互联网+虚拟仿真技术在通信类课程教学中的应用研究

张生军

摘 要：本研究将以建构主义学习理论为理论和混合型，积极探索，构建虚拟仿真教学模式。通过对“通信电子线路实验”调查分析，开发适合高频电路学习的在线仿真软件，制定出具体的教学方案，并且应用在新学期的教学过程中，通过理论分析和实际的教学活动，探索出虚拟仿真教学在专业课程中的最佳应用办法。

关键词：互联网 虚拟仿真技术 教学 研究

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2018）04-0-01

一、现状与背景

作为高校的通信类专业，在教学过程中需要学生掌握很多技能。但是，实验设备是有限的，这就需要我们探索新的教学方法。

如通信电子线路实验中高频小信号调谐放大器实验，学校拥有通信电路实验箱设备，学生在试验箱上完成本实验的全部内容。学生通过连接线，将实验箱上的集成电路板各个模块之间连接起来，组成正确电路，通过调节输入信号，在示波器上观察高频小信号调谐放大器的放大波形效果。由于实验设备部分老化，部分线路连接之间存在接触不良和实验环境的问题，往往得不到较好的实验结果，同时实验箱实为封装好的集成电路，并不利于學生对电路组成和其工作原理的认识和理解。而虚拟仿真实验能够在一定程度上弥补这些不足。

二、仿真系统架构

1.整体架构

系统有在线仿真实验室云平台作为支撑系统，具有支持多终端登录、多用户并行仿真实验、成绩自动评定和常见错误自动建库等功能。

2.分级评分

以下为“高频电路原理”课程中“正弦波信号发生器”实验电路原理图，项目中将针对不同的目标对该实验进行虚拟仿真实验设计：

该系统针对不同学习目标的水平等级，系统将所有实验根据难易和所需知识的水平，分为L1、L2和L3三个实验等级：

（L1）入门级实验（参数级）：学生进入本实验，选择初级，平台会为同学呈现出完整的实验仿真电路图，但是此电路图会缺失部分关键器件参数，学生需要在了解大致电路原理的情况下填写正确参数，电路才能正确仿真得出结果。

在填写参数过程中，若出现错误，系统会返回相应的错误信息供学生参考修正参数。

（L2）中级实验（模块级）：中级实验阶段，平台会为以电路模块的形式提供给学生，平台事先为各个模板设定好相应的连接规则，学生需要在掌握电路原理的情况下，将各个模块以正确的方式连接，最后电路功能才能正确实现。

（L3）高级实验（功能级）：通过完成初级、中级实验以解锁高级实验难度。我们在高级中仅提供元器件学生根据自己的构思进行电路的设计。在高级实验难度中，学生可以拥有更高的自由度，平台为学生提供电路组成元件，学生通过灵活应用所掌握的知识，自己拖动组件，在仿真模拟的PCB板上组建完整的实验电路，可以在电路中加入自己的设计和想法。

平台为学生在平台上所完成的实验难度等级来评定实验得分，当然等级越高实验分数也会越高。

3.实施方案

在实验开始环节，通过用户自动注册，建立用户学习档案，进而实现全程辅助学习和薄弱环节强化，具体如下：

在实验开始前，借助虚拟实验平台，对每个实验的任务和目标进行展示，包括通过大数据分析获得的已使用难度，使学生对要做实验有一个直观的认识；

在实验过程中，通过所设定的相关问题的回答，使学生掌握相关电路、参数的特性，同时，在平台展示与所考核知识相关的知识点，实现知识的扩展和深入学习；

实验后，系统对实验结果进行自动评估，并对用户知识的掌握程度和兴趣知识点进行记录，作为学习水平评估和下一步学习的依据。

结论

本项目的研究成果可以推广到其他专业的教学中，而且扩展性强，可以根据教学需要，灵活添加实验器材、教学软件和典型教学情境，不会因为科技的进步和企业的发展而落后于企业的需求。