时间：2022-05-03 07:59:02
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇虚拟仿真电子技术，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
1.电子技术课程的特征
电子技术是电气类专业及自动化专业的主要课程，电子技术课程一般将自动化技术、电气技术、电子技术三者融为一体，主要有以下几个特征：（1）知识理论较深，波形变化复杂难以捉摸，教学模式单一，学生不易理解。（2）电子技术系统模式特征鲜明，波形变化、参数变化较为复杂，每个电路电子实验项目独立性强。（3）电子电路设计综合性强，电子技术应用范围广，可开发操作案例非常完善。
考虑到电子技术课程理论知识较深，系统模式化明显，所以教学一般选用EWB虚拟仿真软件，此软件具有以下几个特点：（1）EWB具有非常强大的模拟仿真能力，适合教学实践仿真，学生易于学习操作，EWB运行简单。（2）EWB软件采用直观的图形界面，易于仿真实验室工作平台。（3）EWB也是一个非常专业的电子技术训练工具，可以提供专业的门电气系统模型，具有实物的所有数据与特征属性，非常适合虚拟仿真模拟操作，并且节约经费，数据准确。
3.电子技术课程教学应用虚拟仿真的可靠性
随着国家对教育事业的大力投入，众多职业学校的教学设施以及环境都得到了改善，多媒体教学基本普及，许多学校也有了自己相应专业的实验室及教学用室，计算机以及相应的虚拟仿真平台也得到了普及，在日常教学课程中，教师可以通过虚拟仿真平台来演示一些较难理解的知识，让学生更好地观测、理解这些知识点。虚拟仿真平台的大力发展和普及取决于计算机技术、多媒体技术的高速发展，职业学校纷纷设立自己的电子技术类专业实验室，安装不同的先进的虚拟仿真平台，学生在下课时也可去多媒体教室进行软件学习，这让教学不仅能在课堂上实现，课下也可以让学生进行相关学习，提升了教学质量和效果。
二、虚拟仿真技术在电子技术课程教学中的应用
1.在电子技术课程教学中应用虚拟仿真教学
以往的电子技术课程教学中，教师由于电子技术专业实验室及设备的缺乏，无法将理论知识与实践实验相结合进行教学，只能将传统系统教学分为理论知识教学和实验教学两部分。但在纯理论知识的教学中，教师很难将一些较难理解知识公式教给学生，学生也难以理解。若通过演示实验，会占据大部分课程时间，如果能将虚拟仿真技术引入到教学课堂，将大大减少教学用时，也会告别传统教学模式，让学生跟着教师在虚拟仿真平台上进行实验，使学生更简洁地理解相应的理论知识，提升学生学习电子技术课程的积极性。
2.改革电子技术课程教学，增加虚拟仿真实验
在一般职业学校中，电子技术专业教学多注重实践操作，但若学生没有很好地掌握理论知识，就很难操作好一些相关的实验，电子技术专业课程需要将理论知识与实验相结合才能完善教学。这就需要应用虚拟仿真平台，既可以让教师引导学生用实验来理解理论知识，也能让学生自主进行相关虚拟仿真实验的探索，来提升学生对电子技术的热情和设计创作水平。
三、总结
【关键词】虚拟仿真技术；职校教育；电子技术教学
随着科学技术的飞速发展，电子技术在企业中得到了广泛应用，这对电子技术教育工作提出了更高要求。而职校电子技术课程作为培养学生电子技术实践操作能力的重要途径，直接关乎学生的未来发展。然而，传统的电子技术已经无法满足新形势下的职校教育需求，所以创新其应用策略刻不容缓，以便不断提升职校电子技术教学有效性。
1.引入虚拟仿真技术，激发学习兴趣
在当前的职校电子技术课程教学中，教师大都注重理论知识的讲解，却忽视了实践指导在提升学生电子技术操作能力方面的积极作用。但是单纯地讲解电子技术方面的公式、原理等理论知识，职校学生很容易感觉到枯燥、乏味，并会逐步产生厌学情绪，以至于无法促进学生投入到电子技术教学活动中来。而此时如果教师可以在课堂教学中引入虚拟仿真技术，则可以彻底打破传统单一教学模式的束缚，增强学生的实践动手操作体验。与此同时，在学生的实践操作过程中，学生也更加容易获取更多的教学知识，并可以借助学生的实践教学来逐步形成科学的思维和创新意识。而借助虚拟仿真技术的合理运用，学生可以更好地进行电子电路的实验和操作方面的教学，从而借助实践操作来帮助学生更好地了解相关的理论知识，提升他们的实践操作能力。
为了进一步提升职校电子技术课程教学有效性，教师需要结合实际情况来开展理论知识方面的教学，以便深化学生对于电子技术课程方面理论知识的理解和认识，以为后续的理论教学和实践教学工作奠定扎实基础。但是如果教师只是一味地借助实验操作的方式来开展教学，那么就会浪费材料和时间。而此时如果可以合理运用虚拟仿真技术，那么可以借助多媒体等信心技术软件来将那些抽象的理论教学知识以更加直观、生动地方式展示给学生，从而可以深化学生对于职校技术课程教学知识的理解和认识，增强学生的学习效果。例如，在讲解“放大电路”这部分教学内容的时候，授课教师可以采用虚拟仿真技术来引导学生探究教材上有关共射极放大电路的三种组态，深化学生对于放大电路方面知识的理解和认识，提升学生的学习效果。
2.创设仿真电子实验，增强操作能力
在职校电子技术课程教学中，为了检验虚拟仿真技术引入的教学效果，必须要借助实验开展来进行检验。因此，在引入虚拟仿真技术的时候，教师可以通过电子电路的实验操作来帮助学生在模拟场景中去验证相关理论知识的科学性和合理性，同时也可以使职校学生更好地体验电子技术学习的魅力，提升学生的实践操作能力。但是必须要结合实际的教学内容或者实验知识等方面的知识来合理开展仿真实验，以便可以更好地开展电子技术课程教学。此外，在职校电子技术课程教学中，授课教师需要结合职校电子技术课程教学的特点以及学生学习需求和性格特征来对现有的教学方式和活动进行改进和创新，以便切实将虚拟仿真技术引入到中职电子技术课程教学中来，不断提升学生的动手实践操作能力。
例如，在讲解《彩色电视机原理与维修》这部分教学内容的时候，授课教师可以先借助多媒体等信息技术软件来为学生展示电视机从上世纪七十年代末到今天的发展历程，同时还要为学生讲解全球彩色电视市场的现有特点。实际上，彩色电视机和学生的生活之间具有紧密联系，其是生活中经常接触的一种事物，所以授课教师在开展这部分知识授课的时候，结合生活实际来为学生创设一些富有启发性的教学问题。比如：“你家中所用电视机是哪种型号呢？有什么功能呢？”等，以便借此来充分加强师生互动。此外，授课教师还可以借助多媒体等信息技术软件来为学生展示一个立体化的电视机模型，使学生借助真实的模型来了解彩色电视机的整体结构及其构成部件，同时还可以组织学生进行自主实验操作来完成有关电视机零件的整合操作，从而可以提升学生的动手操作能力。
3.开展虚拟项目实验，提升综合素养
随着电子技术的快速发展，早期的数字电子技术实验教学不再适应时代的发展，EDA技术逐渐在数字电子实验中被引用。本文通过对EDA技术含义、框架的阐述，分析其在数字电子技术实验中运用的意义，并为EDA技术在数字电子技术实验中的具体运用提供策略指导。
【关键词】EDA技术；数字电子技术实验；运用
数字电子技术是各类院校中电子信息专业开设的一门必修课，具有很强的理论性和实践性。高校数字电子技术实验的教学环境和形势发生了深刻的变化，传统的数字电子技术实验教学在很多方面跟不上现代教育形势的发展，是现代化教育和人才培养的阻力。本文对EDA技术在数字电子技术实验中的运用进行具体分析。
1EDA技术含义
EDA技术又叫电子设计自动化技术，是在电子电路技术和CAD技术结合的基础上发展起来的一门新兴的技术，主要借助计算机软件进行实验教学。具体可以从以下几个方面描述：EDA技术是以大规模可编程器件作为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要方式，以计算机、大规模的可编程器件开发软件及实验系统为设计工具，通过有关软件的开发，自动实现用软件的方式设计电子硬件系统的一门技术。
2EDA技术的实验构架
现阶段国内开发出的虚拟实验台能够实现数字电子技术实验，EDA技术赋予了虚拟实验丰富的内容，能够实现在操作中的电子模拟实验。
2.1虚拟数字电子技术实验构架
虚拟数字电子技术实验平台包含两部分：①实验仿真功能模块，这种模块属于以EDA为基础的学习平台；②虚拟实验平台，这种实验平台主要是对实验平台信息的管理和功能评估。
2.2虚拟数字电子技术各模块构建
虚拟数字电子技术实验平台仿真功能包括以下四部分：项目信息采集、基础教育、虚拟实验开展以及实验结果后期处理。虚拟数字电子技术的基础学习包括四个元素：软件编程语言学习、EDA工具、实验仪器使用说明以及理论知识储备。通过在局域网对完整数字实验设计案例的下载，能够获得详细的设计思路、系统的重要技术，从而提升技术水平。管理模块主要包络实验项目审批、实验内容、实验信息汇总管理和实验项目进度跟踪四个部分。
3EDA技术设计流程
EDA技术设计流程主要体现在以下几个方面：①设计输入。由于电子和电路设计是不同源文件构成的，因此，电子、电路的设计文件可以生成图像，也可以生成文本。②设计综合。在EDA技术综合设计中，其应用的是软件和硬件结合的方式，能够利用综合器、通过将软件转化为硬件的形式，实现源文化的统一。③设计适配。EDA技术主要采用的是FPGA布局的方法进行适配设计，这种设计能够将文件进行统一，之后按照目标实现逻辑的映射，对底层的硬件进行配置。在适配之后实现对时序的仿真，从而便于各类文件的下载。④仿真设计。仿真设计是在对编程软件下载之后，利用EDA软件分析对适配结果进行分析，之后将分析的结果形成仿真。⑤编程下载。编程下载主要是将模拟和仿真确定的实验思路利用适配方法，将下载的文件运用电缆线连接到器件上，从而实现对硬件的调制，及时更改错误编程。
4EDA技术的实践教学案例
EDA技术实验分为验证型、设计型和创新型三种，基于EDA技术的数字电子技术实验教学的思路明确，能够避免大量不必要的重复工作，本文以具体的实验教学案例分析EDA技术的优越性。
4.1全加器验证型实验
全加器验证型实验主要采取的原理图编辑输入方式，实验目的在于了解QuartusⅡ软件，了解EDA技术实现的流程，最终成功对电路功能的实现进行检验。主要实验步骤为：原理图编辑输入、编译、功能仿真、时序仿真、引脚配置以及编程下载。
4.2数字电子时钟的设计型实验
数字电子时钟的设计型实验的电路设计形式多样，存在多个设计方案，比如可以采取原理图编辑输入法进行设计、也可以运用74HC161、74HC163等芯片进行设计，还可以通过VHDL或VerilogHDL编写相应的代码进行设计，在设计中需要注意的是对扳极测试中参数的改写，要着重让学生感受E-DA技术实验的自由，从而实现电子设计自动化和智能化。
5总结
EDA技术在数字电子技术中的应用效果较为明显，将其应用到数字电子技术教学中能够让学生感受到模拟实验，加强学生对实验过程的了解，从而更深刻的理解电路原理，提升学习的积极性。
参考文献
[1]王彩凤，胡波，李卫兵，杜玉杰.EDA技术在数字电子技术实验中的应用[J].实验科学与技术，2011，01：4~6+110.
[2]周小仨.EDA技术在数字电子技术实验中的应用[J].电子制作，2014，15：27~28.
关键词：仿真软件 模拟电子技术 虚拟实验平台 应用
电子课程教学是以理论课教学、课程实验和课程设计等教学环节构成。我们在教学实践过程中，如果结合理论教学的进程，利用仿真软件在计算机上进行模拟电子电路实验和电路设计的仿真，作为教学的补充，既帮助学生更好地理解电子技术的理论知识，又能确保课程实验电路参数的正确性，还为设计者免去了重复“制作―修改―再制作―再修改”的重复劳动，可以取得良好的教学效果。实践证明，这种教学、设计手段的运用，有助于增强学生感性认识，培养学生创新能力、计算机应用能力和实际动手能力。我现介绍我院将仿真软件应用于模拟电子技术课程教学中的实际做法。
1.将虚拟仿真引入课堂，进行演示实验，提高课堂教学效率
过去主要是理论课教学，过于注重原理分析、公式推导，学生听起来枯燥无味，难于理解。为了提高教学效率，需要配合演示实验。但准备演示实验，需要花费较多时间；将多种仪器搬到教室，使用不便；演示操作过程，会占用过多时间，影响教学进度。
现在我们将仿真软件的虚拟实验功能引进课堂，在讲解理论的同时，利用多媒体同步演示，显示实验结果，使一些抽象的概念形象化、直观化、简单化，弥补了理论上的抽象性。下面是我们具体应用仿真软件来仿真的两个实例。
在模拟电路中讲授三极管共发射极放大电路时，三极管具有放大和反相的作用，学生理解起来非常困难。我们利用EWB仿真软件来仿真电路的实际效果。学生先有了感性认识后，理论的讲解听起来就更轻松了，其仿真图形如图1所示。从图形中可以看出，输入信号的正半周，在输出端放大的同时，还存在着失真。
在模拟电路中讲授振荡电路的起振时，通过电路的正反馈作用，输出信号就会逐渐由小变大，当振荡幅度增大到一定的程度后，由于三极管的限幅作用，最后使得输出的波形稳定。学生很难理解，用现有的仪器根本就不能显示出起振的波形来，现在利用Protel仿真显示出波形（图2），振荡器起振的过程非常直观，还能看出这种振荡电路的波形存在较大的失真，但振荡波形较稳定。如果对波形失真要求较高，则需要采用改进型号振荡电路，即克拉泼或者西勒振荡电路。这种教学模式生动活泼，学生自始至终保持着极高的学习兴趣，加深了理解和记忆，有效地提高了课堂教学效率。
2.开设仿真实验，改革实验教学方法，提高实验教学质量
电子技术课是一门实践性很强的课程，理论学习必须紧密地与实践结合起来。以往，实践环节主要是上实验课，实验内容多为验证性实验，设计性、综合性实验较少。
我们的做法:在学习模拟电子技术的过程中，抽几节课讲解仿真软件的使用方法。在电子技术实验课之前，学生必须先将电路进行仿真，得到实验结果以后，再进行实际的安装、焊接、调试。学生做实验的兴趣提高，信心加强，实验教学质量大大提高，特别是在设计性实验中，可以随时修改元件参数，并能马上获得仿真结果，直到满足电路设计要求。学生可提出各种设计方案，从而大大提高了分析问题、解决问题的能力，激发了他们的创新意识，也大大提高了学生电子电路的设计水平。这样很好地解决了原来设计电路的缺陷：先设计出电路，买回元件后，在面包板或印制电路板上安装调试，需要连接很多的电位器，当调试好以后，必须重新买元件，重新安装调试，将损耗浪费大量的电子元器件。
3.虚拟仿真在课程设计实践环节中的应用
对于课程设计，我们的做法:将模拟电子技术的内容分成几个单元，每一个单元搞一个课程设计。第一次在老师的带领下，讲电路设计的步骤，完成课程设计。上完下一个单元电路以后，老师布置一个课程设计题目，学生自己查找资料，自己设计好电路以后，交给老师检查，在检查学生设计方案时，要求学生陈述自己的设计思路，学生在讲述的过程中就会进行再次思维。这种虚实结合的方法，既发挥了虚拟实验高效、经济的长处，又培养了学生电子制作的能力、分析问题和解决问题的能力。
4.虚拟实验应注意的问题
虽然采用虚拟仿真辅助教学，改善了教学手段，丰富了教学内容，也能更形象生动地将难于理解的知识用仿真的形式表现出来，也更能激发出学生设计电路的创新意识。但如果完全用虚拟实验取代实物实验，就只会在电脑上仿真，学生对真实元器件的封装、检测等认知程度大大降低，对使用仪器的操作能力大大削弱，缺少对实际电子产品设计的布局能力、布线能力、安装调试能力。为了避免其弊端，使之与传统的教学相得益彰，融于一体，更好地为现代教学服务，我们采用虚实结合的方式，一方面强调仿真实验对教学的辅助作用，另一方面认识到实际动手能力的重要性，两者相辅相成，有机结合。既合理安排仿真实验课时，主要以学生课后自己上机实验为主，课堂上进行实际电路的安装调试工作；又精心选择仿真实验课题，为学生提供科学、合理的仿真实验题目，让学生通过实验，掌握知识，提高兴趣。还让学生做一些设计性的实验，自己设计、制作安装调试，使虚拟仿真实验变成看得见摸得着的电子产品。
总之，将仿真技术应用于教学中，不仅可以把许多抽象和难以理解的内容变得生动有趣，动态地演示一些现象，化难为易，而且能模拟一些用语言难以清楚表述的，以及现实实验不易进行的内容。它不仅提高了教学质量，改善了教学手段，丰富了教学内容，提高了课堂教学效率，而且对于培养学生的自主能力、创新能力、分析和解决问题的能力都起到了潜移默化的作用。当然，也要注意仿真教学的辅助作用和实际工程能力的重要性，两者必须相辅相成，相互结合，而不能以仿真来完全代替实际操作训练。
参考文献：
［1］王正谋主编.Protel99se电路设计与仿真技术［M］.福建科学技术出版社，2005-1.
【关键词】信息技术；电子技术课程；整合；教学设计
从适应信息社会对人才的要求、电子技术的快速发展和电子企业对电子专业人才的要求等方面来看，研究信息技术与电子技术课程的整合是具有实际意义的。本研究试图在教育学、心理学、教育技术学等教育理论和学习理论的指导下，来研究信息技术与电子技术课程的整合。
一、信息技术与电子技术课程整合的目标
信息技术与电子技术课程整合的目标是建设数字化的教育环境，推进教育的信息化进程，促进学校教学方式的根本性变革，培养学生实现信息技术环境下的创新精神和实践能力的素质教育与创新教育。
具体来说：①提高学习的效果和效率；②培养学生良好的信息素养；③培养学生终生学习的能力。
二、信息技术与电子技术课程整合的教学设计
1.教学模式
信息技术与电子技术课程整合，在虚拟逼真的实验环境中，电子技术课程以问题——探究型教学模式为核心，通过文字、图片、动画、视频、课件等方法手段把实验内容或实验现象以一个个问题的形式呈现出来，学生在分析问题的基础上，根据个人的历史知识经验和个人情感等因素，充分发挥自己的主动性和积极性，从问题出发，有目的、有选择地对教学资源库中的教学资源进行搜集、分析、整理、组合，从而建立自己的学习资源库；然后设计出解决问题的方法或方案，并在实验室进行相应的实验验证，获得相关的数据或答案，以验证自己的方法或方案是否正确。
2.教学环境的创设
当前随着以多媒体计算机为核心的信息传播系统的应用，为创设理想的学习环境提供了有力的保障。
（1）硬件环境。数字化硬件环境建设主要是建设能支持信息技术应用于电子技术课程教学过程中的硬件设施，包括各种教学媒体，校园服务设施，各种配套的教学、管理、实验实施等。
（2）软件环境。在硬件环境的基础上，利用多媒体技术、互联网技术、虚拟仿真技术等在校园网上建立具有开放性的虚拟电子技术平台。此虚拟电子技术平台不但能实现教学管理和电子实验，而且能够给学生提供多种学习和探索的工具、交流渠道、信息资源等。
3.实验内容
（1）组织形式：电子技术课程教学内容的组织应该遵循充分发挥学生的主动性、以学生为中心的原则进行，教学内容以知识点的形式进行组织，每个知识点以问题或任务的形式呈现，将知识点所需要的各种资料及建议性的学习方法等信息附加在其后。这些内容的有机组合能促使学生将原有的知识与将要学习的内容建立横向和纵向的联系，有利于学生知识的建构，有利于学生在不同的情境下去应用他们所学的知识。
（2）实验类型：为了充分发挥学生的主动性，培养学生的综合实验能力，更好地适应信息技术与电子技术课程整合的教学模式，把电子技术分为两种类型：基础实验和设计实验。基础实验的目的是巩固学生的专业理论和知识基础，训练学生的基本技能和基本专业素质，为综合实验打好基础。设计实验的目的是提高学生的专业兴趣，培养和训练学生分析问题与解决问题的能力，提高学生的专业素质和职业能力，培养学生信息的搜集、分析、整理、应用等信息素养。
4.实验方法
实验方法分为真实实验和虚拟仿真实验。真实实验是在以信息技术为基础的虚拟电子技术平台的电子技术中，以学生为实验教学主体，从解决“问题”出发，学生按照自己为解决问题设计的方案、设想或猜测等设计出的实验方案，在真实的实验环境中，使用真实的实验仪器设备和电子原器件等建立实验电路进行实验，以验证方案的设计、设想或猜测，最终达到解决问题的目的。虚拟仿真实验是在以信息技术为基础的虚拟电子技术平台的电子技术中，以学生为实验教学主体，从解决“问题”出发，学生按照自己为解决问题设计的方案、设想或猜测等设计出的实验方案，在网络环境下，由虚拟仿真技术生成的一类适于进行虚拟实验的实验系统中，包括相应的实验环境、有关的实验仪器设备、实验对象和实验信息资源，学生利用相应的虚拟实验资源建立实验电路进行实验，以验证方案的设计、设想或猜测，最终达到解决问题的目的。由于虚拟仿真实验学生只要在虚拟仿真实验系统中利用系统提供的实验资源建立实验电路即可进行实验，不受现实器件和仪器设备的约束，省去了器件的购买、电路的制作与调试等时间，不必担心器件与仪器设备的损坏，缩短了实验周期，降低了实验费用和损耗，大大提高了电子技术的效率。
5.教学的调查与反馈
教师要定期对学生就电子技术课程教学相关内容进行问卷调查，以了解学生的学习情况和教学过程，了解电子技术课程教学的优点与不足，为电子技术课程的教学改进提供参考和有效的数据。教师也可以随机抽取部分学生，就学生上交的实验报告或电子产品设计的相关内容进行提问，以确认和了解学生的学习情况和效果，以便进一步改进电子技术课程的教学。
参考文献：
[1]何克抗、李文光.教育技术学[M].北京师范大学出版社，2002。
关键词：电子技术基础；仿真软件；虚拟实验平台
电子技术基础课程是一门实践性很强的专业技术基础课，该课程教学是以理论课教学、课程实验和课程实践等教学环节构成。计算机仿真技术能把复杂事物简化、变抽象为具体、微观的事物放大、宏观事物缩小，缩短时空距离。在教学实践过程中，结合理论教学的进程，利用Multisim，Protel 99 SE，EWB，PSPICE，SystemView等仿真软件辅以生动的仿真演示，作为教学的补充，为传统的教学注入活力。这一方法实现了理论讲解和验证的同步进行，能增强教学的直观性与灵活性，使一些抽象的概念形象化、直观化、简单化，弥补了理论上的抽象性，可以提高课堂教学效率，取得良好的教学效果。
一、利用计算机仿真环境激发学生的学习兴趣
电子课程课本内容过于理论化，过于注重原理分析、公式推导，理论课教学学生听起来枯燥无味，难于理解，对该课程缺乏学习动力和热情。利用计算机仿真作为教学载体，可以很好地解决学生的学习兴趣问题。
利用Multisim 7电路设计仿真软件辅助教学后，在讲解电路原理的同时，可穿插Multisim 7软件对电路进行仿真。如在单级共射极放大器电路教学中，在讲解完基本电路原理后，利用Multisim 7软件对此电路进行仿真演示。先用Multisim 7软件模拟连接电路，确定电路中的各元器件参数，使用Multisim 7软件虚拟仪器进行在线测量，再对照电路设计要求更改相关元件参数，观察所得的变化，最后与理论计算进行对比。这样就将理论上枯燥而不易理解的教学内容形象地展现在学生面前。在整个教学过程中，学生自始至终都保持极高的学习兴趣。
在学习电子技术基础的过程中，抽几节课讲解仿真软件的使用方法。结合教师在课堂上的演示，学生首先学会Multisim 7软件的基本操作。运用Multisim 7软件，学生可以在较短时间内完成各类模拟电路、数字电路的原理验证性实验。使用虚拟测试仪器对电路进行仿真实验如同置身于实验室使用真实仪器测试电路。由于在电子技术基础理论教学引入了虚拟的电子实验，使课堂教学情境化，增强了教学的直观性、形象性、生动性和时效性，激发了学生的学习兴趣。
二、利用虚拟仿真弥补演示实验的不足，提高课堂教学效率
电子技术基础课程中许多概念和原理经常是通过实验来帮助学生加以理解。实物演示方法虽然有直观、生动、真实的特点，但演示准备工作量大，不便观察。教学演示的内容一旦确定，其可变性很小，灵活性差。并且有些现象在传统的演示实验中是无法展示的，很难达到理想的教学效果，因此可以借助于虚拟仿真实验。将仿真技术应用于教学中，能模拟一些用语言难以清楚表述的和现实实验不易进行的内容。
例如，利用Protel 99 SE软件仿真显示出波形，振荡器起振的过程非常直观，还能看出这种振荡电路的波形存在较大的失真，但振荡波形较稳定。如果对波形失真要求较高，则需要采用改进型号振荡电路，即克拉泼或者西勒振荡电路。这种教学模式生动活泼，学生自始至终保持着极高的学习兴趣，加深了理解和记忆，有效提高了课堂教学效率。
三、利用仿真实验，突破教学难关，增强教学效果
将仿真技术应用于教学中，可以把许多抽象和难以理解的内容变得生动有趣，动态地演示一些现象，化难为易，使教学中的难点、重点变得一目了然，便于学习者观察与思维，从而更好地理解和掌握所学知识，有效地实现精讲，突出重点，突破难点。
课堂上教师可以根据讲课需要，运行Multisim 7软件，模拟各种实验，并根据需要随意控制，使“实验结果”反复重现，使实验演示与教师的讲解同步进行；通过屏幕的展示，使一些抽象的概念形象化，将一些学习方法以动态方式图解。这样的教学模式生动活泼，调动了学生的学习积极性，帮助学生正确理解概念，掌握知识，提高了课堂教学效率。例如利用Multisim 7软件对负反馈放大器进行辅助仿真教学。反馈不仅是改善放大电路性能的重要手段，而且也是电子技术和自动调节原理中的一个基本概念。在放大电路中引入电压串联负反，会导致电压放大倍数下降，但输出电压的稳定性提高，非线性失真减少，通频带展宽，输入电阻增加，输出电阻减少。借助于Multisim7软件对电压串联负反馈放大电路进行仿真实验来验证这些影响，得出与理论相符合的结果，以利于课堂教学的成功进行。
四、虚实结合，增加实践环节
电子技术课程是一门实践性很强的专业基础课程，理论学习必须紧密地与实践结合起来。在电子技术实践课之前，学生先利用仿真软件将电路进行仿真，得到实验结果以后，再进行实际的安装、焊接、调试。学生做实验的兴趣提高，信心加强，实验教学质量大大提高，在仿真软件中，可以随时修改元件参数，并能马上获得仿真结果。使教师、学生感觉到自己置身于特殊的教与学的环境之中, 从而产生亲临真实电子技术基础环境的感受和体验。Muhisim 7软件还提供了故障设置功能，实验时，学生可以两人为一组，互设故障，然后通过仿真结果进行故障分析，最后排除。这样，学生能初步学习电路的故障分析，大大提高了学习兴趣和实际动手能力。学生可提出各种设计方案，从而大大提高了分析问题、解决问题的能力，激发了他们的创新意识，也大大提高了学生电子技术基础的设计水平。
例如在典型的互补对称式推挽OTL功率放大电路的实践中，先在Multisim7软件中绘制仿真电路，运行仿真电路，通过数字万用表和示波器观察输出结果。若结果不符合设计要求，则需修改电路再对电路进行仿真调试，直到符合要求为止，并输出Protel格式网络表文件。再应用Protel 99 SE 软件载入网络表，将元件封装形式修改为Protel形式的元件封装，设计PCB布线图。然后，根据布线图制作印刷电路板，并进行实物安装与调试。制作成功时的成就感激发了学生的学习热情，让学生有目的、有针对性地学习相关理论知识。通过相应的电子制作，在实践中巩固所学理论，并能用理论知识解决制作中遇到的问题，达到较好掌握理论知识与实践技能的目的。
（作者单位：恩平市中等职业技术学校）
参考文献：
关键词：电力电子技术；虚拟交互；教学系统
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）11-0067-02
“电力电子技术”既是一门重要的专业基础课，也是一门实用性和实践性较强的课程。教学内容以电力电子电路为主线，以波形与相位分析方法（波形分析法）贯穿始终，通过分析各类电力电子器件的通断情况来理解整流、逆变、斩波等典型电路的工作原理，从而绘制出电路在不同负载作用下各参考点的电流、电压波形。“电力电子技术”课程的内容较为抽象，理解起来比较困难。教学过程中，理论讲解、实验验证是两个必经环节。理论讲解中，由于电路类型多，不管是晶闸管触发控制角变化控制（相控），还是全控型器件高频率通断控制（斩控），单相电路比较容易，对于三相电路，学员普遍认为较难理解。而实验可以验证理论，加深学员的理解，因此应开设一些相关的实验课程。做实验时，几乎所有的电路和系统都是封闭式的，多数仅用挂件或实验箱来完成实验。实验过程中，学员几乎是机械式连线、读取实验数据，记录实验数据和波形，即使不了解电路的工作原理，只要连线正确、实验仪器完好即可完成实验，但是如果设备或连线有问题，就会使实验结果与理论分析不符甚至出现异常现象，导致学员不能独立分析、解决问题，排除故障。
针对“电力电子技术”课程在教学和实验中出现的问题，设计了一个电机类课程虚拟交互教学系统。该系统能够变抽象为具体，变枯燥为生动，形象直观地进行教学，有助于激发学员的学习兴趣，提高教学质量。该系统基于VB和MATLAB的接口编程，可以通过友好的系统界面，运行相应的Simulink仿真模型。该系统不仅可以实时观察电路中任意参考点的电压、电流波形，还可以实现交互操作，实时改变电路参数，从而加深学员对电路的理解；对于学员日后提高工程应用和科研水平，掌握现代工程设计和实验方法――计算机仿真技术很有帮助。该系统不仅可以用于辅助教员进行理论讲解，加深学员理解，还可以用于学员做实验前熟悉实验项目，掌握实验原理。实践证明，采用该系统可以较好地适应教员教学和学员学习的需要。
一、虚拟交互教学系统设计
虚拟交互教学系统设计的思路是：利用MATLAB构建仿真模型，使用VB搭建界面，VB调用仿真模型，实现一个可以调用仿真模型的虚拟交互教学系统。
1.MATLAB/Simulink简介
MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称。其除具备卓越的数值计算能力外，还具备专业水平的符号计算、文字处理、可视化建模仿真和实时控制等功能。Simulink是MATLAB软件下的一个附加组件，是用来对动态系统进行建模、仿真和分析的MATLAB软件包，为用户提供了一个图形化的用户界面（GUI）。建立系统模型时依托图形界面，利用鼠标单击和拖拉方式构建仿真模型，像用铅笔在纸上绘制系统的方框图一样简单。
2.常用电力电子电路模块库
（1）电力电子元件库（POWER ELECTRONICS）。电力电子元件库是Simulink的SIMPOWERSYSTEMS模块库中重要的元件库，包括IDEAL SWITCH功能模块和IGBT功能模块，涵盖了绝大多数电路所需的开关元件，如晶体二极管，IGBT，MOSFET，THYRISTOR，理想开关，THREE-LEVEL BRIDGE和UNIVERSAL BRIDGE等。
（2）线路元件库（ELEMENTS）。线路元件库也是Simulink的SIMPOWERSYSTEMS模块库中重要的元件库，包括BREAKER功能模块和LINEAR TRANSFORMER功能模块，涵盖了绝大多数电路所需的元器件，如电阻器、电容器、输电线、变压器、断路器等。
3.电力电子电路仿真
（1）建立仿真模型。以三相桥式全控整流电路为例，建立仿真模型，使用模型库的三相桥（Universal Bridge）和同步6脉冲触发器（Synchronized 6-Pulse Generator）集成模块，如图1所示。
（2）设置模型参数。以阻感负载为例，设置模型参数。一是三相电压源参数设置：电压峰值为100V，频率为50Hz。二是三相晶闸管整流器参数设置：使用默认值。三是RLC负载参数设置：R的值为45Ω，L的值为1，C的值为inf。四是6脉冲发生器设置：频率为50Hz，脉冲宽度取1°，选择双脉冲触发方式。将其第五个输入端（Block）置“0”，此时有脉冲输出。如果置“1”，则没有脉冲输出。五是触发角设置：α设为30°。
（3）仿真结果。图2为三相桥式全控整流电路仿真结果，可观察输出电压、输出电流、晶闸管两端电压等多个波形，并且可以通过改变α角，观察以上波形，由此加深对于电路的理解。
4.VB简介及应用
（1）VB简介。Visual Basic（简称VB）是美国微软公司推出的Microsoft Visual Studio可视化开发工具套件中的一个组件，是在Quick BASIC基础上，为开发Windows应用程序而提供的强有力的开发工具，是一种具有良好的图形用户界面（Graphic User Interface，简称GUI）的程序设计语言。该系统采用VB和MATLAB的接口编程，通过友好的系统界面，运行相应的Simulink仿真模型。
（2）界面制作。用VB开发的“实验内容和步骤”窗体中包含多个运行按钮，这些按钮是根据电路带不同类型的负载而设置的，当单击任一个运行按钮时，都会调用相应的Simulink模型窗口进行仿真。要实现这一功能，就需要在运行按钮的单击事件中输入相应的代码。以第一个运行按钮（Commandl）为例，介绍代码的编写过程即VB和MATLAB的接口编程的实现。双击Commandl，进入代码编写窗口，在PrivateSub Commandl―Click0中写入如下代码：
其中，fz是一个后缀为mdl的模型文件，就是仿真模型的名称。该文件路径是可以指定的，但须在MATLAB中将该文件路径设置为搜索路径，否则无法调用该文件。
输入以上代码，即可调用程序。但是在VB调用仿真模型时，只是弹出一下，马上就结束。因此，为了使调用的程序不结束，可使用如下代码：
以上两行代码，第一行代表可以开始运行仿真，第二行代表暂停仿真。当程序运行至第二行时，仿真界面将停住，此时即可对模型进行相应的操作，与在MATLAB中操作方法类似。图3是编程截图。
二、虚拟交互教学系统实现
为了使整个虚拟交互教学系统正常运行，必须把用VB完成的界面设计和用MATLAB实现的仿真模型连接起来，也就是VB和MATLAB的接口编程。本交互系统中VB和MATLAB的动态数据交换（DDE）采用的是客户端/服务器（c/s）模式，VB作为客户端，MATLAB作为服务器。而接口编程方法中的ActiveX技术正适合于这种模式，并且实现起来比较方便，因此采用ActiveX技术实现VB和MATLAB的接口编程。系统主要包括主界面和调用界面，进入调用界面后，就相当于在MATLAB环境中操作。
1.主界面
虚拟交互教学系统标题为“电机类课程虚拟交互系统”，主界面有两个按钮，即“进入系统”和“退出系统”，如图4所示。
2.调用界面
进入系统后，出现调用界面。本界面主要是进入相应仿真模型，共有9个仿真模型。本界面具有可添加性，可以根据自己的需要制作仿真模型并添加到系统中，对系统进行完善。
三、结论
本虚拟交互教学系统具有界面友好性和开放性两个特点。友好性体现为交互系统界面友好，可以完成对仿真模型的调用。调用仿真模型后，环境与在MATLAB中相同，可以对模型进行仿真操作。开放性体现为可实时修改模块中的参数，甚至根据需要可以添加模块和模型。教员在完成理论讲解后，可使用本系统对所讲解的电路进行仿真，使学员可以实时观察电力电子电路中任意参考点的电压、电流波形，还可以实现交互操作，实时改变电路参数，加深学员对电路的理解。另外，将该系统进行适度开放后，学员不仅可以亲自对教员所讲电路进行仿真，还可以自己构造仿真模型（添加代码只需要改动模型文件名称即可）并添加到系统中，完善整个系统。由于时间关系，系统中仅仅囊括了“电力电子技术”课程部分电路的仿真，未包含其他复杂的电路和“电力电子技术”课程中电机调速系统的内容。希望日后可以依靠教员和学员的努力完善此系统，从而更有利于教员的教学和学员的学习。
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电子技术基础是高职院校电类专业的专业基础课，通常采用理论+实验的教学模式，理论课时所占比例较重，由于该课程在专业建设中占有举足轻重的作用，因此在全国高等职业教育改革的浪潮中，在生源水平参差不齐的今天，很多学校都在致力于寻找更有利于学生学习的教学方法及教学手段。
1.1理论教学现状分析
目前很多高职院校电类专业课都已经实现理实一体或教学做一体的教学模式，然而，基础课和专业课的不同之处在于，基础课知识点多，涵盖面广，以夯实学生的基础知识为主要目标，授课过程以理论讲授为主，实验教学为辅。电子技术基础课程包括模拟电子技术和数字电子技术两大部分，主要知识点包括四种分立元件、二十余种集成元件及十多种常用电路。所授内容功能多，电路较复杂，以分析、计算为主，授课过程枯燥乏味、学生难以理解，目前这种占用大量课时的理论讲授的授课方法（公式推导及计算）已经无法适应现在学生的学习状态。
1.2理论教学存在的问题
电子技术基础课程的授课特点是：高职院校电类专业较多，所有的电类专业开设电子技术基础为专业基础课，授课班级非常多，实验场所有限，无法实现像专业课一样实施教学做一体教学，学生在实验室的时间有限，且开设实验均为验证性内容，以授课后进行知识验证为主，学生无法在接触新知识的第一时刻便理解并掌握所学知识并验证甚至开拓思维，时效性受到严重的限制，如何使学生在接受理论教学的同时，又能实时的掌握该部分内容及其应用，是需要我们尽快地找到一种合适的方法来解决的问题。
2MultiSim9仿真软件简介
Multisim是由EWB（ElectricalWorkbench）发展而来，Multisim是一个完整的设计工具系统，有庞大的元件数据库、完备的实验仪器库、完整的分析方法，界面易懂直观，操作容易。Multisim9教育版（可汉化）具有20种虚拟仿真仪器仪表、19种分析方法以及强大丰富的元器件库，完全满足高职院校的学生在电子技术基础课程的学习、设计、创新及实践的要求。
3MultiSim9仿真软件
在高职电子技术基础理论教学过程中的应用将MultiSim9仿真软件引入到电子技术基础理论教学中，就可以将传统的理论课堂演变为“教学做一体的实验课堂”，Multisim9不仅可以代替实验室中的多种仪器，而且可实现虚拟实验室，即只要有一台计算机并安装软件即可实现。下面以组合逻辑电路的设计为案例说明MultiSim9仿真软件在高职电子技术基础理论教学过程中的应用。
3.1理论知识
组合逻辑电路的设计主要介绍了组合逻辑电路的设计过程，即根据已知条件列出真值表，写出逻辑函数表达式，化简后画出电路图。
3.2MultiSim9仿真软件
在授课过程中的应用设计题目：设计一个举重成功判别电路。在举重比赛中有三个裁判员，每一个裁判员控制一个开关，认为某个运动员试举成功时，按下开关，认为某个运动员没有成功时，不按开关。如果两个或两个以上的裁判认为成功，给出成功信号，否则给出失败信号，现有与非门若干，请完成电路设计。
4小结
Abstract： The microprocessor class is a professional course with very important practice in electric field， and is also a very abstract course， while traditional microprocessor class teaching form makes learning boring， teaching difficult. To solve this problem， and improve learning interest and teaching quality， based on the characteristics and advantages of virtual simulation software， the paper proposed applying the virtual simulation technology to the related links of teaching， and analyzed the promoting effect of virtual simulation software on microprocessor class teaching.
关键词： 虚拟技术；微处理器；教学
Key words： virtual technology；MPU；teaching
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）33-0252-02
0 引言
随着计算机技术、电子技术的不断发展，为了提高生产效率和保证运行的安全性，各类微处理器已经被广泛应用于我们生活中的多个领域，工业自动化流水线的检测控制和数据处理，通信设施的网络通讯和数据传输，家用电器的自动控制，汽车安全检测保障系统，机器人，医疗等等。因此，目前大多数电类相关专业都开设了关于微处理器的相关课程，当然根据需要所学习的微处理器的型号不尽相同。
对于传统的微处理器教学基本上都是以课堂理论教学为主，辅以相当课时的实验操作。而微处理器的应用无论是硬件设计还是软件设计都有很强综合性和抽象性，其不仅涉及到对模拟电子技术、数字电子技术、传感器检测、控制等诸多基础类课程的综合应用，而且要在使用汇编语言、高级语言等进行软件设计时具有良好的逻辑性、条理性、灵活性。这就使得微处理器类课程相对较为枯燥，难以理解，难教难学，“可学性”和“可授性”难以达到教学目标。因此，将虚拟软件应用到微处理器类课程的教学当中，使微处理器对于学生是“看得见，摸得着”，让学生在课堂中就能够进行操作应用，不仅可以提高其学习兴趣和主动性，而且能够更好的掌握微处理器的应用开发技能。
1 虚拟仿真软件
虚拟仿真技术的发展不仅使得电子设计类生产设计开发的成本得到大幅度的降低，而且开发设计周期大大缩短。虚拟技术的发展不仅对生产设计开发有着深远的意义，而且有助于教学过程中对理论知识的理解和实践。
目前电子设计类的虚拟仿真软件有很多种，如Proteus、SPICE、EWB、Matlab、Protel等等，这些虚拟仿真软件不仅具有大量的电子元器件库，而且配备了较为齐全的虚拟仪器、仪表。通过使用这些虚拟仿真技术软件在计算机中进行电子电路的仿真设计，不仅使得电路设计简单方便，而且不需要进行实际的焊接，节省了设计时间，而且在使用相应的仪器仪表进行调试时不用担心损坏，另外，通过虚拟软件还可以进行多种电路分析，同时也可以进行PCB电路板的制作等。
1.1 Proteus仿真软件 在诸多的虚拟仿真软件中，英国Lab Center Electronics公司研发的Proteus软件在开发微处理器系统方面具有独特的优势，其不仅具有模拟电子技术、数字电子技术、数模混合电子设计与仿真功能，更是目前世界上最先进的基于微处理器应用系统软、硬件设计的仿真软件。[1]其包含了51系列、PIC系列、ARM系列、AVR系列等多种类型的微处理器模型，而且还有多种传感器和的前向通道和后向通道的芯片和控制执行机构模型，可满足大多数控制、检测等系统的设计仿真。
1.2 编程软件 为了实现微处理器应用系统功能，不仅需要完成硬件的功能性、抗干扰性设计，而且还要完成软件程序的逻辑性、功能性设计。目前常用的微处理器程序设计软件有Wave、Keil、ICC、codevision、MPLAB等，其中keil C软件是51系列微处理器使用最为普遍的，而AVR系列微处理使用的是ICC，PIC系列微处理使用的是MPLAB。
这些程序设计软件很好的利用了Proteus软件提供的第三方动态接口，两者配合使用可使软件程序设计、编译、调试与硬件系统仿真完美的进行结合，形成功能强大的微处理器仿真平台。[2]
2 教学应用和影响
2.1 课堂教学 传统的微处理器类课程教学偏重于理论讲解，学生除了少数的实验学时能认识真正的芯片、电路以及简单的程序验证外，很少能够亲身体会电路设计和程序编写。这就使得在学习过程比较枯燥，难于理解。而且由于教师在传授相关知识的过程中无法以实际微处理器为例进行演示，看不到实际效果，也使得教授过程比较困难。
将虚拟仿真技术引入课程，在课堂理论授课的过程中利用计算机辅助技术将微处理器的工作状态和程序运行状态进行演示，能够生动的反映相应的动作，就使得抽象的理论形象化、直观化，便于学生理解和教师讲授。通过这种教学模式不仅提高了学生的学习兴趣、理解程度，改善了教学效率和质量，而且丰富了教师的教学内容，改善了教学手段。
2.2 实验教学 微处理类课程学习的目的是应用，它是一门实用性很强的课程，所以理论学习是为实践服务的，而在以往的实验教学环节中，大部分的实验是验证性的实验，缺少设计性、综合性试验，即实验设备上的电路都是设计成型的，学生独立设计的部分较少，而且大部分程序也是给出的，这就使得学生独立思考、设计部分较少。
而利用虚拟仿真技术，让学生运用虚拟仿真软件对实验内容进行设计，独立完成对硬件部分的设计和软件程序的编写，并演示实验相关要求的现象和结果。这使得学生的实验兴趣大大提高，而且由于电路和程序都是学生自主、独立完成的，学生的学习自信心也得到很大的增强。另外，由于虚拟仿真软件中的元器件参数是可以修改的，并且不需要焊接、安装的工序，就可以快速得到仿真结果，学生可以针对自己的设计提出各种设计方案，不但锻炼了提出问题、分析问题、解决问题的能力，激发了创新意识，而且也培养训练了学生的系统设计能力。
2.3 实践教学 一般而言实践类课程是指课程设计和毕业设计等综合性设计类型的教学模式。这类教学模式大部分都是由指导教师布置设计题目或设计范围，而由学生通过查阅相关资料进行设计分析，形成以理论设计为主的设计报告，这就缺少了对理论设计结果或过程的实践验证。
而将虚拟仿真技术应用到实践教学环节，学生只需要使用电脑就可以完成实践类课程的设计任务，利用虚拟仿真软件设计后在进入实验室操作或实际制作，既可将理论设计通过虚拟仿真软件演示出来，又避免为了验证理论正确性需要实际设计、制作系统的缺陷。这种实践理论设计和虚拟仿真结合的方式，既发挥了虚拟软件实效、经济的优势，节约、合理利用实验室硬件资源，又培养了学生设计制作的能力。
2.4 竞赛和创新活动 国内和国际有很多电类竞赛类项目及创新活动可供在校学生参加，而各类大赛和创新活动不仅仅检验学生对知识的掌握程度，而且还要求学生具有很强的知识应用和实践设计能力。在竞赛和创新中使用虚拟仿真软件进行辅助设计，不仅可以缩短设计开发周期，而且减小了硬件成本的投入。使得学生能够更加全面的接触和使用各类电子类器件，利用动态元件仿真模型，不仅是人机交互方式仿真可以成为现实，而且使仿真形象生动，创造出极为接近现实的环境。[3]
当然，虚拟仿真软件很好的辅助了教学，改善了教学手段，生动了教学内容，形象地将抽象不易理解的知识用虚拟仿真的方式体现出来，使学生增强了学习兴趣，培养了自主学习能力。但是知识的学习和实践的应用是不能够单纯的依靠虚拟仿真的，学生对真正的元器件的封装、检测、使用等相关知识也是需要掌握的，同时也要熟悉操作各类仪器、仪表，学习实际系统的布局、布线、安装调试等多方面的知识。所以，要使虚拟仿真技术能够更好地为教学服务，采用虚实结合的方式，一方面强调仿真实验对教学的辅助作用，另一方面认识到实际动手能力的重要性，两者相辅相成，有机结合。[4]
3 结束语
虚拟仿真技术在微处理器类课程教学中的应用不仅可以使课堂上抽象难懂的知识便于学生理解和接受，而且便于学生课后巩固所学知识，更有助于学生学习兴趣和动手能力培养。同时，利用虚拟仿真技术能够使教学和实践、理论和应用很好的结合起来，引导学生的创新意识和培养学生的创新能力，通过对仿真结果的分析和运行，增强了学生的自信心。实践证明，合理的利用虚拟仿真技术，在教学中科学分配虚实之间的比例，这将成为微处理类课程教学发展的重要方向和重要手段。
参考文献：
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[2]张莉.虚拟试验平台下单片机项目式教学的实践[J].黄石理工学院学报，2009（5）：67-70.
【关键词】电工电子 MultiSIM 仿真 教学 应用
【中图分类号】G43 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）01-0219-01
传统的电工电子技术教学有理论讲解分析、实验演示、实习操作来完成对课题内容的教与学的全过程。由于电工电子技术定律知识面广，演示操作过程繁琐，掌握理解分析比较难，特别是初级段技校的学生掌握学习能力的不足，普遍会存在学生难以理解与接受理论的知识点，从而会出现难学、没有兴趣等现象，打击学生学习课程的积极性。在实际教学中只好加强讲解演示来增加学习内容的直观性，提升专业兴趣，提高学生参与学习的积极性，有助于提高学生对知识点的理解，但同时会带来演示时间与耗材成本的矛盾。随着电子技术和计算机仿真技术的普及与发展，电工电子技术教学也要引进先进的计算机仿真应用工具，借助EDA（Electronic Design Automation电子设计自动化）软件实现实验实习中教学手段的完善。为此，我们在实验实习中引入了仿真技术，MultiSIM仿真软件是加拿大Interactive Image Technologies（IIT）公司出品的Electronics WORKBENCH是一种典型的虚拟电子实验台。给学生建立一种全新的实验实习理念，以便学生在学习中提高专业兴趣，实验前对电路理论的原理有更好说明理解，明确实验过程结果的验证，操作实习中可以更好更快地对元器件的选用与电路的安装调试。
1.MultiSIM仿真软件介绍
MultiSIM仿真软件是加拿大IIT公司推出的基于Windows的电路仿真软件。以著名的SPICE为基础，由电路图编辑器（Schematic Editor）、SPICE3F5仿真器（Simulator）和波形的产生与分析器（Wave Geneator & Aalyzer）三部分组成。该软件在Windows环境下，提供了良好的操作界面，通过鼠标的拖放即可完成，十分方便、直观。通过仿真，不需要搭建真正的电路物理结构和使用真实的测试仪器而获得电路的许多测试技术参数。它提供了一个非常强大的元器件数据库，数量众多，共计千种；提供了11种仿真仪器可供选择；提供了强大的分析功能，有19种分析方法可供选择。此外，还可在电路中设置人为故障，如开路、短路及不同程度的漏电，观察电路的不同状态，以加深对基本概念的理解，相当于一个设备先进、功能完备的大型电工电子技术实验实习室。借助该软件可以进行各种电路的仿真，完成各种电工电子技术实验实习课题。
2.MultiSIM在电工电子技术实验实习课题的教学可行
（1）解决教学准备、演示时间过长矛盾。电工电子技术理论讲解分析、实验演示、实习操作教学课题在MultiSIM仿真软件中应用完成，教师采用多媒体教学，增加了教学手段，使教学内容更加直观。既丰富了老师的教学内容，可提升学生对学习专业的兴趣，大大提高了学生参与学习的积极性，又可以探索课程理论与实习一体化教学，拓宽了教学模式，有助于提升老师对知识点的传授与学生对知识点的掌握。
（2）解决教学耗材成本的矛盾。电工电子技术实验实习操作教学课题都需要提供元器件、线路安装及仪器调试分析来完成教学内容。元器件、线路及仪器等耗材成本一直制约着技校专业发展进程，特别是器材料数量的分配、检测、调试、回收、损坏，提高重复使用率都给教学耗材成本带来困难。MultiSIM仿真软件可以解决实验实习操作教学耗材成本的矛盾。它提供了一个非常强大的元器件数据库，常用元器件库有：信号源库、基本元件库、二极管库、晶体管库、模拟器件库、TTL数字集成电路库、CMOS数字集成电路库、其他数字器件库、混合器件库、指示器件库、其他器件库、射频器件库、机电器件库等13个，元器件数共计千余种。大多数元器件均提供虚拟和封装两种形式，这就给实施安装调试分析电路原理的应用带来了便捷，另外，根据需要可方便的新建或扩建元器件库；它有数字万用表、函数发生器、瓦特表、双通道示波器、四通道示波器、波特图仪、频率计、字信号发生器、逻辑分析仪等 11种仿真仪器可供选用，所提供的测量精度很高，其外观、面板布置以及操作方法与实际仪器基本一致，便于掌握；它提供了强大的分析功能，包括交流分析、直流分析、温度扫描分析、噪声分析、蒙特卡罗分析及用户自定义分析等19种。借助该软件可以进行各种电路的仿真，完成各种电工电子技术实验实习课题，而不用担心器件被损坏，解决了耗材成本的矛盾。
（3）新技术在教学中的应用与能力的提升。随着电工电子技术的广泛应用发展和计算机仿真技术的普及， MultiSIM仿真软件是典型的虚拟电子实验实习平台，可以帮助我们教学手段更加完善，提升新技术的应用能力。我们在电工电子实验实习教学中引入了仿真新技术，可使教学更加灵活、形象、更加贴近电工电子工程实际。经过理论多媒体讲解演示、MultiSIM仿真软件的使用、实验过程结果的验证操作、实习过程对元器件的选用与电路的安装调试操作四大环节，可大大提高学生分析解决问题的能力，有助于加深学生对电工电子电路原理的理解，极大地提高了学生对电工电子电路学习的兴趣，提升了学生掌握电工电子技术专业能力。
参考文献：
[1]MultiSIM 7 Simulation & Capture Education User Guide Electronics WORKBENCH
[2]维修电工―国家职业标准.中华人民共和国劳动和社会保障部制定.中国劳动社会保障出版社出版发行.统一书号.15504521 2002-5-1
关键词：电力电子技术；MatlabGUI；虚拟仿真平台；教学可视化平台
电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术[1]。它是以高等数学、电路原理及模拟电子技术等课程为基础，同时也是自动控制原理，电机与拖动等专业课程的基础课，具有很强的实用性和综合性，是电气工程领域理论和实践相结合的专业核心课程之一，因此电力电子技术教学质量的好坏，将直接影响后续课程的学习[2⁃4]。电力电子课程概念多、知识面广、实践性强，这给老师讲课和学生理解带来很大的困惑，所以借助实验来加深学生对基本概念、基本理论和基本方法的理解很有必要。而传统电力电子实验教学受场地、器材、时间等诸多因素的影响，难以让学生达到基本的实验目标。虚拟仿真实验平台投入小，不受时间、地点的限制，具有一定的开放性，方便学生创新等优点。所以借助虚拟仿真平台来辅助课堂及实验教学会起到巨大的帮助作用[5⁃7]。本文借助Matlab/Simulink仿真环境，以及GUI（GraphicalUserInterface）设计友好的人机界面，通过GUI输入框中数值的不同，改变电路参数，即可在界面观察对应的波形变化。同时在界面中添加不同的入口画面，可以观察仿真原理图，以及该电路的原理分析。同时，在虚拟仿真平台中加入电路的闭环实例分析，加深学生对该电路的理解，提高学生的积极性和学习效率[8⁃9]。
1电力电子虚拟仿真平台的建立
1.1电力电子虚拟仿真平台结构
在设计GUI界面之前，首先需要确定虚拟仿真平台的结构。由于设计该平台的主要目的是为电力电子课程提供一个教学和实验的仿真平台，对电力电子课程中的一些常用电路进行动态仿真，帮助学生深刻理解电力电子课程中电路拓扑和电路实例。根据这些基本要求，并结合电力电子课程的特点，确定了虚拟仿真平台的结构框图，如图1所示。该平台包含了电力电子技术中常用电路，如整流电路、逆变电路、直流⁃直流变流技术、交流⁃交流变流技术及PWM控制技术5个基本模块。课程的其他内容可在虚拟仿真平台的基础上扩展，因此，该平台具有很强的通用性。为了使每个模块设计更加简单，虚拟仿真平台采用了分层设计方法，将该平台分为若干个模块，每个模块包括一些子模块。图2给出了直流⁃直流变流技术模块的组成框图，它包括原理分析、运行界面和实例分析三个子模块，其他模块的设计思想同该模块基本相同。
1.2Matlab图形用户界面设计
Matlab为用户提供了强大的集成图形用户界面开发环境（GUIDE），用户可以方便地设计图形用户界面，开发自己的用户程序[10]。图形用户界面（GUI）是由窗口、菜单、文字说明、标签等控件构成。用户通过提供的控件，如按钮、滑块、列表框等可以设计出易于理解的人机界面。一个图形用户界面必须包括控件（Compo⁃nent）、图形窗口（Graphics）和回调函数（Callback）三个部分，利用GUIDE创建GUI是常用方法之一。使用GUIDE创建GUI的基本步骤如下：（1）选择控件类型。根据预期的界面设计，选择控件类型。电力电子教学虚拟仿真平台中使用的控件主要包括按钮、输入框、标签、坐标轴及面板等。（2）设置控件属性。控件的基本属性包括字符（String）、标签（Tag）、字体大小（FontSize）、前景色（Fore⁃groundColor）等。通过设置控件属性，实现预期的功能指标。（3）编写回调函数。确定整个界面布局之后，需要编写控件的回调函数。鼠标右键单击控件，选择“查看回调”“callback”，编写回调函数。在界面设计中用到的主要函数如下：get_param（′boostdianlu/Vin′，′Amplitude′）；%获取电路输入电压幅值set_param（′boostdianlu/Vin′，′Amplitude′，a）；%设置输入电压幅值options=simset（′SrcWorkspace′，′current′）；%指定模型从当前空间运行，获取编辑框中输入电压幅值参数sim（′boostdianlu′，[]，options）；%使用sim（）函数使仿真模型从当前GUI函数空间进行仿真plot（tout，yout）；%将输出波形绘制到当前坐标轴对象上
1.3Simulink仿真模型
Simulink是Matlab的一个功能组件，为用户提供建模和仿真的工作平台。Simulink的SimPowerStems仿真工具箱提供电机与拖动、电力系统与自动化以及电力电子等仿真模块，几乎涵盖所有电力电子电路的仿真模块。按照电力电子电路的基本原理，利用工具箱提供的模块可以进行仿真电路的搭建[11]。以“升压斩波闭环仿真电路”为例，说明建立仿真模型的基本步骤：（1）调用功能模块。根据升压斩波电路原理图，确定所需功能模块，找到它们所在模块库。（2）创建并保存模型。建好模型后，使用Save命令保存，以便下次使用时直接调用。（3）连接模块并设置参数。将各个功能模块按照布局进行连接，并设置每个模块的参数。（4）运行仿真并显示结果。
2电力电子仿真平台实例
根据图1所示的虚拟仿真平台结构框图和图2所示的直流⁃直流变流技术模块结构框图，采用GUIDE设计各基本模块和子模块的图形用户界面，编写各控件对应的回调函数，响应用户操作。该GUI界面由主界面、原理分析界面、运行界面以及仿真模型四个部分组成。
2.1直流⁃直流变流技术主界面
主界面是访问该节的第一个用户界面，如图3所示。直流⁃直流变流技术主界面由标题和功能选择按钮组成。在主界面中列出了包括降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路等常用的六大类基本斩波电路。每一类电路中有三个按钮，对应三个入口，分别是“原理分析”、“运行界面”以及“实例分析”。用户点击其中任意一个按钮，即可进入对应的功能界面。
2.2升压斩波电路原理分析界面
以升压斩波电路为例，当点击“原理分析”按钮后，通过按钮对应的回调函数，就可跳转到升压斩波电路的原理分析界面，如图4所示。原理分析界面由三部分构成，分别是电路原理图、原理分析文字说明以及主界面按钮。学生通过原理分析界面巩固所学内容，进一步加深对升压斩波电路基本原理的理解，提高理论知识的学习效果。当点击“主界面”按钮时即可返回图3所示的直流⁃直流变流技术的主界面。
2.3升压斩波电路运行界面
当点击升压斩波电路“运行界面”按钮后，跳转到对应的运行界面，如图5所示。运行界面由参数设置栏，波形栏以及菜单栏三部分组成。在参数栏设置需要改变的参数，分别为电压E、电容R、电感L、电阻R。在输入框中输入对应的数值可改变仿真电路的参数[12]。波形栏共有三个坐标轴，分别显示输出电压，电感电压以及开关信号波形。菜单栏包括仿真按钮和主界面按钮两部分。点击“仿真”按钮进行电路仿真，点击“主界面”按钮返回图3对应的直流⁃直流变流技术的主界面。图5运行界面通过输入框改变仿真电路参数，不用在仿真模型中双击元件改变，提高了仿真效率，同时该界面可直观地观察电路参数的改变而引起的波形的变化。
2.4实例分析电路
当点击“实例分析”按钮后，打开以升压斩波电路为基础的闭环仿真电路图。“运行界面”只是针对课本中开环升压斩波电路进行操作，而在实际工程中，几乎所有的电路均使用闭环模型，由于闭环仿真电路在课堂中不作讲述重点，学生对闭环设计无从下手，不能将所学知识应用于实际工程。因此，在虚拟仿真平台添加“实例分析”入口，有助于学生从工程的角度理解闭环仿真电路的设计方法，以及闭环参数改变对电路的影响。
3结语
关键词： Proteus 开放型实验室 校园网络教学
一、引言
实验教学是培养创新人才的重要途径，通过实践性教学环节，除了可以验证和巩固所学的理论知识外，还可以运用基础理论分析和解决实际问题。随着科技的发展，电子类课程应用广泛，实验教学也越来越受重视。高校实验室作为人才培养的基地，实验室也受到老师和学生的重视。在着力培养学生的创新思维能力及实际动手能力的今天，对高校实验室提出更新更高的要求。
传统的实验室限定了学生必须在规定时间内利用规定的仪器完成实验，并且是几个人一组，学生动手操作的机会有限，有些学生只能在旁边观看，要提供给学生一个不受时间、地点、实验仪器限制，并充分展示才能的空间，基于Proteus的创新型校园网络教学与开放型实验室则是一条有效的途径[1]。
二、传统实验教学存在的问题
目前，传统的电子类实验教学及实验室主要存在以下问题。
1.不利于培养学生的创新思维能力。
在传统实验室中，实验教师按照实验内容进行讲解，而学生则按照规定的步骤机械地操作仪器设备，实验题目的选择、实验步骤的制定和仪器设备的选用等均由实验教师确定。因此，学生在传统的实验教学中相当于一个实验搬运工，这样会影响学生做实验的积极性，限制学生的思维空间，阻碍学生创新思维能力的培养。
2.不利于实验室的管理和维护。
传统的电子类实验室种类较多，如电工技能培训实训室、数字电子技术实训室、高频电子技术实训室、模拟电子技术实训室、电路原理实训室、单片机实训室、微机原理实训室、信号系统实训室等；在每一类实验室中，有各种试验设备，比较繁琐，不易分类。同时伴随实验器件调试不方便、老化、读数误差大、接线复杂和繁琐、综合性和设计性实验比例偏少等缺点，也会影响实验结果，如果学生没有发现所用的实验器件老化或基础不良，就会浪费很长时间接线，结果测试数据也不准确。因此，实验教师的管理及维护工作将十分艰巨[2]。
3.缺乏可靠、有效的电子类课程数字化考试系统平台。
在传统的实验教学中，实验课程安排、实验教学内容、学生学习状况和设备使用状况等都不能及时在校园网上查询，学生只有到了实验室才能知道所做的内容，不能做到提前预习，而且在实验中缺乏质量保证和有效的监控，教师要监控实验过程比较困难，学生实验数据保存难度也比较大，遇到问题不能得到及时解决，实验又不能往后进行，直接影响教学效果。目前，只有少数学校的计算机基础课程的考试采用无纸化考试系统，其他电子类基础课程的考试仍然采用传统方式进行，只让学生提交实验报告，学生容易投机取巧，因此，高校缺乏向学生提供自主学习、测试和评价的系统平台。
4.既不利于保持实验室的先进性，又不利于实验室设备的投资。
由于现代电子技术的飞速发展，各种新设备、新器件不断更新，会造成某一种实验设备可能刚到实验室，老师和学生没用多久，就面临落后的状况，没用多久就会被淘汰。而且一般电子类实验设备，价格比较昂贵，实验室的投资比较大，因此，基于硬件设备手段建立的实验室面临随时可能落后的现状，要保护其前期投资更是难上加难。
三、解决的办法
1. Proteus仿真软件简介。
Proteus仿真软件是由英国Labcenter Electronics公司自主研制开发的电子设计自动化工具软件，已有近20年的历史，广泛应用。Proteus仿真软件具有电路原理图设计、制版与仿真等多种功能，不仅可以对电工、数字电路、模拟电路中的电路进行设计与分析，还可以对微处理器进行设计和仿真，是目前最好的仿真单片机及器件的工具[3]。其主要功能在于[4]：
（1）智能原理图设计
Proteus软件具有丰富的器件库：超过27000种元器件，可以方便地创建新元件，自动连线功能也使连接导线简单快捷，从而大大缩短绘图时间，提高图纸质量。
（2）完善的电路仿真功能
①Proteus的仿真元器件：可以仿真模拟和数字、直流和交流的数千种元器件，有30多个元件库。
②Proteus的仿真仪表：示波器、信号发生器、模式发生器、交直流电压（流）表等。
③Proteus提供一个图形显示功能，可将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来。
2.基于Proteus的开放型实验室。
在计算机网络的平台上，进行模拟电子技术、数字电子技术、电工技术、单片机应用系统等课程的实验，完成电路设计、仿真、调试等工作。一台计算机（或计算机网络硬件平台）、一本虚拟实验教程、一套电子仿真软件，这样就构成一个设备先进的实验室。以软代硬、以虚代实，这就是虚拟实验室[5]。
Proteus实验室运用Proteus虚拟仿真软件和计算机构成一个从软件到硬件、从虚拟到实际的多功能实验平台。它主要模拟电子技术、数字电子技术、电工技术、单片机应用系统等课程的实验、研究等。
Proteus虚拟仿真实验室属于开放型实验室，实验时间不受限制，实验项目、实验课程、研究课题更不受限制，这样实验安排比较灵活，实验教学也具有创新性。此外，在完成计划内实验教学、科研任务的前提下，还可以利用现有资源，进行其他实验，使学生有独立思考、自主学习、自由发挥的空间，提供具有设计性、创新性、开发性的实验场所。开放型实验室在实验内容的选取、实验室教学资源利用、实验教学模式的改变和学生实验能力提高等方面都有积极作用[6][7]。
3.利用基于Proteus的创新型网络进行教学。
利用校园网络进行教学是对过去传统教学方式的改革，也是采用现代化教学手段的一种崭新方式，以实现所有信息资源的数字化，把学校建设成一个超越时间、空间的虚拟大学。近年来各高校都在做这方面的工作[8]。
利用校园网络进行教学的方式具有验证性、模块性、体验性等。创新型虚拟网络课堂和实验室可以利用校园网服务器平台，在校园网上分别构建教与学的技能考场模块、实验制作模块、视频制作模块、系统管理模块、视频学习模块、实验实训模块、项目化教学模块和岗位体验模块。学生可以根据自己的浏览意愿和需求分别进入创新型虚拟网络课堂和实验室的八个不同的模块区域，如图1所示。
图1 电子技术虚拟实训系统平台主页
（1）技能考场模块
主要有电子技能测试、单片机技能测试、嵌入式技能测试和岗位角色体验等，可以充分发挥教师在教学中的主导性，丰富的资源，有助于教师及时掌握学生学习水平和学习效果情况，及时做出相应调整。技能考场管理界面如图2所示。
图2 技能考场管理界面
（2）视频学习、视频制作模块
可以在这两个模块看到Proteus操作入门、模拟电子应用技术、数字电子应用技术、单片机应用技术和嵌入式应用技术等的视频，此外，教师和学生可以将自己制作的视频挂在网上，每个学生先进入校园网，然后输入自己的学号和自设的密码登录，进入视频学习模块，可以学习其相应的知识，节约课堂教学时间，简单、易操作，这种教学方式不仅是对传统的教学方式的补充，而且可调动学生学习的积极性和主动性。
（3）实验制作、实验实训模块
学生可以根据课程类别进入在线实验室，进行不同的实验，如电路分析虚拟实验、高频电子线路虚拟实验、计算机网络虚拟实验、模拟电路及数字电路虚拟实验等，此外，可以对单片机应用系统进行设计、进行学术创新型开发项目等。通过实施这个校园网络教学平台以后，教师不用为同一个实验问题不断地为学生解释或演示给学生看，而且可以省下准备教学课件的时间，学生也可以通过这个平台进行自主学习及操作实验。
（4）系统管理模块
主要有用户管理、课题设置、成绩管理、进度查询和系统帮助等。在成绩管理界面中教师可以随时进行阅卷，更进行试卷的调整，使教学更灵活，容易管理。
（5）项目化数字、项目化教学模块
可以对每一门课进行项目化的学习，还有项目题库可供学习，而且网络教学资源平台可以与其他高校进行联合，共享创新型资源，比如介绍大学生进行研究性的学习和创新性实验项目等。
四、实验教学改革的应用
1.单片机、数字电路、模拟电路实验教学。
学生可以在Proteus平台上按实验内容自己画原理图，编写简单的应用程序，完成后，可以通过Proteus提供的虚拟仪表进行检测，观察实验现象，了解实验的本质。Proteus虚拟仿真实验不需要实验硬件设备投入就可以完成大量实验，对于学生而言，计算机平台利用比较普及，学生比较喜欢，更有利于课外拓展性实验的进行。此外也有利于学生创新思维能力的培养，基于Proteus的开放型实验平台，学生只要有想法，就可以进行电路原理图的设计、编写程序代码、调试、PCB设计，了解产品的整个开发过程。
2.实验考核方式的改革[9]。
传统的实验考核方式一般采用实验箱操作，但是在实验中如果出现线路虚焊、导线接触不良、仿真器烧坏等问题，就算是学生平时都做出来的实验，因为选定的设备问题可能会影响实验过程及结果，这在教学过程中经常遇到。新的实验教学方法则需要配套新的考核方式。而基于Proteus的开放型实验平台与创新型校园网络可以形成新的考核方式，可以让学生充分发挥自己的想象力，不会存在设备器材问题，老师给出实验课题，学生设计电路图、编写或改写程序完成，以最终运行的实验效果评定实验成绩。
3.课外电子竞赛培训活动。
利用Proteus软件平台还可以进行电子竞赛培训活动，这样就为每年举办的大学生电子设计竞赛等活动提供了一个良好的培训学习平台。
Proteus虚拟仿真实验室的建立有利于提高学生创新的积极性，增长学生的见识，开阔学生的视野，同时可以创建兴趣团队，组织竞赛培训等。课外电子竞赛可以让学生充分展示自己的创新成果，如果在比赛中获奖，则可以以新闻的方式介绍学生的创新成果，而基于Proteus的虚拟仿真实验室正好提供了这样的平台。
五、结语
实验教学是电子类课程教学的重要组成部分，由于传统的实验教学存在实验器件老化，读数误差大、调试不方便、设计性实验比例偏少等问题，创新型、开放型实验教学逐渐引起教师和学生的关注，创新型、开放型实验教学可以充分发挥学生的主观能动性，培养学生独立实验，独立思考、培养学生的创新能力和综合素质。本文介绍了Proteus仿真软件及其虚拟实验室，提出了建立基于Proteus的开放型实验平台与创新型校园网络教学，使教学变得更简单、更灵活，在培养学生观察问题、分析问题、解决问题的能力方面有重要作用，有利于增强学生实践能力和创新意识、促进实践教学的改革。因此，高等院校实行创新型、开放型实验已成为一种必然趋势。
参考文献：
[1]毛景魁，蒋炜华.基于Proteus的教学虚拟实验室研究[J].河南机电高等专科学院学报，2010，18（5）：7-9.
[2]唐红雨.基于Proteus的《单片机原理与应用》教学应用研究[J].江苏教育学院学报（自然科学），2013，29（1）：33-36.
[3]苟军年.基于Proteus的网络化虚拟单片机开放实验室建设探讨[J].信息技术教学与研究，2010，（52）：185-186.
[4]唐会.基于PROTEUS在中职电子线路教学中的运用的思考[J].现代企业教育，2013，（6）：216.
[5]李成学，姜斯平.电工电子虚拟实验室技术研究[J].大学物理实验，2009，22（1）：89-93.
[6]谢玲等.高校开放嵌入式实验室的探索[J].计算机教育，2010，（7）：55-57.
[7]张文梅.PROTEUS仿真软件在项目导向教学中的应用[J].广东农工商职业技术学院学报，2011，27（3）：34-38.
