虚拟仿真实训在电子电工教学中的应用

王先美

虚拟仿真，就是在一个虚拟的系统中模仿出真实系统的一种技术。虚拟仿真技术具有真实性、交互性、虚拟性的特点。真实性，是指虽然虚拟系统呈现的内容是在虚拟世界中呈现的，但是它所呈现的内容与真实的事物几乎没有太大的差异，只是真实的事物存在于现实生活中，而虚拟仿真软件呈现的事物在虚拟的世界中;交互性，是指人们可以应用计算机、手机等载体来应用虚拟仿真软件，与虚拟仿真事物交互，其交互得到的结果与在现实生活中与实体事物交互的结果一致;虚拟性，是指仿真软件呈现的事物毕竟是在一个虚拟的环境中呈现的虚拟事物，于是即使这件事物与人们交互以后被破坏，它还是可以再被还原，人们可以反复与这件虚拟事物交互;封闭性的特点，即虚拟仿真技术呈现的功能是有限的，研发虚拟仿真软件的研发人员可以尽可能地预设出更多的功能，然而，虚拟软件的应用受到载体的限制，于是它的功能不会是开放的，而只能以封闭的形式存在，然而，只要人们的学习需求在虚拟仿真软件预设的范围内，就可以应用它来替代实体事物的功能。在电子电工教学中，应用虚拟仿真软件开展实训，就是要了解特点的基础上尽可能地发挥它的应用优势，来提高电子电工教学实训的效果。

一、应用虚拟仿真软件呈现具象化的学习情境

在传统的电子电工实训教学中，教师有时会过于重视理论教学，而忽略了把理论教学的内容与实物对应起来，这造成学生有时难以理解抽象化的理论知识。教师的理论教学存在这样的问题，与教师受到各种教学条件限制的因素有关。而在拥有了虚拟仿真技术的支持以后，教师在开展电子电工的实训教学时，就能把理论知识与实体事物结合起来，呈现给学生。学生在学习理论知识时，便能够看到具象化的实物。在这样的情境中，学生可以对应实物来理解抽象化的概念。

以学习PN结导电机理为例，在传统的实训教学中，教师会应用图片来呈现半导体，然后说明这种半导体是什么。然而图片是二维的事物，学生即使看到了图片，依然还是难以在脑中呈现出这种半导体的实物。而在拥有了虚拟仿真技术以后，教师便可以应用软件打开这种半导体，教师可以应用虚拟仿真软件中360无死角旋转的方式，让学生全面了解这种半导体，教师一面让学生看到这种半导体，一面为学生讲解相关的理论知识。

二、应用虚拟仿真软件提高学生实训探究兴趣

虚拟仿真软件具有所见即所得的特点，即学生在虚拟仿真软件上进行了一个操作以后，学生将能够马上看到虚拟操作的结果。在这样具象化的学习情境中，学生会充满着探究的兴趣，学生在学习时会想要了解：我现在进行了一个操作以后，这个操作的结果如何呢？它是否和我预期的结果相符？当学生抱着这样浓厚的探究兴趣时，教师就能够引导学生进行积极的实训。

以学习仪器仪表的使用为例。在实体环境中，教师通常不敢大胆地让学生去探究，这是因為教师害怕学生会破坏仪器仪表，所以教师的探究教学往往只是形式化的，即教师只允许学生依自己预设的操作方案去探究，而不允许学生全面地探究。而在虚拟的环境中，学生即使在探究的过程中会破坏虚拟的仪器仪表，然而因为这些仪器仪表是虚拟的，被破坏了也不会让学校支付更多教学成本，所以教师会让学生充分地探究。通过探究，学生可以了解信号发生器、示波器、晶体管毫伏的使用方法。学生在探究过程中会通过探究进一步熟悉这些仪器仪表，了解它们的操作方法及哪些操作不会破坏仪器仪表，哪些操作会让仪器依表造成不可逆转的损伤。

三、应用虚拟仿真软件提高学生实训实验水平

在实训教学中，教师为引导学生进行实验，让学生发现电子电工中知识形成的过程。在传统的环境中，教师会引导学生开展实体实验。这样的实体实验对教学环境要求较高，有时教师的教学条件受到了限制，从而无法开展实体实验。虚拟仿真软件对教学环境要求不高，只要教师能够拥有可以安装虚拟软件的计算机，就能够为学生创建这样的实验环境。于是教师可以应用虚拟仿真软件为学生创建实验环境，引导学生做实验。

以讲解星形负载电路结构为例。教师可以引导学生在虚拟的环境中做实验，让学生去探索，在其他条件不变的前提下，星形对称负载有无中线，对中线电流产生的影响，及对相电压产生的影响;在三相负载不对称时，负载有无中线，对中线电流产生的影响，及对相电压产生的影响。教师可以引导学生应用开展实体实验的方法来开展虚拟实验，然后在虚拟实验的环境中探索中性线在三相电路中的作用。于是，学生在虚拟仿真提供的虚拟环境中做实验，然后通过观察、分析来研究某种现象出现背后呈现的规律。在这样的虚拟仿真环境中，教师的实验教学的效果非常良好。

四、应用虚拟仿真软件提高学生实训实践效果

在电子电工的教学中，教师需要通过实训来提高学生的实践能力。在传统的环境中，教师会要求学生在实体化的环境中实训。现在拥有了虚拟仿真的技术，教师可以引导学生应用软件来进行实践，然后在实践的过程中发挥自己的想象力，完成实践项目。

以设计一个三极管共发射极放大电路为例，教师可以引导学生应用虚拟仿真软件提供的器材来设计一个三极管共发射极放大电路，使三极管具有放大和反相的作用。学生在这样的环境中，可以观察他们可以使用的器材与每种器材使用的特点等，然后应用学过的理论知识进行实践，完成实践项目任务。在实践的过程中，虚拟仿真软件会将学生实践的结果应用示波器来呈现出来，学生可以通过观察波形来了解自己的实践质量。虽然虚拟仿真软件不能够完全替代实体实践环境，但是在电子电工实训学习的领域中，它能代替很多实体实践环境，教师需要应用虚拟仿真软件提供的功能，尽可能地给予学生更多实践的机会，以此提高实训的效果。

虚拟仿真软件的应用，与信息技术的发展有密切的关系。信息技术越发达，虚拟仿真软件发展就能够得到技术支持。虚拟仿真软件的研发，与教育事业的发展有着密切的关系，让人们意识到可以把虚拟仿真技术与电子电工实训教学结合起来，提高教学效果时，人们便会要求技术人员研发出现能提高电子电工实训效果的软件。在信息技术与教育事业飞速发展的今天，教师要了解虚拟仿真软件在电子电工实训教学中的应用特点，然后通过发挥它的教学优势，提高教学质量。