基于仿真技術的電子裝備課程教學

【摘 要】電子裝備課程是集理論性、技術性、應用性于一體的專業基礎課程，教學目的在于讓學生獲得電子技術相關的理論知識和基本技能，提升學生運用電子技術分析問題、解決問題的能力，進而為以后的課程學習夯實基礎。在電子裝備課程教學中引入虛擬技術，對提高教學質量、培養學生創新能力都具有重要意義。

【關鍵詞】仿真技術 電子裝備 教學

【中圖分類號】G712 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）32-0177-01

實踐作為電子課程的關鍵環節，對于增強學生的學習興趣，提高學生的動手能力具有重要意義，還有利于學生在實踐中自主發現問題、解決問題。然而隨著學校的擴招，學生數量的增多，使學校有限的試驗場地和實驗設備越來越難以滿足學生實踐活動的需要，一些較復雜和設計性較強的實驗，多數學校不能提供相應的設備，對電子設備課程教學非常不利。隨著科學技術的日益普及和應用，電子仿真技術的出現較好地解決了這一問題。

一 仿真技術及在電子裝備課程教學中應用的必要性

仿真技術，即在三維建模技術的基礎上，建立一個和實際物體與實際環境都完全相同或接近的虛擬三維場景，這種技術的優勢還在于能響應用戶的輸入，依照用戶的相關動作及時給出相對應的反應。仿真技術的仿真對象主要是現實物體的物理特征，現階段產品設計和展示、商業廣告以及游戲設計中都得到了廣泛引用。

在電子裝備教學中，很多時候都需要對裝備的外觀、結構、組成以及連接方法、機上安裝位置等方面做出直觀的展示。近年來，隨著電工電子技術的不斷發展，電子裝備也處在不斷的更新換代中，學校經費、場地和電子裝備使用壽命方面都面臨著巨大的挑戰，而學生人數的日益增多無疑加劇了這一問題的嚴重性。而仿真技術具有的獨特優勢則能有效解決上述問題。

二 應用方法和應用步驟

第一，建立仿真模型。在電子裝備教學中，我們建立的仿真模型應涵蓋電子裝備的外觀、機構等重要物理屬性，也應涵蓋對其內在工作機理包括行為等的相關數學模型。建立三維物理模型時，應嚴格依照裝備本身的物理狀態進行，在對其面數進行最大限度地減小的基礎上提高逼真度。在建立相關的系統數學模型時，應根據系統的復雜程度實施必要的取舍以及優化，應在夠用的原則上，最大限度地縮減運算量。當然，系統運行時的參數調整也應作為建立數學模型的一個重要方面加以重視。

第二，創建仿真設備的虛擬場景并驅動。通常來說，在虛擬場景的驅動上如果只是裝備的外觀和機構展示，則可通過EON來實施相關工作的編輯和驅動；實施裝備的虛擬操作仿真時，則應當通過GLStudio首先對操作面板以及虛擬儀表等實施編輯和制作，完成之后，再通過Vega Prime軟件進行驅動，以完成更復雜的交互操作。

第三，系統集成。把上述已完成的模型和場景根據教學軟件應具備的形式進行整合，最終成為一個較為標準化的教學軟件就是所謂的系統集成。現階段，市面上已經退出的虛擬現實驅動軟件有EON、GLStudio等，這些軟件平臺都是采用ActiveX控件來實現的，在編寫程序時只需關注軟件功能的安排以及程序間的兼容性。

三 教學實施內容和目標

第一，幫助學生夯實理論功底。教師在進行電路系統設計教學時，可以引入仿真技術，利用其具有的結果精確、圖像清晰等優勢，強化學生對于電路調試、修改以及優化能力的培養，尤其是對于電路的功率、抗干擾、隔離、處理速度和精度等方面內容，使學生能掌握智能電子系統的電路和器件選擇等理論知識，以逐步提高現代電子設計技術的知識和電子系統的設計水平。為了充分挖掘仿真軟件的潛力，還可以通過仿真電路進行驗證，對于電路中的放大倍數、穩定性、頻帶寬度等多種參數進行分析。在使用仿真技術時也應結合傳統教學手段，讓學生通過查閱書籍等手段，促進理論和實踐相結合、相互補充的能力。

第二，鍛煉學生電路調試的綜合能力。教師可通過仿真軟件自帶的設障功能，對于電路元件等設置任意的人為故障，促進學生快速尋找故障以及調試電路能力的培養。在這一過程中，教師應積極引導學生結合學過的理論知識對故障點進行發現和排除，切實訓練學生調試電路、排除故障的能力，部分較為優秀的學生還可以進一步激發其創新能力。

第三，樹立學生優化設計的概念。仿真技術中提供了優化設計的子系統、關鍵字電路包括組建等功能，能幫助學生對于軟件中的所有組成部分處于多種參數變化情況下的狀態進行觀察和分析，可以實現對多種參數的任意組合，尤其能較為直觀地選擇出最佳的設計參數，進而能幫助學生樹立起優化設計這一概念，從而在以后的設計中盡量考慮產品參數和性能的優化。

第四，提高學生的產品合格率和產品成本意識。傳統教學方法下難以幫助學生樹立產品合格率和產品成本意識，而在實際的電子裝備仿真設計時，學生能較直觀地感受到處理精度、可靠性、成本、生產合格率等具體要求，從而不斷改進設計，最終生產出合格率高、成本低廉的產品。

四 結束語

將仿真軟件應用到電子裝備課程教學中，能夠提高學生的學習興趣，拓寬學生的思維空間，為學生順利掌握高層次電子裝備知識提供了有利條件，對培養適應信息時代趨勢的高素質人才具有重要意義。

參考文獻

[1]金定洲、朱程輝.基于Multisim 9的數字電子技術綜合性仿真實驗[J].中國現代教育裝備，2010（13）

[2]羅倩、劉桂禮、劉國忠等.仿真技術在電子類課程教學中的實踐和研究[J].中國現代教育裝備，2010（13）

〔責任編輯：項萬和〕