需求。①電路分析輔助教學系統(tǒng)。在理論教學以及試驗教學的基礎(chǔ)之上,通過軟件進行仿真處理,對電路試驗進行分析,通過原理電路設(shè)計,實現(xiàn)對電路功能的合理測試分析。其主要內(nèi)容主要有電路元件伏安特性測試、疊加定理驗證,戴維寧定理的驗證分析等。②模擬電子技術(shù)輔助教學系統(tǒng)。基于理論教學以及試驗教學技術(shù),通過仿真軟件對基本電路進行模擬、測試以及演示分析。例如,可以實現(xiàn)對差動放大電路。負反饋放大電路的模擬分析等。③數(shù)字電子技術(shù)輔助教學系統(tǒng)。根據(jù)教學的要求,綜合理論以及試驗教學,通過仿真軟件快速實現(xiàn)對數(shù)字電路試驗的仿真,實現(xiàn)對數(shù)字電路的設(shè)計、演示以及測試分析??梢詫崿F(xiàn)集成門電路測試、應用,組合邏輯電路設(shè)計等各項內(nèi)容。④第二課堂創(chuàng)新系統(tǒng)??梢跃C合日常教學輔助的內(nèi)容,通過仿真軟件進行創(chuàng)新,拓展教學的范圍以及內(nèi)容。通過第二課堂創(chuàng)新實踐系統(tǒng)可以在學習中不斷發(fā)現(xiàn)問題,分析問題,在一定程度上增強問題的解決能力。例如可以進行功率放大器綜合設(shè)計,數(shù)字秒表綜合設(shè)計分析等。

3電工電子虛擬實驗室的模式

通過虛擬技術(shù)開展電工電子電路的實驗,可以有效提升試驗的質(zhì)量,避免人為的失誤,增強了試驗的效率。在實踐中要根據(jù)實際狀況對其進行綜合設(shè)計要求,對其進行全面的分析,根據(jù)實際狀況采取有效的方式,進而達到增強學生的科研以及動手能力的本質(zhì)目的。因此,可以基于以下幾點進行試驗分析。(1)類型。①單機虛擬實驗室。在單機虛擬實驗室中,主要利用各種仿真軟件、開發(fā)工具進行處理,利用編程的方式進行虛擬試驗處理,可以有效地節(jié)省時間,提升電工電子虛擬實驗室建設(shè)的效率,降低了成本。例如,利用MultlSim軟件建立仿真測試平臺,建立虛擬的運行環(huán)境,則可以滿足學生試驗的目的以及需求。在研制虛擬電工電子實驗軟件中,要先進行教學設(shè)計。合理的開展虛擬試驗課程,根據(jù)實際的需求進行分析規(guī)劃,進行樣本處理,收集各項信息,在根據(jù)具體的要求進行合成處理。實現(xiàn)對虛擬試驗軟件的修改完善,通過測試之后在進行應用。電子仿真軟件在制作中,要根據(jù)實際狀況選擇多媒體開展軟件、通用開發(fā)軟件以及圖形化的編程軟件等。②基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬實驗室。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持之下進行虛擬實驗室的建設(shè),給予學生一定的權(quán)限,學生則可以通過網(wǎng)絡(luò)實驗室的軟件以及信息數(shù)據(jù)開展試驗。③虛擬現(xiàn)實實驗室。在虛擬現(xiàn)實技術(shù)的支持之下,利用三維技術(shù)則可以進行細節(jié)的觀察分析,了解具體的工作原理以及特征。在虛擬現(xiàn)實技術(shù)中開展電工電子實驗室,其最為關(guān)鍵的就是優(yōu)化硬件以及軟件系統(tǒng)的設(shè)計。其中硬件平臺主要就是計算機系統(tǒng)以及I/O的接口設(shè)備;其中計算機是硬件平臺開發(fā)的關(guān)鍵。要根據(jù)實際狀況進行優(yōu)化處理。通過I/O接口設(shè)備進行信號處理。在各種軟件技術(shù)以及認知模擬理論的不斷發(fā)展中,虛擬實驗室具有智能化發(fā)展的特征,在各種技術(shù)的支持之下對虛擬試驗環(huán)境進行優(yōu)化,則可以構(gòu)建了三維立體化的空間結(jié)構(gòu)。實現(xiàn)了在不同空間中共同進行試驗線路設(shè)計、連接以及測試管理,在線上可以實現(xiàn)討論分析,具有顯著的優(yōu)勢。(2)功能特征。電工電子虛擬實驗室建設(shè)模式具有強大的功能,可以實現(xiàn)數(shù)字模型建立,具有交互式文檔、網(wǎng)絡(luò)出版的功能,其具體如下:①數(shù)字模型。通過3DMAX建模處理,要精準的進行模型尺寸以及尺度的協(xié)調(diào)處理,充分保障模型外觀的真實性。對于一些復雜的對象,則要分析三維模型的結(jié)構(gòu)以及層次,要根據(jù)具體的狀況分別建模處理,在進行模型的合并處理。在進行處理中要對于冗余的元素進行處理,降低復雜性,模型建立后,根據(jù)虛擬實驗室的動作進行動畫制作。通過VRPformax插件進行場景的導出處理,進行模型的檢查做好修改處理,根據(jù)實際狀況確定導出的格式文件類型。②交互式文檔。VRP主要對動作、事件以及場景三個對象進行設(shè)置處理。根據(jù)實際的狀況進行交互處理,利用交互設(shè)計進行腳本編輯器的事件信息、動作場景的設(shè)計,明確具體的關(guān)系特征。在學生處罰了事件,或者事件自動發(fā)生的時候則會執(zhí)行對應的操作。③網(wǎng)絡(luò)出版。通過VRP進行交互設(shè)置處理,VRP可以將其處理為可以進行網(wǎng)絡(luò)的格式。學生可以使用InternetExplorer、Netscape瀏覽器,在網(wǎng)絡(luò)、本地終端的知識執(zhí)行,進行虛擬實驗,可以及時的開展試驗,分解試驗步驟以及信息,或查看詳細的結(jié)構(gòu)和屬性,通過旋轉(zhuǎn)或移動物體來組裝和分解物體。虛擬實驗室技術(shù)的應用可以有效地降低實驗室的投資成本,實現(xiàn)了遠程和的教育,進而為電工電子教學活動的開展奠定基礎(chǔ)。

4結(jié)語

隨著數(shù)字化時代的到來,電工電子教學中的實驗室呈現(xiàn)虛擬化的發(fā)展趨勢,有效地滿足了教學的實際需求。虛擬實驗室的發(fā)展具有許多優(yōu)勢,在教學中要根據(jù)實際的需求合理的硬件虛擬實驗室,這樣才可以充分提升教學質(zhì)量與效果。

參考文獻

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作者:林栩嫻 單位:汕尾市城區(qū)職業(yè)技術(shù)學校