高职电类专业虚拟仿真技术探究

王海波

摘要：本文结合高职机电类专业课程的实际特点，阐述了几种常用仿真软件在机电专业课程中的应用，实践表明，机电专业引入虚拟仿真技术，可以克服传统教学中的一些不足，使教学过程灵活、直观，培养了学生的综合实践和创新能力。

关键词：虚拟仿真；电类专业；实践；创新能力

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）01-0235-02

0 引言

高等职业院校应用型人才培养的特点是更强调应用型知识，强调理论和实践相结合，强调技术在实际生产中的应用。因此，实践教学模式和实践教学体系对培养高职学生综合能力和创新能力起着关键作用。近年来，越来越多的虚拟仿真技术被融入高职院校的实践教学中。主要包括Multisim、Proteus和LabVIEW等几种仿真软件。本文以Proteus在单片机技术中的应用为例，说明仿真软件在高职院校专业课程中的应用。

1 几种常用的电类专业课程虚拟仿真软件介绍

虚拟仿真技术在电类专业课程教学中的应用主要通过Multisim，Proteus，MATLAB，LabVIEW等专用仿真软件实现。将这些虚拟仿真软件集成到高职院校电类课程教学中，可以帮助学生更好地掌握抽象的专业理论知识。

1.1 Multisim仿真软件的应用

Multisim仿真软件包括频谱分析仪，示波器，万用表和其他复杂的电子设备，主要应用于电类专业基础课程，如模拟电子技术，数字电子技术，电路分析等。合理的融入Multisim仿真软件，可以使枯燥抽象的理论知识更加生动，直观，为后续的专业课程打下坚实的基础。

1.2 Proteus仿真软件的应用

Proteus软件是一款极好的单片机应用开发平台，它以其特有的虚拟仿真技术很好地解决了单片机及其外围电路的设计和协同仿真问题，可以在没有单片机实际硬件的条件下，利用计算机进行虚拟仿真，实现单片机系统的软、硬件协同设计[1]。因此，Proteus仿真软件经常用于单片机技术的教学。

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[2]。在以下与电气工程相关的专业课程中，如信号和系统，数字信号处理和自动控制原理等，学生需要学习更多的数学公式，而且一些内容更抽象。特别是一些对信号的分析增加了学生学习和理解的难度，在这一类的课程中引入LabVIEW仿真软件，可以在一定程度上提高教学效率。

2 虚拟仿真教学应用实例

由于电类行业涉及大量课程，比如电气和电子技术、模拟与数字电路、微控制器技术、 PLC技术以及其他控制类等课程几乎都可以利用仿真软件平台进行仿真演示。本文不可能一一列出所有课程的仿真示例，仅以在单片机技术中的应用为例加以说明。

在传统单片机应用技术的教学中，主要阐述了单片机的硬件结构，编程语言，程序设计和片上片外接口电路。相对来说，该课程还是比较抽象和枯燥。这种教学模式最大的特点是侧重单片机的内部结构和指令系统的讲解，轻单片机在智能控制、仪器仪表、家用电器的实际应用。很难在课堂上真正反映MCU的实际运行过程，严重影响学生的学习积极性。这不利于工程应用技术人员的培养。如果你想在课堂上演示，你需要使用很多硬件设备。另外，由于单片机实验设备器件体积小，学生很难看到示范现象，教学效果不佳。

下面以基于Proteus仿真软件的数字电压表的设计为例加以介紹，ADC0808的时钟输入采用Proteus提供的时钟源，频率设为100KHz。此时的可调电阻值为电阻值的50%，即刚好为模拟电压的一半，所以电压应该为2.50V，而实际显示的是2.47V，说明有0.03V的误差，如果采用分辨率更高的A/D转换器则可以进一步降低误差[3]。仿真效果如图1所示。

3 结语

实践证明，虚拟仿真技术在机电专业课程中的应用可以缓解教学资源的不足。它还为学生自由探索学习问题，培养学生自主创新能力提供了良好的平台。不过，仿真技术在不断地进步发展，电类专业课程课堂教学与仿真技术相结合，也会不断推进仿真教学的发展与变革[4]。

参考文献

[1] 徐阳，徐爱钧.现代虚拟仿真技术在单片机教学中的应用[J].工业和信息化教育，2013（07）：28-30.

[2] 彭慧.论现代实验教学中虚拟仿真技术的应用[J].赤峰学院学报（自然科学版），2016（04）：266-267.

[3] 蒋辉平，周国雄.基于Proteus的单片机系统设计与仿真实例[M].北京：机械工业出版社，2009：224-231.

[4] 宋珍伟.基于仿真技术的高职电类课程课堂教学研究[J].科教文汇，2016（10）：106-107.

Abstract：Combining with the practical characteristics of electromechanical courses in Higher Vocational colleges， this paper expounds the application of several commonly used simulation software in electromechanical courses. Practice shows that the introduction of virtual simulation technology in Electromechanical Specialty can overcome some shortcomings in traditional teaching， make the teaching process flexible and intuitive， and cultivate students comprehensive practice and innovation ability.

Key words：virtual simulation； electrical specialty；practice；innovation ability