数字电路分析与制作三维虚拟仿真教学软件开发

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1、数字电路分析与制作三维虚拟仿真教学软件开发数字电路是中等职业学校电子技术应用专业的基础核心课程。在传统教学中，学生在学习相关的理论知识后，再进行实验的验证，学习过程枯燥、学习难度大，这种方式难以调动学生主动学习的积极性。近年来，笔者积极探索电类专业基础课程的改革，在课程整合和教学模式、方法、手段上进行大胆实践，充分运用信息化教学手段辅助教学，将数字电路整合为数字电路分析与制作，采用“教、学、做”一体化的教学模式进行教学。在“教、学、做”一体化的教学模式中，实践教学是教学的重要组成部分。教师开展实践教学需要宽敞的实践场所、充足

2、的实训设备和仪器仪表。因此，开发三维虚拟仿真技术开发教学软件，建设三维虚拟仿真实践教学平台，能够在很大程度上解决实践场所和设备不足的问题，克服传统实践教学空间和时间的限制，同时能大幅降低实训教学的费用。一、软件主要实现过程和所用技术数字电路分析与制作三维虚拟仿真软件的主要实现过程和所用技术有：利用CAD和3DMax软件建立实训所需的元器件、电路板、仪器仪表等实物仿真三维模型，建立常用的电子元器件库;利用unity3d软件导入仿真三维模型，使用unity3d的Javascript、C#等编程语言对三维模型完成交互仿真编码，实现

3、人机交互;利用web发布模拟仿真包，使其在任何可以使用互联X的地方都能随时方便地使用该仿真实验，提高教学效率与学生的学习兴趣。二、三维仿真软件功能设计1.三维虚拟仿真教学软件设计思路数字电路分析与制作三维虚拟仿真软件是以培养学生的元器件检测、产品安装、电路检测和调试及电路故障排除能力为教学目标构建的虚拟仿真教学平台。笔者学校成立了由学校专业教师和企业专家组成的教学软件开发小组，根据数字电路分析与制作课程的教学目标、教学内容、教学方法、教学认知规律和企业的岗位要求及工作过程，遵循“项目导向、任务引领、理实一体”的课程建设思想，

4、依据电子技术应用专业典型工作任务，以常用电子小产品安装为主线设计教材结构，按照项目为载体，工作过程为导向，能力训练带动知识学习的思路开发了理实一体化的《数字电路分析与制作》项目教材。在项目教材的基础上，共同讨论制订软件系统开发方案和功能指标体系，并由专业教师对每个电子小产品进行实际的安装、检测和调试，验证、确定检测项目和能力指标，修改软件系统开发方案和功能指标体系，再由软件技术开发公司来负责技术实现。2.实训项目设置数字电路分析与制作三维虚拟仿真教学软件开发与项目教材配套，以便于师生在教学的过程中使用。根据教材的结构特点，数

5、字电路分析与制作三维虚拟仿真软件设置了包括声光控节能灯的制作、产品质量检测仪的制作、全贴片八路抢答器的制作、电动机故障监测报警电路的制作、电子生日蜡烛的制作、数字电子钟的制作、叮咚门铃的制作、数字万用表的制作在内的8个项目。每个项目按教学目标和电子小产品安装工作过程及要求，分为若干个训练模块。3.教学功能设计根据电子小产品安装、调试工作过程和实训要求，实训教学主要训练学生的元器件识别、检测、电路安装、调试和故障排除能力。在每个项目实训操作界面中，包含了电路图、元件挑选、元件检测、安装练习、在路测量、功能展示、通电测量、故障检

6、测这8个功能选项。一是电路图。点击“电路图”按钮，可浏览所安装的电子小产品的电路图，便于学生在产品安装过程随时查阅。二是元件挑选。在“元件挑选”功能模块中，学生根据电子小产品的电路图，在电子元器件库中选择需要安装的电子元器件规格、型号和数量。同时可点击“计时测验”来检测判断所选元器件的对错，通过“元件挑选”功能模块的训练，可培养学生电子元器件识别能力和选择能力。三是元件检测。在“元件检测”功能模块中，学生通过使用逼真的3D万用表对各种元器件进行检测和判断元器件的好坏，从而培养学生仪器仪表使用能力和元器件检测能力。四是安装练习

7、。在“安装练习”功能模块中，学生可利用已选择的元器件在虚拟的印制电路板上进行安装练习，并通过“计时测验”来检测判断所选元器件选择和安装方法的对错，培养学生电子产品的安装能力。五是在路测量。在“在路测量”功能模块中，学生使用仿真仪器仪表对已安装完成的电路板上的变压器、集成块等电子元器件进行在线电阻测量，培养学生电路测试能力。六是功能展示。在“功能展示”功能模块中，学生对安装完成的电子产品按钮或开关进行不同的操作，可完整地展现该电子产品的功能，便于学生对已经完成的电子产品进行功能检测，判断自己安装的产品是否具有应有的功能和达到质

8、量标准。七是通电测量。在“通电测量”功能模块中，学生使用仿真仪器仪表对电路的电流、集成电路各引脚的电压等物理量进行测量和调试，培养学生的检测和调试能力。八是故障检测。在“故障检测”功能模块中，学生可对模拟的不同故障进行测试和检测，培养学生的检测和故障诊断能力。在数字电路分析与制作三维虚拟仿