虛擬實驗項目在模擬電子技術教學中的應用

隋曉梅 陳文卓 趙章榮

摘要：隨著教育的不斷進步，項目教學法得到廣泛的應用，其中虛擬項目教學法是現代與時俱進的一種教學方式，其是通過計算機對項目進行模擬仿真式教學。本文簡單地介紹了虛擬項目在教模擬電子技術教學中的應用，在不受實際實驗環境制約的情況下幫助學生更加直觀和深刻的理解和掌握理論知識。

關鍵詞：虛擬實驗；模擬電子；教學法

模擬電子技術是電類專業學生的重要專業基礎課之一。長期以來，模擬電子技術理論教學并不理想，因其理論性和實踐性都非常強，最理想的授課方式是邊講授理論邊實驗演示，打破理論課與實驗課的界限，但由于授課條件的限制，不可能將實驗設備搬到課堂上，因此傳統的模擬電子技術的理論教學與實踐教學是分開進行的，在講授理論課時，老師畫出電路圖或通過電子教案給出電路、分析工作原理、推導公式、得出結論，對于電路的特性，尤其對于參數發生變化對系統產生的影響效果只能給予語言描述，無法演示，授課缺乏生動性。學生由于實際經驗少，難以理解電路的原理和實際功能。課程枯燥乏味，難以激發學生的學習興趣，教學效果下降。在此利用LabVIEW[1]對模擬電子技術教學中采用虛擬項目教學法，根據教學內容及難度，利用軟件仿真和評價進行教學，在減低教學成本的同時，還加大了學生親身對項目的實際參與度，以此提高學生在學習過程中的興趣與積極性，提高教學效率。

1虛擬項目教學法

項目教學法是在老師的指導下，將一個相對獨立的項目交由學生自己處理，信息的收集、方案的設計、項目實施及最終評價，都由學生自己負責，學生通過該項目的進行，了解并把握整個過程及每一個環節中的基本

要求。項目教學法是師生共同完成項

目，共同取得進步的教學方法。項目教學法最顯著的特點是“以項目為主線、教師為引導、學生為主體”，改變了以往“教師講，學生聽”被動的教學模式，創造了學生主動參與、自主協作、探索創新的新型教學模式[2]。在項目教學法中引入虛擬實驗教學，學生采用仿真軟件根據項目的要求進行一個實踐性項目。通過教師的指導，將學生分成小組對項目進行計劃，并分工合作來完成項目。在現代的模擬電子技術教學中取得了很好的效果[3]。

2虛擬項目教學法的設計

模擬電路環節中，最重要的內容就是放大電路，在進行理論教學之后，學生對于各種放大器電路以及工作原理也有了一定的了解與掌握，比如：共射極放大電路、射極輸出器、加法運算路等等。但模擬電子技術教學的難點主要集中在放大電路中元器件工作的特性、元器件的增減，以及參數變化后的工作狀態、電路模型近似處理等方面[4]。

為了幫助學生更好的掌握模擬電子電路的基本理論和實踐技術，掌握各種放大電路原理功能以及分析和設計模擬電路基本方法和步驟等。培養學生利用LabVIEW虛擬儀表仿真軟件搭建模擬電路虛擬系統平臺，利用交互功能實現虛擬環境下的系統操作和參數設置，同時得到相應的仿真結果。

平臺包含七大部分，分別是信號發生器、共射極放大電路、射極輸出器、加法運算電路、減法運算電路、積分運算電路和微分運算電路。分成七個小組對每個部分進行設計，最終整合到同一平臺。在此項目開發和學習新工具的過程中，學生不僅可以學到很多新知識，而且還可以更好地實踐部分實驗訓練的內容，而當理論和實踐完美融合在一起以后，學生也將感受到學習新知識的成功和興趣所在。

3虛擬項目教學成果的應用

利用LabVIEW軟件對模擬電子電路進行虛擬設計最大的優勢在于其更為便捷和可視化的開發環境可以增強儀器的可讀性和可用性。其內置的函數庫和簡易的用戶界面可以幫助實現利用文本、圖形或者動畫等形式組成模擬電路，用虛擬的儀器技術將教學內容和實驗內容形象的展示出來。使用LabVIEW虛擬試驗系統進行實驗已經逐漸成為高等院校模擬電路實驗教學的發展趨勢[5]。

無論是在模擬電子技術理論授課還是實驗操作過程中，總有一些現象和輸出結果無法看到甚至很難理解，這時運用虛擬項目教學法就可以完全看到操作結果，分析結果，深化理解知識。如，在共射極放大電路的實驗仿真中，利用LabVIEW軟件可以方便的更改某一電位器的阻值，然后觀察輸入和輸出信號波形，通過對比不同結果使學生更為深刻的理解共射極放大電路的理論知識，加深學生對該電路中的不同電位器的作用的印象。

4 結束語

教育部發布《關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知（教高函〔2018〕8號）》中明確指出加強學習過程管理。各高校要合理提升學業挑戰度、增加課程難度、拓展課程深度，切實提高課程教學質量。要切實加強學習過程考核，加大過程考核成績在課程總成績中的比重。項目教學法的實施在一定程度上增加了學生的學習難度、拓展了學生學習的深度，對于提高教師課程教學質量起到積極作用。同時項目教學的成果可以作為學生學習過程考核的重要依據，這將有助于提高學生對課程學習的興趣和重視，達到學習效率和教學質量雙提高的良性循環。

參考文獻：

[1] 解璞，李瑞.LabVIEW2014基礎實例教程.第1版.北京：人民郵電出版社，2017.

[2] 胡慶芳著.優化課堂教學：方法與實踐：中國人民大學出版社，2014.

[3] 李淵洋.在模擬電子技術教學中虛擬項目教學法的應用[J].時代教育，2012（12）：21.

[4] 梁旭.項目教學法在模擬電子技術課程教學中的應用[J].電子制作，2016（9）：63.

[5] 孫俊卿.基于虛擬實驗的模擬電子技術教學方法研究[J].中國現代教育裝備，2008（10）：106.

通訊作者：趙章榮。

基金項目：

華北科技學院校內教研項目（HKJYZD201517、HKJYZD201516、HKJY201411）