电工电子实验中的仿真实验作用和定位分析

彭锐

（江苏省淮阴中等专业学校 江苏省淮安市 223300）

在电工电子课程教学过程中，最为核心的环节便是电子电工实验教学，笔者认为，实验教学的核心功能是强化学生对于所学理论知识的认识与掌握熟练度，并由此培养学生在现实生活和工作中解决实际问题的能力，优秀的电子电工实验教学设计不但能够对学生的技能素养进行有效训练，同时也能够训练学生的动手操作能力和创新意识。但值得注意的是，在传统的电子电工实验教学模式当中，存在有实验成本高导致的实验元器件和仪器数量短缺的问题，因此，致力于解决该问题的仿真实验便派上了用场，伴随着我国的科学技术不断进步，此项技术也趋于成熟，成为了电子电工教学中一种不可或缺的有效试验方法，因此，充分了解仿真实验相关理论，正确对电工电子实验教学中仿真实验进行定位，将仿真实验的作用给予最大化体现，是相关从业人员必须要探究的重要问题。

1 仿真实验相关内容简介

1.1 仿真实验的起源

伴随着计算机技术、互联网技术等先进科学技术在我国的快速发展，电工电子课程不可避免的朝着信息化、数字化的方向迈进，再加上计算机技术的使用已经非常普及，仿真实验开始得到了绝大多数人的认同。由于传统硬件试验在实践过程中已经表现出了非常大的局限性，因此仿真实验在电工电子试验教学中的地位正在不断提升，并且其应用途径正在逐渐拓展，为培养优秀技术人才做出更大的贡献，

1.2 仿真实验的特征分析

作为Windows 系统下使用的个人桌面电子设计工具，Multisim软件是一种专业的，开展电子电路仿真实验和设计的电子设计自动化（EDA）软件工具。Multisim 软件的原理是构建一个完整的电子电路集成化设计环境。因此在该技术模式下，可以非常轻松的破解电工电子课程原本抽象的理论和动手实践操作相背离的尴尬处境。高校学生可以十分轻松的将书本上的原本抽象的理论依靠仿真实验进行直观清晰的复现，同时可以凭借虚拟仪器设备和相关技术构建出符合自身要求的仪表。因此，从宏观角度上来说，该仿真实验软件成为了全国范围内各大职业院校开展电工电子实验教学的必要软件工具。

首先，在仿真实验背景下，电工电子实验所使用的元器件和仪器仪表数量非常充足，能够完成原本受限环境下不能实现的传统硬件实验以及相关电子电路的设计工作；其次，同传统实验相比，仿真实验成本极低，同时几乎不会造成损耗，任课教师在采用仿真实验模式开展教学活动时，所涉及到的所欲偶元器件和仪器不用购买便能够拥有，同时还不会受到数量与种类的限制，在传统电工电子实验教学模式下，若开展实体实验，用于设备、仪表等的采购价格往往非常高，并且在实验过程中也会出现不可避免的损耗，使用复杂等问题，导致学生实际动手操作的机会减少，但是在虚拟实验背景下，学生完全可以随意使用各类电子元器件设备和仪表，打破了原有电工电子实验教学模式下，成本高、损耗大、学生无法逐个开展实验等方面的问题；最后，在仿真实验模式下，实验的整体效率得到了显著提升，教师在令学生开展实验设计的过程中，不必在担心实验中的设备、道具等出现损坏、损耗等问题，这便很好的处理了理论教学和实验教学相脱钩的问题，学生可以通过仿真实验，将自身所掌握的技术理论在实验中进行大胆验证，极大程度上提升了学生们的学习积极性，让学生在实验教学中具有更大的热情。

1.3 仿真实验的缺陷分析

尽管在仿真实验背景下，设备、仪表等非常齐全且数量充足，电工电子实验教学效率较高，但是因为仿真实验自身特征，导致其存在有一些不可避免的缺陷，大体可以总结为如下几个方面。

（1）仿真实验的使用会不可避免的让学生了解电工电子元器件和仪表的机会降低。实际上，在仿真实验当中所涉及到的电子元器件和现实生活中真正使用的电子元器件之间是存在有比较大的差异的，因此过度使用仿真实验将会让学生对于真实电子元器件、仪表等设备的认识敏感度降低，让学生在今后工作中接触这些设备时缺乏“实物感”，学生在开展仿真实验的过程中，只能通过鼠标和键盘进行操作。

（2）在仿真实验当中，学生的动手能力将无法得到有效保障，尽管在仿真实验当中，学生可以开展理论性实验，但是针对各类电子元器件的运行原理是很难进行有效了解的，导致学生今后在实际工作当中，解决突发状况的能力很难得到有效的培养。

（3）在仿真实验背景下，将会降低学生对实验的真实体验。如在传统电工电子实验教学模式下，学生将会不可避免的遇见各类故障，老师在教学过程中，也会辅助学生对这些故障进行处理，由此强化学生对故障的辨析能力和处理能力，由此强化学生今后在生活和工作中对这些故障的应对能力。但是在仿真实验背景下，是不可能完全模拟出实验中潜在的各类故障的，软件只会基于学生的实验设计效果，达到预定内容，并不会对现实实验中的潜在故障进行显示。

2 仿真实验在电工电子实验教学中的作用分析

笔者从自身教学经验中发现，传统的电工电子实验被划分成两大不同类型的实验。

第一是基础性实验，整体来讲，基础性实具有较强的基础性理论，教师在教学工作中，通过基础性实验，让学生接触到直观且简单的知识理论，帮助学生对于初级电工电子理论知识有较为直观的认识。因此，基础性实验无论是在操作难度还是涉及理论难度上，都比较简单，实验的整体耗时也相对较短。所以基础性实验的涉及内容较为广泛，但是学生理解较为容易，学生在操作的过程中一般都比较顺利，基本上不会遇见比较困难或无法解决的问题。长期施行基础性实验的教师在教学过程中不难发现，因为基础性实验拥有一定简便性和直观性，学生在学习过程中自身的主观能动性很难得到有效的培养，同时因为基础性实验对于学生操作能力要求较低，所以无法就学生的设计能力进行训练。但需要注意的是，在电工电子教学中，基础性实验仍然是实验过程中不可或缺的重要环节，它对于学生基础理论知识的构建具有十分重要的作用，时至今日，大量专业性实验仍然建立在基础性实验之上。因此，在基础性实验教学过程当中，仿真实验的应用，具有十分重要的价值，教师通过让学生开展仿真实验设计和操作，能够有效降低动手操作的时间，帮助学生尽快的直观了解相关的理论知识，让教师能够在最短的时间内，完成相关的教学任务。

第二是综合性实验，所谓综合性实验，指的是学生在进行实验设计的过程中，必须要考量对电工电子理论知识点额综合使用，即通过自身现有的知识储备，对实验内容开展优化设计，实现实验设计内容的最优化、最简化、直观化、准确化。因此，在综合性实验过程中，往往有学生使用设备、仪表数量多，实验改进次数多、实验整体耗时较长、实验损耗较大等诸多特点，教师在教学过程中，针对学生的实验设计，还会耗费大量时间进行分析，严重阻碍了教学进度，并增加了学校的教学成本。基于这一现状，在综合性教学活动中，灵活使用仿真实验技术，便能够有效解决上述问题。例如：在电工电子实验中，使用信号发射器、晶体管等设备时，学生在操作中便很有可能出现设备的损耗问题，并且因为学生对于设备的不熟悉，很容易在操作中出现错误操作，最终导致实验的整体效果不够理想，但是在使用仿真技术之后，学生可以通过仿真实验软件，来对自身的设计进行验证，若在仿真软件演示当中存在问题，学生便能够有效了解自身在实验设计中所存在的漏洞，并通过仿真设计来对实验设计方案进行改进，从而大大提升学生在现实操作中实验的成功率，并降低实验过程中对各类原材料的损耗。通过这一案例不难发现，在电工电子实验综合性实验教学工作当中，仿真实验技术的使用意义重大，它不仅能够让学生对基础性理论知识有更加深刻的掌握，同时也能够给予学生更大的容错率，让学生在动手实际操作的过程中，成功率更高，提升学生在电工电子实验课程中的信心。

总体来说，在电工电子课程当中，无论是基础性实验还是综合性实验，仿真实验的应用都有其独到价值，该技术的使用，不仅能够让学生在实验设计环节做到最大限度的优化，同时也能够提升动手实际操作环节的实验成功率，让学生们对实验具有更高的兴趣和信心，这对于培养学生对该课程的主观能动性，具有十分重要的意义。

3 仿真实验的定位分析

因为仿真实验技术的本质是电工电子教学中的一种辅助教学软件工具，因此，学生在正式接触电工电子课程相关理论时，如果盲目使用仿真实验软件开展教学工作，是无法帮助学生进行基础性理论知识的掌握和学习的。笔者认为，电工电子课程理论的学习应当是一个循序渐进的过程，所以，任课教师在正式开展教学过程的过程中，需要正确对仿真实验的作用进行定位，并在教学过程中按照对应环节来使用仿真实验技术。上文论述到，在电工电子实验中，可以划分为基础性实验和综合性实验两种类型。因此，教师在实验教学工作当中，应当按照理论掌握、实验设计、实验操作三个顺序来开展教学工作，只有这样才能培养学生的综合素质。笔者在教学实践的过程中发现，按照这一教学顺序开展仿真实验整体效果良好，已经有大量电工电子专业课程教师采用此种方法。

理论掌握环节的目的在于，学生可以通过学习电工电子实验中仪表设备的科学使用，数据信息的科学记录，让学生具备数据的正确处理能力，由此获取最为准确的实验结果，所以，理论掌握是电工电子课程实验的一大重要部分，一般情况下，电子电路课程的设计会把数据误差融入其中；实验设计环节的功能是让学生对学习的理论知识具有良好的综合使用能力，因此，仿真实验在这一环节的使用便是终点，学生开展设计，仿真实验对实验设计的合理性进行验证，学生分析实验环节所存在的问题，对设计方案进行优化调整，让学生在不断尝试摸索的过程中得出最为客观的结果；在动手实操环节，将会基于仿真实验过程中的设计方案开展动手操作，若学生在操作的过程中出现问题，便可以与仿真实验设计方案进行一一对照，分析在动手环节所存在的问题，并及时进行修正，帮助学生正确进行操作，提升实验的成功率。

整体来讲，在电工电子课程当中，仿真实验的定位并不是对传统电工电子实验的替代者，而是一名优秀的辅助者，学生和教师通过仿真实验的验证，能够得出实验的最优设计方案，并在动手环节，严格基于这一设计方案开展操作，极大程度上提升了实验课程学生学习的效率和主观能动性，这对于国家培养综合性专业技术人才，具有十分重要的意义。

4 结束语

整体来讲，在电工电子课程当中，实验作为一大重要板块，现代化技术的使用成为了提升实验课程教学效果的重要途径，而在此之中，仿真实验便成为了其中的焦点，任课教师必须要对仿真实验的理论，并对电工电子课程中的作用、定位等有全面的认识，只有这样，才能让仿真实验在该课程教学的过程中发挥自身应有的价值，为培养更多综合性专业技术人才，做出应有的贡献。