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2024年4月6日发(作者:)
仿真软件在电工电子技术教学中的应用
【摘 要】仿真软件在电子技术课程教学环节中的一些做法,通过仿真虚拟
实验平台与理论有机结合的教学手段,对培养学生创造性思维能力,改善了教学
手段,丰富了教学内容,提高了课堂教学效率,使广大职业院校的老师认识到仿
真软件在电子技术教学中有着广阔的应用前景。
【关键词】仿真软件;电工电子;虚拟平台
0 引言
电工电子技术课程教学涉及理论课教学、实验教学和课程实习等教学环节。
我们在教学实践过程中,如果结合理论教学的进程,利用仿真软件在多媒体上进
行模拟电工电子电路实验和电路设计的仿真,作为教学的补充,既帮助学生更好
地理解电子技术的理论知识,又能确保课程实验电路参数的正确性,还为设计者
免去了以往实作中的“制作—修改—再制作—再修改”的繁重的电路组装与调试
过程,取得了良好的教学效果。实践证明,这种教学、设计手段的运用,有助于
增强学生感性认识,培养学生创新能力、计算机应用能力和实际动手能力。下面
介绍我将仿真软件应用于模拟电子技术课程教学中的实际做法。
1 将虚拟仿真引入理论课堂,提高课堂教学效果
对于职业教育,理论够用就行,着重培养学生的实作能力,因此在讲解理论
时,主要是给出一些定性知识,为了提高教学效率,需要配合演示实验。但准备
演示实验,需要花费较多时间;将多种仪器搬到教室,使用不便;演示操作过程,
会占用过多时间,影响教学进度。
现在我们将仿真软件的虚拟实验功能引进课堂,在讲解理论的同时,利用多
媒体同步演示,显示实验结果,使一些抽象的概念形象化、直观化、简单化,弥
补了理论上的抽象性。下面是我们具体应用仿真软件来仿真的两个实例。
在电工基础课程中要讲解仪器仪表的使用,比如信号发生器、示波器、晶体
管毫伏的使用,由于实验中涉及的仪器仪表较多,学生在做实验时经常的到处出
错,实验效果很差,但在做实验之前,先在课程上用仿真软件演示一遍实验要做
的内容,强调实验过程中容易出现的错误,这样学生在真正做实验时就比较熟悉,
达到了举一反三的效果。
又比如讲星形负载电路结构时,讲到星形对称负载有中线时,中线电流为零,
中线不起作用,学生觉得抽象,但是用EWB仿真软件做一下该实验时,测其中
线电流为零,去掉中线后,对电路的线电流及相电压没有任何影响,而当三相负
载不对称时,中线电流不为零,但相电压却对称,从而给学生非常直观的感受。
使他们知道了中性线在三相电路中的作用,上课效果非常的好。得出结论后,让
学生在理解的基础上记定性的一些结论就容易多了。
在模拟电路中讲授三极管共发射极放大电路时,三极管具有放大和反相的作
用,学生理解起来非常困难。我们利用EWB仿真软件来仿真电路,用示波器来
观察波形,可以明显看出放大的效果和反相的作用。学生先有了感性认识后,理
论的讲解听起来就更轻松了,从而使上课达到了事半功倍的效果。
在模拟电路中讲授振荡电路的起振时,通过电路的正反馈作用,输出信号就
会逐渐由小变大,当振荡幅度增大到一定的程度后,由于三极管的限幅作用,最
后使得输出的波形稳定。学生很难理解,用现有的仪器根本就不能显示出起振的
波形来,现在利用Protel仿真显示出波形,振荡器起振的过程非常直观,还能看
出这种振荡电路的波形存在较大的失真,但振荡波形较稳定。如果对波形失真要
求较高,则需要采用改进型号振荡电路,即克拉泼或者西勒振荡电路。这种教学
模式生动活泼,学生自始至终保持着极高的学习兴趣,加深了理解和记忆,有效
地提高了课堂教学效率。
2 开设仿真实验,改革实验教学方法,提高实验教学质量
电工电子技术课是一门实践性很强的课程,理论学习必须紧密地与实践结合
起来。以往,实践环节主要是上实验课,实验内容多为验证性实验,设计性、综
合性实验较少。
以前设计电路思路的缺陷是:先设计出电路,买回元件后,在面包板或印制
电路板上安装调试,进行参数的不断调整,不断地更换元器件,而当调试好以后,
又得重新买元件,重新安装调试,将损耗浪费大量的电子元器件。
而现在我们的做法是:在学习模拟电子技术的过程中,抽几节课讲解仿真软
件的使用方法。在电子技术实验课之前,学生必须先将电路进行仿真,发现电路
中的一些问题,然后进行实验的调整,直到得到仿真实验成功以后,再进行实际
电路的安装、焊接、调试。学生做实验的兴趣提高,信心加强,实验教学质量大
大提高,特别是在设计性实验中,通过仿真软件可以随时修改元件参数,并能马
上获得仿真结果,直到满足电路设计要求。学生可提出各种设计方案,从而大大
提高了分析问题、解决问题的能力,激发了他们的创新意识,也大大提高了学生
电子电路的设计水平。
3 虚拟仿真在各课程设计中的应用
对于模拟电子技术课程设计,我们的做法:将模拟电子技术的内容分成几个
单元,每一个单元搞一个课程设计。第一次在老师的带领下,讲电路设计的步骤,
完成课程设计。上完下一个单元电路以后,老师布置一个课程设计题目,学生自
己查找资料,自己设计好电路以后,再进行仿真,仿真后针对出现的问题再进行
修改,直到解决好仿真出现的问题,然后完成交给老师检查,在检查学生设计方
案时,要求学生陈述自己的设计思路,学生在讲述的过程中就会进行再次思维。
这种虚实结合的方法,既发挥了虚拟实验高效、经济的长处,又培养了学生电子
制作的能力、分析问题和解决问题的能力。
4 虚拟实验中应克服的问题
虽然采用虚拟仿真辅助教学,改善了教学手段,丰富了教学内容,也能更形
象生动地将难于理解的知识用仿真的形式表现出来,也更能激发出学生设计电路
的创新意识。但如果完全用虚拟实验取代实物实验,就只会在电脑上仿真,学生
对真实元器件的封装、检测等认知程度大大降低,对使用仪器的操作能力大大削
弱,缺少对实际电子产品设计的布局能力、布线能力、安装调试能力。为了避免
其弊端,使之与传统的教学相得益彰,融于一体,更好地为现代教学服务,我们
采用虚实结合的方式,一方面强调仿真实验对教学的辅助作用,另一方面认识到
实际动手能力的重要性,两者相辅相成,有机结合。既合理安排仿真实验课时,
主要以学生课后自己上机实验为主,课堂上进行实际电路的安装调试工作;又精
心选择仿真实验课题,为学生提供科学、合理的仿真实验题目,让学生通过实验
掌握知识,提高兴趣。还让学生做一些设计性的实验,自己设计、制作安装调试,
使虚拟仿真实验变成看得见摸得着的电子产品。
总之,将仿真技术应用于教学中,不仅可以把许多抽象和难以理解的内容变
得生动有趣,动态地演示一些现象,化难为易,而且能模拟一些用语言难以清楚
表述的,以及现实实验不易进行的内容。它不仅提高了教学质量,改善了教学手
段,丰富了教学内容,提高了课堂教学效率,而且对于培养学生的自主能力、创
新能力、分析和解决问题的能力都起到了潜移默化的作用。当然,也要注意仿真
教学的辅助作用和实际工程能力的重要性,两者必须相辅相成,相互结合,而不
能以仿真来完全代替实践操作课。
【参考文献】
[1]顾滨.Protel99se实用教程[M].人民邮电术出版社,2008,6.
[2]张永生.电子设计自动化技术[M].机械工业出版社,2008,7.
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