張映盛

一、 問題的提出

電子技術(shù)是一門實踐性很強(qiáng)的課程,現(xiàn)今職業(yè)學(xué)校機(jī)電、電子、通信、計算機(jī)以及相關(guān)專業(yè)均開設(shè)了該課程,同時配合理論教學(xué)還開設(shè)了實驗課用以提高教學(xué)效果。電子技術(shù)實驗,大部分學(xué)校采用各類實驗箱,實驗過程中學(xué)生要完成電路搭建、結(jié)果驗證。對于一些小型電路,各類實驗箱還能應(yīng)付得了,但稍稍復(fù)雜一些的電路就難以對付了,往往由于芯片短缺、電路連接過于復(fù)雜、故障難以查找,加上實驗箱長期使用導(dǎo)致接觸不良等等,使得實際實驗過程中電路搭建成功率低,導(dǎo)致學(xué)生對實驗的興趣下降,影響實際教學(xué)效果?，F(xiàn)在隨著個人計算機(jī)提高和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,功能強(qiáng)大的電子仿真軟件EDA技術(shù)逐漸與廣大專業(yè)教師見面,我們將它逐步地應(yīng)用到教學(xué)之中,出現(xiàn)了全新的教學(xué)模式,在電子技術(shù)教學(xué)中應(yīng)用EDA技術(shù)將是一個必然的趨勢。

二、 EDA技術(shù)在電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

電子技術(shù)課程是電子類專業(yè)的支柱性課程,它要求學(xué)生熟悉各種電子器件,掌握電路圖的識讀、繪制以及電路工作原理,還要學(xué)會掌握和合理運(yùn)用分析方法。EDA軟件正是提供了各種支持,恰到好處地符合這樣的教學(xué)要求。同樣,電子線路課程又是一個緊密聯(lián)系實踐的課程,EDA軟件的強(qiáng)大的仿真功能更是能把實踐帶入課堂,帶入教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)中去?；贛ultisim的電子技術(shù)課堂教學(xué),是在虛擬的電子環(huán)境中,師生借助計算機(jī)自然地、高效地與電子元器件、電子儀器、分析工具等進(jìn)行實時交互,相互影響,為開展探究式教學(xué)提供了必要的支持。

1.應(yīng)用于課堂教學(xué)環(huán)節(jié),開展探究式教學(xué),是師生高效交流的平臺

探究式教學(xué)能充分調(diào)動學(xué)生的積極性,挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛力,使學(xué)生變被動的接受為主動的探求,也充分體現(xiàn)了教師主導(dǎo)和學(xué)生主體,這是一種科學(xué)的、民主的教學(xué)方法。以前由于課堂上師生之間沒有實時交互的平臺,教師是單向地教,學(xué)生是被動地學(xué),而Multisim的出現(xiàn),恰到好處地為師生搭建了一個良好的交互平臺。因為,首先,在Multisim創(chuàng)建的電子技術(shù)課堂教學(xué)情境中,電子元器件、儀器儀表、仿真分析方法同等地提供給教師和學(xué)生,使學(xué)生產(chǎn)生親臨電子電路實際環(huán)境之中的感覺,學(xué)生是從虛擬環(huán)境的內(nèi)部向外觀察,不再是旁觀者,而變成了電路知識的探究者。其次,Multisim對電路參數(shù)的設(shè)置、電子分析和仿真、數(shù)據(jù)圖形的處理以及結(jié)果的輸出都只需簡單的操作即可完成,這樣就使師生的交互能在輕擊幾下鼠標(biāo)之下完成。因而在課堂上師生間能通過簡捷、輕松的方式完成充分的交流,學(xué)生的疑問、新奇的想法等都可以及時驗證和嘗試,真正為師生搭建了一個開放性的“所想即所得”的高效交流平臺。

探究式教學(xué)一般遵循“問題情境——搭建模型——解決問題”三個步驟。創(chuàng)設(shè)問題情境是引發(fā)學(xué)生探究心理學(xué)習(xí)新知識的切入點(diǎn)。例如在單管共射放大電路的教學(xué)中,第一步,教師先創(chuàng)設(shè)問題情境,要把幅值為10mV ,頻率為1KHz的正弦信號放大50倍,負(fù)載電阻是2KΩ。第二步,學(xué)生調(diào)用已有知識(三極管放大特性、三極管放大狀態(tài)的外部條件、三極管輸入、輸出特性),在Multisim環(huán)境中,調(diào)用虛擬元器件和虛擬和儀器儀表,搭建電路模型,最后在教師的提問、啟發(fā)、引導(dǎo)下,對電路不斷地分析、測試、調(diào)整,完成放大電路,即解決了問題。這樣,在大量的動腦、動手的實踐中,學(xué)生學(xué)到了新知識(共射放大電路的基本結(jié)構(gòu)、靜態(tài)工作點(diǎn)、截止失真、飽和失真、頻響特性等)?？傊?EDA技術(shù)為探究式教學(xué)提供了優(yōu)質(zhì)的平臺,也必將為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供優(yōu)質(zhì)的保證。

2. 應(yīng)用于實驗教學(xué)環(huán)節(jié),開展虛擬實驗,是實際硬件實驗的有力補(bǔ)充和拓展

虛擬實驗在實驗教學(xué)中的應(yīng)用,主要表現(xiàn)在以下三個方面:

(1)學(xué)校缺少某項實驗的實驗設(shè)備時,虛擬實驗可以代替硬件實驗。有些學(xué)校由于缺少實驗設(shè)備,部分硬件實驗無法展開,就完全可以用虛擬實驗代替。虛擬實驗的一大特點(diǎn)就是不受實驗設(shè)備、場地的條件限制,只要有計算機(jī),有EDA軟件(如Multisim),幾乎所有的實驗都難不住它。(它的元器件庫無所不包,而且具有網(wǎng)上更新的功能,它的虛擬儀器也是應(yīng)有盡有,而且直觀性強(qiáng)。)

(2)同一實驗課題,在開展硬件實驗的同時,可以輔以虛擬實驗。硬件實驗和虛擬實驗在教學(xué)效果上各有所長,硬件實驗的主導(dǎo)地位是毋庸置疑的,它使學(xué)生直接面對真實對象,進(jìn)行真實操作,獲得直接經(jīng)驗,這是虛擬實驗所無法做到的。而虛擬實驗有更為優(yōu)秀的分析技術(shù),例如在很多儀器儀表中引入指針,使實驗數(shù)據(jù)更易獲得,實驗現(xiàn)象更為明顯,EDA軟件中又具有經(jīng)典的仿真分析方法,能輕而易舉地實現(xiàn)瞬時現(xiàn)象的捕捉,也能把很長時間的現(xiàn)象展現(xiàn)于一秒,這也是實際儀器不能敵的。所以,同一個課題,開展實際硬件實驗可使學(xué)生鍛煉動手能力,獲得直接經(jīng)驗。開展虛擬實驗,有助于對實驗現(xiàn)象的觀察和實驗數(shù)據(jù)的獲得,最終有利于分析和實驗結(jié)論的獲得。

(3)開展具有創(chuàng)造性的開放式實驗。以前在做實驗前,教師出于對實驗器材和學(xué)生安全的保護(hù),必先囑咐學(xué)生不準(zhǔn)動這,不準(zhǔn)動那,使學(xué)生做起實驗來束手束腳,學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力得不到發(fā)揮。其實很多時候,學(xué)生對實驗內(nèi)容是有自己的獨(dú)到的想法的。如果能夠利用虛擬實驗技術(shù),拿出有意義的課題,進(jìn)行開放式的實驗,學(xué)生在實驗中,可以發(fā)揮自己的創(chuàng)造力,對電路進(jìn)行別出心裁的修改,對電路的分析和測試做不同的嘗試,使學(xué)生完全成為實驗電路的剖析者和探索者,又不必?fù)?dān)心會損壞任何器件或儀器。這樣既拓展了實驗范圍,又培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識。

長久以來,電類實驗課普遍采用傳統(tǒng)的硬件驗證的實驗?zāi)Ｊ?。隨著EDA技術(shù)的發(fā)展,系統(tǒng)仿真技術(shù)日漸完善,它將越來越多地應(yīng)用于實驗課程的教學(xué),實驗課程也必然采取硬件實驗和軟件仿真相結(jié)合的方式。

三、 結(jié)束語

EDA技術(shù)是將計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于電子電路設(shè)計過程的一門嶄新技術(shù),給電子產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)帶來了革命性的變化。它在教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也必將給電子專業(yè)課程的教學(xué)帶來革命性的變化。無論從教學(xué)還是從實用的角度去考慮,它都是一個最體現(xiàn)以人為本、體現(xiàn)能力本位的新型的教學(xué)技術(shù)。無論從課堂教學(xué)還是從實驗教學(xué)去應(yīng)用,它都將更好地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和探索精神。當(dāng)然,EDA技術(shù)的應(yīng)用對專業(yè)教師的綜合素質(zhì)有較高的要求,既要較全面熟悉電子技術(shù)專業(yè)的知識,又要懂得使用計算機(jī),并且不斷地吸取先進(jìn)的技術(shù),靈活地運(yùn)用在教學(xué)過程中。教師應(yīng)懂得電子技術(shù)中某一個問題的多種表達(dá)方式,這樣搭建電路容易與軟件的建模方式匹配;教師還應(yīng)對專業(yè)英語熟練,看懂軟件的功能意圖,而這正是職業(yè)學(xué)校教師“四新”目的之所在。

(溧陽市職業(yè)教育中心)