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虚拟仿真技术在电路课堂和实验教学中的应用论文

发布时间:2019-12-17 13:48:48 文章来源:SCI论文网 我要评论














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摘要:虚拟仿真技术的不断进步让从前的教学方式得以改进和优化。尤其对于在电路和实验教学而言,应用效果十分明显。本文通过阐释虚拟仿真、仿真技术及虚拟仿真教学概念,分析了Protues虚拟仿真技术在电路课堂与实验教学中的应用方法。此研究以分析虚拟仿真技术在电路课堂与实验教学中的应用为目的,能为电路教学改革起到一定的启发和参考作用。

关键词:虚拟仿真技术;电路;课堂与实验教学

本文引用格式:吴剑英,杜勇,王丹琦.虚拟仿真技术在电路课堂和实验教学中的应用[J].教育现代化,2019,6(23):87-88.

        电子信息技术的日新月异,虚拟仿真技术被运用到教学领域当中,获得了一定的成效。对于电路课堂与实验教学而言,为了达到良好的教学效果,可以尝试合理应用虚拟仿真技术。鉴于此,深入探讨和分析虚拟仿真技术在电路课堂和实验教学中的应用显得十分关键,具有重要的意义。

一相关概念阐释

(一)虚拟仿真的概念


        虚拟仿真,也可称之为虚拟现实,硬件系统以计算机技术为支撑,软件系统则主要向用户提供一种感官上的信息数据,构建一种虚拟现实世界,从而给予用户一种最为真实的感受。此类技术融合了计算机、图像辨别和处理、智能与传感以及语音和音响等诸多领域中的技术,完成和虚拟环境目标之间的互动与影响,让人机互动变得可行,并达到既定的效果[1]。

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(二)仿真技术的定义

        仿真,也可以理解为模拟之意,借助模型完成现实世界的有效模拟,运用有关的仿真软件完成电路组成与作用过程的准确模拟,从而满足和现实实验相同的要求[2]。

(三)虚拟仿真教学的说明

        虚拟仿真教学,主要借助有关信息技术,完成对现实教学的一种模仿教学。广义来说,处于虚拟环境内开展的所有和教学相关的活动与工作均属于虚拟仿真教学。狭义来说,虚拟仿真教学主要依靠虚拟仿真技术,对现实的教学内容予以模拟,营造一个非常真实的虚拟教学氛围,进而激发起学生学习的积极性与热情,让学生的视觉、听觉以及触觉均获得真切的体验,达到良好的教学效果。与此同时,也让学生的自主学习与创新精神获得培养[3]。

二 Protues虚拟仿真技术在电路课堂与实验教学中的应用方法

(一)Proteus软件简介


        Proteus软件属于EDA工具软件,拥有显著的电子设计自动化功能,涵盖了ISIS、ARES等程序。其中ISIS属于智能化原理图的输入控制系统,能够合理设计其中的数/模电路、微处理器管控电路等系统,并完成相应的验证和仿真处理任务;ARES属于高级的PCB布线编辑类型的软件,涵盖了巨大的电子元件库以及各类型的虚拟和仿真设备,并能印制所设计的电路板,能够为教学工作的开展呈现出更加真实的画面,为创建电子虚拟实验室提供一定的帮助[4]。

(二)Protues虚拟仿真技术在二极管单向导电性的教学案例应用分析

       1.合理分析教学工作。第一,从教材方面予以分析,《电路基础》属于电类课程中至关重要的基础内容,要求理论与实践结合性强,保证学生掌握知识理论的同时,应注重知识的灵活应用,帮助学生解决实际的问题,凸显出教育的效果[5]。第二,针对具体教学内容予以分析,明确教学的重、难点,依次为:二极管的导电特征、单向导电性情况。第三,教学以帮助学生了解二极管构造特征、正、反向电压定义以及二极管的单向导电特征为目的,从而达到使学生学会绘制二极管的符号,明确电路中二极管具体的相连方式以及特性。

         2.教学应用说明。教师在课堂中要求学生进行复习,布置两个课堂小作业:其一为画出二极管相应的电路符号: ;其二要求学生进行二极管正负极的准确标注:+ —。此过程中向学生进行提问,依次为:①电路中的二极管如何相连?②二极管的工作原理是什么?

        3.Proteus软件编辑与仿真的应用。教师在指导学生对电路分析时,明确相连形式:二极管的正、负极分别与电源正、负极连接,表现为二极管的正向连接,增加正向电压。第一,组织学生进行电路图辨识。如上图1中的直流电源、灯泡、二极管以及开关等元件的相连的电路。第二,实施电路仿真处理,带领学生进行实验并观察。按Play按钮予以电路仿真处理,关闭开关,灯泡亮起,见下图1。第三,对仿真数据结果予以分析[6]。告诉学生此电路属于导通闭合回路,其中每个元件均通过电流,二极管为导通。
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(三)Protues虚拟仿真技术在单管共发射极放大电路仿真实验教学中应用

         1.实验教学原理说明。下图2表示单管共发射极放大电路的实验原理图。当电路运作处于静态的情况下,相应的偏置电路涵盖了RB1、RB2两个电阻,而发射极电阻则是RE。当放大器的输入端是信号Ui情况下,相应输出幅值放大的信号为Uo,同时和Ui的相位呈现相反,以达到放大电压目的。


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       2.实验教学应用分析。教师指导学生利用Proteus软件对电路图进行编辑,并科学调试相应静态工作点。教师在实验过程中予以正确演示,对示波器装置予以仿真,实施调节,具体相连方式见下图3。基于方便学生进行观察与思考的目的,教师首先把C、D通道相应的水平基线调至底端,使A、B通道相应水平基线得以重叠,同时予以下调处理,让所输出的波形位于显示屏的中间处;其次,通过对管控按钮调整,达到对每格扫描相应时间基数的调增效果,让波形在水平方向上的占据格数较为适宜;再次对Y轴的增益管控按钮予以调控,实现每格电压数值的调整,让使波形在垂直方向上的占据格数更加适宜。最后,教师通过指导学生对相应的信号发生器装置与可变的电阻RW的合理调控处理,进而明确合理的静态工作点。将有关信号发生器装置的频率设置成1kHz,而幅值则应保证最大。并引导学生对示波器呈现的波形进行观察,确定其上下对称失真与否。

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         假如不是,则对可变电阻RW予以调节,直至波形看表现为上下对称失真的状态,随后继续进行调节处理,对电压幅值予以降低,直至波形顶端失真恰好不见,但失真情况还在,表明静态工作点尚未达至科学的位置,而Q点没处于交流负载线相应中心。通过持续调节RW阻值,确保电压幅值固定的方式,直至波形重现产生对称失真现象,接着使RW阻值固定,降低电压幅值,逐渐消除波形失真情况。通过上述实验教学的开展,使学生掌握静态工作点的科学位置,掌握单管共发射极放大电路的实验原理。

三结语

         从论文的分析当中可知,深入探讨和分析虚拟仿真技术在电路课堂和实验教学中的应用显得十分关键,具有重要的意义。本文通过阐释相关虚拟仿真概念,以及Protues虚拟仿真技术在电路课堂与实验教学中的具体教学案例应用分析,能为电路课堂与实验教学的改革进程起到一定的推动作用。

参考文献

[1]蔺智挺.基于虚拟仿真实验的模拟集成电路实验教学[J].实验技术与管理,2016,24(13):122-126.
[2]马学条,陈龙.基于虚拟仿真技术的数字电路实验教学探索[J].实验技术与管理,2016,33(10):127-129.
[3]徐锦铭.Multisim虚拟仿真技术在数字电路实训教学中的应用[J].现代职业教育,2017,30(23):156-158.
[4]朱高中.基于Multisim仿真软件在高频实验教学中的应用研究[J].科学技术创新,2017,29(26):106-108.

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