電子虛擬實驗與真實實驗的互補性分析

胡祥敏

虛擬實驗使用計算機作為輔助設(shè)計軟件與仿真軟件，實驗中應(yīng)用到的器材都是虛擬化的，但真實實驗則是依靠真實器材完成的。虛擬實驗與真實實驗互補，才能發(fā)揮各自優(yōu)勢，達到虛實結(jié)合、優(yōu)勢互補的目的。

【關(guān)鍵詞】電子 虛擬實驗 真實實驗 互補性

作為一個工程技術(shù)人員，需要掌握計算機輔助設(shè)計技術(shù)以及相關(guān)設(shè)計技術(shù)，這是對實際工作能力的一種衡量。虛擬實驗使用計算機作為輔助設(shè)計軟件與仿真軟件，實驗中應(yīng)用到的器材都是虛擬化的，但真實實驗則是依靠真實器材完成的。虛擬實驗與真實實驗?zāi)馨l(fā)揮各自優(yōu)勢，達到虛實結(jié)合、優(yōu)勢互補的目的。

1 RC積分電路實驗

驗證理論的主要內(nèi)容是精確獲得每一時刻實驗數(shù)據(jù)與波形，同時也是理解程度加深的關(guān)鍵。電子真實實驗中，儀器儀表功能限制僅能獲得穩(wěn)定數(shù)據(jù)與穩(wěn)態(tài)波形；但是在電子虛擬實驗中則可以使用電子電路設(shè)計或者仿真軟件獲得任一一個時刻的數(shù)據(jù)變形波形，還能從這些波形中獲得某一瞬間數(shù)據(jù)。比如，在RC積分電路是實驗過程中，如果電路輸入了波形信號電壓，則在真實實驗當(dāng)中能夠獲得圖1（a）穩(wěn)態(tài)積分波形；虛擬實驗下，不僅能得到圖1（a）波形，還能得到圖1（b）穩(wěn)態(tài)積分波形。

在進行正弦波振蕩電路實驗過程中，能夠獲得圖2（a）穩(wěn)態(tài)振蕩波形；但在虛擬實驗下，還能獲得圖2（b）穩(wěn)態(tài)振蕩波形。

2 實驗進度方面的互補

電子實驗過程中，真實實驗電路連接與測量需要發(fā)揮很長時間，但虛擬實驗只需要在計算機上進行電路實驗，連接虛擬儀表就能進行仿真模擬，能夠使數(shù)據(jù)測量與波形更快得出，使實驗靈活度提高。在電子實驗中使用虛擬實驗?zāi)軌驅(qū)崿F(xiàn)虛實結(jié)合。例如，為了使實驗時間減少，會將很多定律實驗放在一起驗證，安排2～3個課時。這樣一來，實驗內(nèi)容增多，很多學(xué)生不能按時完成實驗操作。但是將部分實驗放在虛擬實驗中完成，則可以將真實實驗時間減少，確保在規(guī)定時間內(nèi)完成所有實驗項目。再比如，在模擬運算電路實驗過程中，可以使用相同比例運算法、加法、減法、微積分運算法等。出于實驗內(nèi)容考慮，比例相同的運算能夠在真實實驗中完成，其他內(nèi)容則可以放在虛擬實驗中完成。再例如，為了在2～3節(jié)課中完成全部實驗，會將門、非門邏輯功能測試作為主要內(nèi)容。

3 實驗安全與實驗成本的互補

電子真實實驗中應(yīng)用電子元件與儀器儀表開展實驗，都運用實際電源，如果出現(xiàn)操作不良會出現(xiàn)元件儀表受損或者故障。比如，單相交流電路或者三相交流電路繼電接觸實驗中，使用350V或者220V電壓，將其作為交流電源使用，稍有操作不良的情況就會發(fā)生觸電危險。再比如，某一元件電流實驗中，如果失誤將電流表與萬用表并聯(lián)在一起會使萬用表損毀。由此，電子實驗中使用虛擬實驗?zāi)軌驕p少發(fā)生儀表損壞的危險，防止出現(xiàn)人員傷亡或者事故，將實驗安全性提高。由此可見，電子元件與儀器儀表損壞將造成電子實驗成本增加。此外，電子真實性實驗也會影響到這些設(shè)備或者儀器的使用時間，降低使用壽命，由此，部分危險性實驗可以使用虛擬性實驗替代，從而將報廢率與實驗成本降低。

4 結(jié)束語

本文主要對電子虛擬實驗與真實實驗互補性進行了分析，表現(xiàn)了電子實驗需要充分利用互補性與虛實結(jié)合特征，加深學(xué)生對理論的理解，節(jié)省實驗時間，提高實驗效率。

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作者單位

廣東科學(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院 廣東省珠海市 519090