虛擬仿真技術在電子電工專業中的研究與應用

彭秋梅

摘 要：電工電子學科發展的過程中虛擬仿真技術時一種新穎的技術。 虛擬仿真技術可以實現對現實生活的模擬，通過創造的情境與場景，讓人們體會到更加真實的效果。電工電子作為高等院校的技術性課程，為學生的就業以及發展提供了保障。學生學習的過程中教師應該提高對虛擬仿真技術的認識，熟練使用虛擬仿真技術，從而將理論知識運用到實際中，提高學生對理論知識的理解。

關鍵詞：虛擬仿真技術；電工電子學科；應用

一、虛擬仿真技術概述及虛擬仿真技術的應用現狀

虛擬仿真技術通常情況下被人們叫做模擬技術，主要是根據實際情況構建實驗模型，在仿真類型軟件的輔助下，模擬電路的環境以及電路運行的實際狀況，從而能夠直觀的展示出電路環境。高等院校教學的過程中，由有些電工電子課程中的內容比較復雜，并且教學條件有限，為了保證學生能夠真正理解理論知識，教師通常會使用虛擬仿真技術建立模型?，F階段，虛擬仿真技術已經開始廣泛應用于多種不同的領域，發揮著越愛越大的作用。

電工電子課程的實踐性比較強，傳統的實驗大部分是讓學生通過實驗設備搭建一定的模型，但是學生無法控制實驗現場的溫度濕度等，并且設備的能源損耗等問題也無法得到合理的計算，這在一定程度 上給學生的學習帶來阻礙。虛擬仿真技術主要是通過計算機軟件結合電路的實際情況創造相應的實驗場最以及實驗設備.將抽象和復雜的實驗原理不斷簡化，從而讓學生直觀的觀察與分析。同時，模型運行的過程中，教師與學生可以根據實際情況對實驗數據進行調整，從而提高模型的真實度?？梢哉f虛擬仿真技術大大提高了教學與研究的效果。在電工電子教學中，教師常見的虛擬仿真軟件有Mulisim. Proleus、 Malab、 EWB、labWTEW等。 其中Malab軟件具有超強的計算功能，能夠在短時間內完成大量的數據運算，是高等電工電子技術教學的主要應用的軟件。Mutisim軟件在使用的過程中能夠幫助試驗者合理調試實驗數據，并且能夠反饋出實驗線路中存在的問題，從而實現對模型的不斷完善。該軟件的操作比較簡單，學生可以自行操作。FWB仿真軟件的仿真效果比較好，能夠高程度的模仿電路的運行狀況。并且該軟件具有較好的兼容性，教師教學的過程中可以選擇使用該軟件。

二、主要研究情況

電子電工專業在高等教育體系中占有重要位置，其實踐教學具有設備種類多、規模龐大、接線復雜、電流大、電壓高等特點。傳統的實驗教學存在高消耗、高成本、高風險等問題，且學生難以全面掌握和吸收相關知識和技能。因此，引入虛擬仿真技術為電子電工專業的教學提供了一種經濟、安全、可靠的實驗手段。

三、虛擬仿真技術的應用

（一）教學實驗環境的改善

虛擬仿真技術為電子電工專業的學生提供了一個安全健康的實驗環境。學生可以在任何地點和任何時間進行實驗，不再受傳統實驗室的限制。這不僅優化了電氣工程教學實踐效果，也提高了學生的學習積極性和實驗效率。

（二）實驗內容的豐富性

虛擬仿真技術可以模擬各種復雜的電子電工實驗場景，包括極端或高危環境下的實驗過程。通過模擬，學生可以直觀地觀察和理解實驗現象，掌握實驗原理和技能。例如，象新力電氣工程類虛擬仿真實驗案例中的供配電虛實結合仿真實驗系統，涵蓋了設備學習、設備定位、安全教育、故障模擬等多個方面，為學生提供了豐富的實驗內容。

（三）實驗操作的靈活性

虛擬仿真技術允許學生在虛擬環境中進行多次實驗，不受時間和次數的限制。學生可以根據自己的學習進度和理解程度，隨時進行實驗和調整。此外，虛擬仿真技術還支持多種操作模式，如系統認知模式、操作票模式、故障模式等，以滿足不同學生的實驗需求。

（四）實驗結果的可視化

虛擬仿真技術以圖形方式顯示實驗結果，使得實驗結果更加直觀和易于理解。學生可以通過觀察和分析實驗結果，深入理解電子電工實驗的原理和規律。同時，虛擬仿真技術還支持數據的導出和分享，方便學生進行進一步的研究和討論。

四、Malab仿真軟件在電工電子技術教學中的應用

Matlab仿真軟件具有高效的數學建模功能，并且該軟件能夠實現對系統的高效仿真.Matlab仿真軟件是當前高等教師使用最多的軟件之一，能夠有效提高電工電子課程的教學效果。

通常情況下教師可以綜合設計情況合理運用Mallab仿真軟件的兩種仿真形式。第一、借助Siumulink仿真平臺實現對試題圖像的方針目的，該仿真平臺能夠有效地實現對集成環境的模擬，其實用性能比較好，并且使用的成本比較低，能夠減輕高等院校的教學壓力。第二、編寫代碼文件的仿真模式。這種模式在電工電子技術教學中應用的相對較少。在高等院校電工電子技術教學中多使用的而是第一種仿真模式，能夠幫助學生提高學習效率。教師教學的過程中結合課程的實際安排，綜合選擇使用兩種不同的教學模式，從而保證仿真效果更加直觀。

Matlab仿息軟件在應用的過程中能夠將復雜的情境進行簡化，例如，教師講解波形時，可以通過建立模型的方式讓學生直觀的理解波形。同時學習“三相橋式全控整流電路的教學”時，可以通過建立電路模型，實現對電路參數的調整，以直觀的方式讓學生了解電路波形。

五、總結與展望

虛擬仿真技術在電子電工專業中的應用已經取得了顯著的效果。它不僅改善了教學實驗環境，豐富了實驗內容，還提高了實驗操作的靈活性和實驗結果的可視化程度。未來，隨著計算機技術的不斷發展和完善，虛擬仿真技術將在電子電工專業中發揮更加重要的作用。例如，利用增強現實（AR）技術可以進一步提高實驗的沉浸感和交互性；利用大數據和人工智能技術可以對實驗數據進行深度挖掘和分析，以發現新的規律和現象。這些都將為電子電工專業的教學和研究提供更加廣闊的空間和機遇。

參考文獻：

[1]陳霞虛擬仿真技術在高等電工電子技術教學中的應用初探[I]黑龍江教育（理論與實踐） ， 2018.（22）：80-81.

[2]陳麗虛擬仿真技術在高等電子技術教學中的運用[]黑龍江教育（理論與實踐），2019.（5）：59-60.