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虛擬儀器的電子技術(shù)演示實(shí)驗應用論文
摘要：隨著(zhù)經(jīng)濟與科技的不斷發(fā)展，教育已經(jīng)成為了當前社會(huì )最為重視的問(wèn)題之一。近幾年信息技術(shù)進(jìn)步飛快，電子技術(shù)演示實(shí)驗的應用率越來(lái)越高。本篇文章將闡述當前電子技術(shù)演示存在的不足，探討基于虛擬儀器的電子技術(shù)演示實(shí)驗，并列舉具體案例進(jìn)行詳細分析。
關(guān)鍵詞：虛擬儀器；演示實(shí)驗；多媒體
引言
電子技術(shù)本身是一門(mén)具有較強實(shí)踐性的課程，在實(shí)際教學(xué)的過(guò)程中往往有大量實(shí)驗教學(xué)。這其中應用價(jià)值最強的便是演示實(shí)驗，對于學(xué)生的學(xué)習興趣和積極性的激發(fā)有著(zhù)非常重要的影響。為此，教師理應針對這一方面進(jìn)行深入研究，在了解其不足的基礎上對其不斷改進(jìn)。
一、電子技術(shù)演示存在的不足
�。ㄒ唬⿲�(shí)物演示的方式
實(shí)物演示方法是最為傳統的一種方法，同時(shí)也是最具說(shuō)服力的方法，學(xué)生們能夠直接觀(guān)察到最原始的實(shí)驗結果。但是，由于電子技術(shù)實(shí)驗需要使用大量實(shí)驗儀器，且這些儀器非常笨重，不便于搬運，同時(shí)由于顯示器過(guò)小，實(shí)驗觀(guān)察難度較大。
�。ǘ┮曨l演示的方式
視頻演示主要依靠教師提前錄制好的視頻配合相應的解說(shuō)以及字幕，之后通過(guò)多媒體設備在課堂中進(jìn)行播放。這種實(shí)驗方式本身觀(guān)察效果較強，同時(shí)也具有較強的真實(shí)性。但是實(shí)驗操作的靈活性較差，教師無(wú)法掌控全局。
�。ㄈ〤AI課件演示的方式
CAI課件演示主要依靠多媒體工具將具體實(shí)驗過(guò)程做成相關(guān)課件，并由教師在課堂中進(jìn)行播放。這種方式的表現形式與視頻演示的方式十分接近，知識實(shí)驗本身過(guò)于抽象化和理想化，缺乏一定的可信度。
�。ㄋ模┯嬎銠C仿真演示的方式
模擬仿真主要依靠相關(guān)軟件代替原編號實(shí)驗的具體操作，能夠對實(shí)驗的各個(gè)環(huán)節進(jìn)行模仿和確定，拓寬了原本實(shí)驗教學(xué)的思路。但是盡管其已經(jīng)具備了足夠的仿真度，但是仍然無(wú)法達到具體實(shí)驗的效果[1]。
二、基于虛擬儀器的電子技術(shù)演示實(shí)驗
�。ㄒ唬┨摂M儀器的概念
所謂虛擬儀器，主要是指在傳統以電腦作為主要核心的硬件平臺上，按照用戶(hù)自身的設定所形成的全新儀器系統，里面包括虛擬儀器面板以及測試功能。這其中，“虛擬”的概念主要是指儀器面板本身以及依靠軟件完成儀器的測量工作。在某種程度上可以說(shuō)，虛擬儀器的技術(shù)中將電腦本身的軟硬件資源全部發(fā)揮了出來(lái)，并將相關(guān)軟件作為基礎平臺，在擋墻電腦屏幕中虛擬出與儀器本身十分類(lèi)似的顯示面板。使用者可以依靠鍵盤(pán)以及鼠標的方式對其進(jìn)行操作，調整開(kāi)關(guān)和旋鈕，完成儀器虛擬運行的工作，同時(shí)還能了解儀器目前的使用狀態(tài)，并對之前的實(shí)驗結果進(jìn)行讀取�；旧咸摂M儀器能夠完成傳統儀器中的所有功能，從某種意義上可以將其稱(chēng)之為傳統儀器的模塊化以及軟件化表現[2]。
�。ǘ┗谔摂M儀器的演示實(shí)驗系統
現如今最為常用的演示實(shí)驗系統主要為NIELVIS，其主要將原本LabVIEW編程作為基礎，將實(shí)驗中常用的儀器功能進(jìn)行集成。因此，NIELVIS可以算是一種多功能數據采集的設備，內部主要是一個(gè)完全自定義的工作臺，在其上方有一個(gè)實(shí)驗面板。一般而言，其主要功能為信號的分析、數字萬(wàn)用表、信號源、定時(shí)以及直流電源。從上述可以發(fā)現，虛擬儀器系統可以將傳統實(shí)驗中的大部分功能完全代替，并完成電子技術(shù)課程的絕大多數實(shí)驗演示。不僅如此，還可以對原有功能進(jìn)行拓展，從而滿(mǎn)足更多不同實(shí)驗的具體需求。在實(shí)際教學(xué)的過(guò)程中，當教師需要進(jìn)行實(shí)驗的時(shí)候，可以先將NIELVIS安裝在電腦的PCI插槽位置，之后再進(jìn)行線(xiàn)路的搭建工作，并完成具體實(shí)驗的操作。如此一來(lái)，只需要將實(shí)驗演示的內容投到教室的大屏幕上，學(xué)生們便能夠清晰地觀(guān)察整個(gè)實(shí)驗的所有操作以及實(shí)驗結果，促使實(shí)驗的演示效果進(jìn)一步提升。而且由于電路本身有實(shí)驗元件直接搭建，使得實(shí)驗的可信度也得到了相應的提升。
三、電子技術(shù)演示實(shí)驗應用的具體案例
本次案例的課程選取的實(shí)驗內容為反向放大電路實(shí)驗，以此對利用虛擬儀器技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗教學(xué)演示進(jìn)行詳細說(shuō)明。在實(shí)驗開(kāi)始之前，教師可以先向學(xué)生們播放多媒體視頻，促使學(xué)生們對于本次實(shí)驗所需要使用的元器件有所了解。本次實(shí)驗所需要用到的元器件為741運算放大器、10千歐的電阻R1、100千歐的電阻RF以及若干導線(xiàn)。當元器件全部展示完畢之后，教師可以安排一名學(xué)生在虛擬儀器面板上進(jìn)行電路的搭建工作，具體過(guò)程可以利用視頻的方式進(jìn)行展現，促使學(xué)生們能夠觀(guān)察到搭建的所有操作內容。電路內部的輸入信號往往由虛擬信號的發(fā)生器產(chǎn)生出來(lái)，所以可以用導線(xiàn)將其中一端與工作臺的“FGENFUNC_OUT”的引腳位置進(jìn)行連接，而另一端則需要與“GROUND”相連接。同時(shí)，輸出端則需要與“ACH0”相連接，以此當做虛擬示波器的主要輸入信號，并將另一端與“GROUND”相連接。在進(jìn)行實(shí)驗的過(guò)程中，首先需要打開(kāi)工作面板，利用鼠標對信號發(fā)生器進(jìn)行調整，將其調到1kHZ的正弦波，而實(shí)際幅度可以調整到200mV。之后可以將示波器的面板打開(kāi)，并開(kāi)啟CHA以及CHB兩條通道，將第一個(gè)的“Source”設置為“ACH0”，而第二個(gè)的“Source”需要設置為“FGENFUNC_OUT”。如此一來(lái)，CHA主要負責信號的具體輸出工作，而CHB則主要負責信號的輸入工作。此時(shí)可以對其輸出的波形顏色進(jìn)行調整，從而能夠對其予以區別。此時(shí)具體輸入電壓的數值為200mV，實(shí)際輸出的電壓為2V，所以反相放大器的具體放大倍數可以達到10倍左右，同時(shí)波形的具體相位差距則達到了180度左右。這一結果與理論中提出的要求基本上相吻合。從該實(shí)驗能夠發(fā)現，依靠虛擬儀器替換傳統的工作儀器，方便了課前準備操作，教師不再需要提前將種類(lèi)繁多且非常笨重的儀器帶入教室，減輕了工作量。另外，由于虛擬儀器的內部顯示面板全部集中在顯示器中，教師便可以利用多媒體將具體實(shí)驗操作以及實(shí)驗結果的數據資料傳到大屏幕上，增加了實(shí)驗效果的可見(jiàn)性。不僅如此，由于電腦本身具備較強的儲存功能，可以將具體實(shí)驗現象保存到電腦之中，當進(jìn)行課堂復習以及知識鞏固的時(shí)候，能夠將其隨時(shí)調出來(lái)進(jìn)行觀(guān)看。如此一來(lái)，學(xué)生們的學(xué)習積極性大幅度提高，課堂教學(xué)的質(zhì)量也隨之提升。
四、結束語(yǔ)
綜上所述，虛擬儀器在當前電子技術(shù)課程中有著(zhù)較強的應用價(jià)值，能夠模擬絕大多數實(shí)驗內容。因此教師們應該對其繼續研究，并予以推廣。
參考文獻：
[1]李文聯(lián).虛擬儀器在電子技術(shù)演示實(shí)驗中的應用[J].實(shí)驗室研究與探索，2015，23（1）：20-22.
[2]范蘊秋.電子技術(shù)演示實(shí)驗中虛擬儀器的應用研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（20）：184-185.
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