近年來，由于學(xué)生人數(shù)的不斷增加，以及教學(xué)改革中對實驗形式和內(nèi)容的要求提高，許多學(xué)校都面臨著實驗設(shè)備相對滯后，經(jīng)費不足的困難。但隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，虛擬實驗室的建設(shè)也因此迅速起來。開發(fā)與建設(shè)越來越受到學(xué)校的重視。

　　摘要：隨著電子科技技術(shù)的飛速發(fā)展，極大地推動了電工與電子技術(shù)的實驗虛擬化進程，一方面使實驗不再受時間的限制及實驗設(shè)備的限制，方便了學(xué) 生；另一方面降低了實驗設(shè)備、元器件損耗的成本，提高了教學(xué)的質(zhì)量和效率。文章旨在探究在電工與電子技術(shù)實驗中如何更好地使用計算機軟件，使其彌補傳統(tǒng)實 驗室的不足。

　　關(guān)鍵詞：電力工程師論文,虛擬實驗室,Multisim,TinaPro

　　1傳統(tǒng)的實驗形式存在的問題

　　原來學(xué)校開展實驗都是傳統(tǒng)的形式，采用實物來進行實驗教學(xué)的，這種形式讓學(xué)生能夠?qū)�理論有比較深的感性認(rèn)識，同時也存在著一些問題。

　　1.1實驗室建設(shè)費用高

　　傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中使用的實驗設(shè)備費用都較高，存在著前期投入大、后期維護較為麻煩，使用期間受人力、物力、財力、時間、地點限制等問題。

　　1.2實驗的教學(xué)手段落后、教學(xué)形式較為單一

　　一般都是傳統(tǒng)灌輸式的教學(xué)模式，且驗證性實驗和孤立的單元性操作實驗多，設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗非常少，極大地制約了學(xué)生的創(chuàng)新思維，使學(xué)生的創(chuàng)造能力得不到鍛煉和培養(yǎng)。

　　1.3實驗課程的學(xué)時少

　　實驗課程學(xué)時與總學(xué)時相比較，所占比例較低，對于實驗的要求不能完全滿足。另外，授課老師在實驗室的時長的很大一部分被準(zhǔn)備實驗器材和實驗后清點器材等幾項工作所占用，同時，很大一部分學(xué)生也不能根據(jù)自己的課余時間根據(jù)興趣來做實驗。

　　1.4不能實現(xiàn)多樣化

　　學(xué)生素質(zhì)水平參差不齊，常規(guī)的教學(xué)模式都將學(xué)生同等對待，使得動手能力強的學(xué)生“吃不飽”，水平差一些的又感到吃力，很多同學(xué)不熟悉電路的連接規(guī)則，所以連接電路時很容易出錯（例如短路、斷路等），實驗教學(xué)目的很難達(dá)到。

　　2構(gòu)建虛擬實驗方法

　　基于以上的問題，構(gòu)建虛擬實驗室勢在必行。作為傳統(tǒng)實驗?zāi)Ｊ降囊环N補充，虛擬的實驗手法可以讓學(xué)生們對仿真軟件技術(shù)有一個形象的概念，可以讓理 論知識具體地轉(zhuǎn)化為實驗，將將理論知識更加形象化，可以比較全面地描述和總結(jié)所學(xué)的知識點。一方面體現(xiàn)了實物實驗可操作性的優(yōu)點，另一方面又可利用計算機 上的技術(shù)優(yōu)勢，發(fā)揮了具體、形象、迅速準(zhǔn)確、資源共享，資金投入少等特點，從而建立了一種新型的實驗教學(xué)手段，進一步提高了教學(xué)效率。虛擬實驗室的構(gòu)建并 不難，只需要計算機和專業(yè)的模擬軟件即可。

　　下面介紹兩款模擬軟件。

　　2.1Multisim軟件

　　Multisim是由InteractiveImageTechnologies（ElectronicsWorkbench）公司推出的以 Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。使用Multisim軟件可以交互式地搭建電路的原理圖，并對電路進行仿真模 擬。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣無需懂得 深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計，這也使其更適合電子學(xué)教育。

　　2.2TinaPro軟件

　　TinaPro軟件是匈牙利DesignsofeInc公司推出的用于分析、設(shè)計電子電路的EDA軟件。TinaPro軟件具有以下特點：

　　①TinaPro具有較高的性能價格比。它是所知為數(shù)不多的具有簡體中文界面的成熟軟件（在Help索引文件中，也用中文對于電路器件模型參數(shù)進行詳細(xì)解釋）。

　　②界面為簡體中文，直觀、形象、操作方便、容易掌握。

　　③有豐富齊全的元器件種類，大約含有兩萬多個分立或集成電路元器件，流行于四十多個國家，并有二十多種不同語言的版本，其中包括中文版。

　　④所使用的虛擬測試儀器其外形和操作方法與實際儀器非常相似。

　　⑤該軟件分析方法功能多。提供了DC分析、AC分析、瞬時分析、傅里葉分析、數(shù)字逐步、數(shù)字計時分析、符號分析、噪聲分析和最優(yōu)化設(shè)計等多種電路仿真分析方法。

　　⑥儀器先進。函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字萬用表、XY記錄器、示波器、信號發(fā)生器、網(wǎng)絡(luò)分析器、數(shù)字信號發(fā)生器等。各儀器與元件之間采用虛擬連線。其虛擬 測試儀器（如多蹤示波器）的動態(tài)演示功能，是極好的電類教學(xué)輔助工具。TinaPro的仿真分析結(jié)果，如波形圖可方便地與電路圖粘貼在界面中，對輸出打印 及分析資料的完整保存十分便利。

　　TinaPro軟件在電路仿真方面功能強大，不僅在生產(chǎn)實踐中，在電子產(chǎn)品的開發(fā)與研制中，能夠起到高效率、高精度的作用，若用在學(xué)校電類課程的教學(xué)中，也會帶來很好的教學(xué)效果。

　　3學(xué)校應(yīng)用TinaPro軟件進行實驗舉例

　　我校電工電子實驗教學(xué)中也進行了虛擬實驗室的建設(shè)，初步開發(fā)了基TinaPro的電工電子虛擬實驗室。目前該實驗室提供了電工學(xué)、電路、模電及數(shù)電等課程的虛擬實驗內(nèi)容，并已投入使用。學(xué)生可以進行實驗電路設(shè)計仿真；實驗完成后，可以上傳實驗電子圖，并完成報告。

　　下面利用TinaPro軟件進行實驗舉例。

　　3.1KVL驗證

　　US的電壓是12V，等于R1上的電壓加上R2上的電壓再加上R3上的電壓。

　　實驗原理如圖1所示。

　　仿真后結(jié)果如圖2所示。

　　3.2三相電路測功率

　　此電路為三角形連接，分別通入同頻率的正弦交流電，用功率表測算功率。

　　3.3利用數(shù)字電路制作的交通信號燈

　　該電路使用了7段數(shù)碼管、74ls192計數(shù)器芯片、D觸發(fā)器、74ls138譯碼器芯片、各種邏輯門電路等實現(xiàn)了十字路口交通燈的功能。

　　綜上所述，電工與電子技術(shù)虛擬實驗室的優(yōu)點顯而易見：方便、快捷、經(jīng)濟性、開放性好。學(xué)生在實驗過程中所接觸的電子元器件主要是一些電路符號， 畢竟與實際的電子元器件有還有一些的差異。對虛擬實驗室，我們一定要做到合理使用，盡可能虛實結(jié)合，更好地提高學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力，為技能型人才培 養(yǎng)服務(wù)。

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