论现代实验教学中虚拟仿真技术的应用

彭　慧（湖南财政经济学院，湖南　长沙　410205）



论现代实验教学中虚拟仿真技术的应用

彭慧
（湖南财政经济学院，湖南长沙410205）

摘要：随着计算机技术的飞速发展，虚拟仿真技术日益成熟，被广泛应用在各个生产领域，尤其应用在现代实验教学中，有助于学生掌握及深刻理解所学知识，实现实践技能的提升，为学生更好的踏上工作岗位奠定基础.因此，学校应结合开设的专业课程特点以及实验教学实际，积极应用虚拟仿真技术，不断提高现代实验教学质量，培养更多满足社会要求的高素质专业人才.本文对现代实验教学中虚拟仿真技术的应用进行探讨，为提高实验教学质量及学生综合实践能力提供参考.

关键词：现代实验教学；虚拟仿真技术；应用；探讨

实验是高校教学的重要组成部分，通过实验教学有助于促进学生由理论知识向能力的转化，为学生解决各种实际问题奠定基础.因此，如何提高现代实验教学水平，不仅关乎着学生技能的提高，而且关系着高校的长远发展.研究表明，将虚拟仿真技术应用到现代实验教学中，在节省高校实验教学投入的同时，提高高校实验教学质量.其中虚拟仿真技术指利用一种虚拟系统实现对真实系统模拟的一种技术，将其应用在高校实验教学中，可使学生获得准确的实验参数，提高实验教学质量的同时，提高学生应用所学解决实际问题的能力，更好的满足社会发展对人才的需求.

1　虚拟仿真技术在电类实验教学中的应用

虚拟仿真技术在电类教学中的应用主要通过专门的仿真软件实现，目前虚拟仿真技术软件较多，如Multisim、Proteus、LabWIEW等，将其应用到高校电类实验教学中，可显著提高实验教学效率，帮助学生更好的掌握专业理论知识，接下来分别探讨其在电类实验教学中的具体应用.

1.1 Multisim仿真软件的应用

Multisim仿真软件功能强大，包含有频谱分析仪、示波器、万用表等种类复杂的电子设备，因而被广泛应用在电类实验教学中.例如，对于电子信息专业的学生而言，学习数字逻辑电路、模拟电子技术以及电路分析等基础学科时难度较大，而使用Multisim仿真软件可帮助学生理解及应用所学，提高学习的信心，为后期课程的学习奠定坚实基础.实验教学实践中应用Multisim仿真软件可方便的将二阶有源低通滤波器电路绘制出来，并方便的将XSCI输出、输入信号值读出.同时，还可使用波特图测试仪XBP1将电路中的频率响应测量出来，并呈现出滤波电路的相频与幅频特性，获得其截止频率及通带增益.另外，利用Multisim仿真软件还可模拟一些有趣的电路控制实验，帮助学生理解电路控制原理，在提高学生学习兴趣的同时，激发学习欲望.总之，运用Multisim仿真软件进行实验教学，可将各种电路连接呈现出来，确保了连线的工整性，提高了实验教学的质量与效率.

1.2 Proteus仿真软件的应用

Proteus是一种电路分析及实物仿真软件，常用在单片机课程实验教学中，原因在于单片机课程融合了软件编程以及硬件电路知识，不仅需要学生深刻理解基于硬件的接口方法，而且在完成硬件电路搭建完成的基础上，进行相关编程操作.因此，只有借助相关的仿真软件才能掌握单片机专业知识.尤其在单片机实验教学中涉及编程知识、直流电动机知识、传感器知识以及单片机知识，因此采用传统教学方法在实验仪表及实验器材配备上花费较大成本，而且无法保证教学质量.使用Proteus仿真软件学生可单独完成相关实验，通过分析解决实验中的问题，提高实验技能及单片机专业知识水平.

1.3 LabVIEW仿真软件的应用

LabVIEW仿真软件为虚拟仪器开发提供良好环境，即，运用程序流程图，几乎不进行代码编写操作，便可实现虚拟仪器的搭建工作，因此，该软件被用在电类专业相关课程教学中.电类专业相关课程需要学生学习较多数学公式，而且部分内容较为抽象，尤其一些信号分析结果增加了学生学习与理解难度，一定程度影响教师教学效率的提高.而将LabVIEW软件应用在时域卷积虚拟演示实验中，可帮助学生方便的进行时域卷积操作，直观的了解信号移动过程，使学到的理论知识与实践很好的融合，降低电类专业相关课程难度，树立学生的学习自信心，为提高教师教学质量与效率奠定坚实基础.

2　虚拟仿真技术在通信网实验教学中的应用

在通信网实验教学中运用虚拟仿真技术，不仅帮助学生更加透彻的了解通信设备结构，而且有助提高学生的动手实践能力.在通信网实验教学中运用虚拟仿真技术主要通过使用TD-SCDMA以及程控交换虚拟仿真软件实现.

2.1 TD-SCDMA虚拟仿真软件的应用

在通信网实验教学中应用TD-SCDMA虚拟仿真软件可构建虚拟的场景，使学生对TD-SCDMA通信流程有个清晰的认识，熟练掌握测试操作的相关流程.尤其利用该仿真软件对机房进行虚拟，使学生准确了解通信机房相关设备的构成，了解机房环境以及天线与RRU连线、指示灯状态、NODEB与RNS硬件结构，在提高学生学习积极性的同时，提高了教学效率，为完满完成教学目标奠定坚实的基础.

一方面，对后台进行虚拟，实现对信令的跟踪、虚拟电话以及数据配置，尤其借助数据虚拟配置模块能使学生感受到较为真实的配置操作.而且学生在配置NODEB与RNC数据后可调试数据库，并利用动态数据观察工具，对跟踪数据显示进行查看，及时发现配置过程中存在的不良问题.并利用信令跟踪以及虚拟电话完成对整个实验过程的模拟.另一方面，虚拟电话有助于加深学生对业务实现过程的理解，掌握手机呼叫流程，尤其适用虚拟电话学生可模拟短信发送、电话拨打等操作.而且该虚拟仿真软件可及时反馈实验信息，有助于提高实验教学效果，激发学生的学习主动性.

另外，信令跟踪可加强学生对呼叫信令流程的理解与认识，并利用虚拟信令跟踪工具方便的查看跟踪信息，对信令故障加以分析，及时找出数据配置出现的异常.

总之，将TD-SCDMA虚拟仿真软件应用到通信网实验教学中，学生可感受真实的通信流程，加深对理论知识的理解，实现动手操作能力的提高.

2.2程控交换虚拟仿真软件

程控交换实验教学中，可使用ZXJ10虚拟仿真软件，实现提高教学质量与效率的目标.ZXJ10虚拟仿真软件由虚拟后台以及虚拟机房构成，可对程控交换后台服务器界面以及相关硬件进行模拟，使得学生更加清晰的认识程控交换理论.

通过ZXJ10虚拟仿真软件，学生可清楚的看到硬件运行的相关情况，记忆与掌握程控交换设备的结构，增加对相关硬件的性能及功能的认识.尤其利用虚拟后台，可开展信令跟踪与配置业务实验，实现对通信设备网管配置过程的模拟，帮助学生掌握程控交换相关专业知识.另外，通过虚拟电话可使学生了解业务具体的实现过程.

总之，在通信网实验教学中，应用ZXJ10虚拟仿真软件使学生清楚的认识实验存在的问题，分析问题产生的原因，经过思考加以解决，加深通信网真实运行的深刻认识与理解，最终实现学生综合能力的提升，为其更好的踏上工作岗位打下坚实基础.

3　虚拟仿真技术在电子商务实验教学中的应用

计算机及网络技术的飞速发展，给电子商务的形成与发展提供了良好环境，为培养更多优秀的专业人才，很多高校开设了电子商务课程.但考虑到电子商务涉及较多专业知识，而且具有虚拟性特点，部分学生掌握电子商务知识难度较大，因此，高校应结合电子商务开展实际，将虚拟仿真技术应用到电子商务实验教学中，帮助学生理解所学的理论知识，了解电子商务具体实施流程.在实际的电子商务实验教学中，高校可根据教学进度及自身实力决定自己开发电子商务虚拟仿真系统，还是购买专门的电子商务虚拟仿真软件.

一般情况下，电子商务实验前期教学中，运用虚拟仿真技术主要实现网上身份认证、网上购物、网上结算等一些操作，教学内容相对较为简单.为此，高校可自己构建一个简单的虚拟仿真系统进行电子商务实验教学，帮助学生理解电子商务实施的一般环节.首先，明确电子商务实验教学目标及电子商务实现环境，使用B/S网络结构模式，其中环境前台使用JavaScript语言实现相关功能.其次，考虑到电子商务需要处理较多的交易订单，会存储大量数据，因此，为方便对交易数据的存储与处理，后台使用SQL Serve数据库；最后，电子商务系统中后台可实现对交易信息的查询、修改、更新等操作，实现对各种交易信息的管理，为此，设计虚拟电子商务后台时，应充分考虑相关的操作权限，注重登录人员的身份认证.

电子商务实验教学中，利用虚拟仿真技术为学生营造一个虚拟的交易场景，学生可完成用户的注册、密码的设置、物品的选择以及网上付款等环节，从而对电子商务有个更深的理解.另外，为帮助学生了解企业之间的电子商务交易，高校可购买专门的虚拟仿真软件，并应用到电子商务实验教学中，使学生感受电子商务给人们生活带来便利的同时，加深对电子商务各个流程的深刻理解，掌握扎实的电子商务知识，提高电子商务相关操作技能.

4　总结

虚拟仿真技术的出现给人们的生产活动提供了前所未有的便利，尤其高校现代实验教学中无需购买真实的设备，运用相关的虚拟仿真软件便可开展实验教学，使学生感受真实的操作环境，加深对所学理论知识的认知与理解.因此，高校应充分认识虚拟仿真技术的优势，根据不同专业特点，购买对应的虚拟仿真技术软件，促进现代实验教学质量与水平的提高，为高校的长远、稳步发展奠定坚实的基础.

参考文献：

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基金项目：省教改项目：湖南省普通高校教学改革研究项目(湘教通[2015]291号)

收稿日期：2015-12-23

中图分类号：G642.423

文献标识码：A

文章编号：1673-260X（2016）04-0266-02