互聯(lián)網(wǎng)+虛擬仿真技術(shù)在通信類課程教學(xué)中的應(yīng)用研究

張生軍

摘 要：本研究將以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為理論和混合型，積極探索，構(gòu)建虛擬仿真教學(xué)模式。通過對“通信電子線路實驗”調(diào)查分析，開發(fā)適合高頻電路學(xué)習(xí)的在線仿真軟件，制定出具體的教學(xué)方案，并且應(yīng)用在新學(xué)期的教學(xué)過程中，通過理論分析和實際的教學(xué)活動，探索出虛擬仿真教學(xué)在專業(yè)課程中的最佳應(yīng)用辦法。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng) 虛擬仿真技術(shù) 教學(xué) 研究

中圖分類號：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）04-0-01

一、現(xiàn)狀與背景

作為高校的通信類專業(yè)，在教學(xué)過程中需要學(xué)生掌握很多技能。但是，實驗設(shè)備是有限的，這就需要我們探索新的教學(xué)方法。

如通信電子線路實驗中高頻小信號調(diào)諧放大器實驗，學(xué)校擁有通信電路實驗箱設(shè)備，學(xué)生在試驗箱上完成本實驗的全部內(nèi)容。學(xué)生通過連接線，將實驗箱上的集成電路板各個模塊之間連接起來，組成正確電路，通過調(diào)節(jié)輸入信號，在示波器上觀察高頻小信號調(diào)諧放大器的放大波形效果。由于實驗設(shè)備部分老化，部分線路連接之間存在接觸不良和實驗環(huán)境的問題，往往得不到較好的實驗結(jié)果，同時實驗箱實為封裝好的集成電路，并不利于學(xué)生對電路組成和其工作原理的認(rèn)識和理解。而虛擬仿真實驗?zāi)軌蛟谝欢ǔ潭壬蠌浹a這些不足。

二、仿真系統(tǒng)架構(gòu)

1.整體架構(gòu)

系統(tǒng)有在線仿真實驗室云平臺作為支撐系統(tǒng)，具有支持多終端登錄、多用戶并行仿真實驗、成績自動評定和常見錯誤自動建庫等功能。

2.分級評分

以下為“高頻電路原理”課程中“正弦波信號發(fā)生器”實驗電路原理圖，項目中將針對不同的目標(biāo)對該實驗進(jìn)行虛擬仿真實驗設(shè)計：

該系統(tǒng)針對不同學(xué)習(xí)目標(biāo)的水平等級，系統(tǒng)將所有實驗根據(jù)難易和所需知識的水平，分為L1、L2和L3三個實驗等級：

（L1）入門級實驗（參數(shù)級）：學(xué)生進(jìn)入本實驗，選擇初級，平臺會為同學(xué)呈現(xiàn)出完整的實驗仿真電路圖，但是此電路圖會缺失部分關(guān)鍵器件參數(shù)，學(xué)生需要在了解大致電路原理的情況下填寫正確參數(shù)，電路才能正確仿真得出結(jié)果。

在填寫參數(shù)過程中，若出現(xiàn)錯誤，系統(tǒng)會返回相應(yīng)的錯誤信息供學(xué)生參考修正參數(shù)。

（L2）中級實驗（模塊級）：中級實驗階段，平臺會為以電路模塊的形式提供給學(xué)生，平臺事先為各個模板設(shè)定好相應(yīng)的連接規(guī)則，學(xué)生需要在掌握電路原理的情況下，將各個模塊以正確的方式連接，最后電路功能才能正確實現(xiàn)。

（L3）高級實驗（功能級）：通過完成初級、中級實驗以解鎖高級實驗難度。我們在高級中僅提供元器件學(xué)生根據(jù)自己的構(gòu)思進(jìn)行電路的設(shè)計。在高級實驗難度中，學(xué)生可以擁有更高的自由度，平臺為學(xué)生提供電路組成元件，學(xué)生通過靈活應(yīng)用所掌握的知識，自己拖動組件，在仿真模擬的PCB板上組建完整的實驗電路，可以在電路中加入自己的設(shè)計和想法。

平臺為學(xué)生在平臺上所完成的實驗難度等級來評定實驗得分，當(dāng)然等級越高實驗分?jǐn)?shù)也會越高。

3.實施方案

在實驗開始環(huán)節(jié)，通過用戶自動注冊，建立用戶學(xué)習(xí)檔案，進(jìn)而實現(xiàn)全程輔助學(xué)習(xí)和薄弱環(huán)節(jié)強化，具體如下：

在實驗開始前，借助虛擬實驗平臺，對每個實驗的任務(wù)和目標(biāo)進(jìn)行展示，包括通過大數(shù)據(jù)分析獲得的已使用難度，使學(xué)生對要做實驗有一個直觀的認(rèn)識；

在實驗過程中，通過所設(shè)定的相關(guān)問題的回答，使學(xué)生掌握相關(guān)電路、參數(shù)的特性，同時，在平臺展示與所考核知識相關(guān)的知識點，實現(xiàn)知識的擴展和深入學(xué)習(xí)；

實驗后，系統(tǒng)對實驗結(jié)果進(jìn)行自動評估，并對用戶知識的掌握程度和興趣知識點進(jìn)行記錄，作為學(xué)習(xí)水平評估和下一步學(xué)習(xí)的依據(jù)。

結(jié)論

本項目的研究成果可以推廣到其他專業(yè)的教學(xué)中，而且擴展性強，可以根據(jù)教學(xué)需要，靈活添加實驗器材、教學(xué)軟件和典型教學(xué)情境，不會因為科技的進(jìn)步和企業(yè)的發(fā)展而落后于企業(yè)的需求。