東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院 魏海紅
《電子技術(shù)與實踐》是電子信息類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課,理論性、邏輯性、實踐性強。目前該課程周學(xué)時為6,采用4+2模式,希望通過學(xué)習(xí)模擬電路與數(shù)字電路分析與設(shè)計的理論知識,能夠自己設(shè)計電子電路,并進(jìn)行安裝調(diào)試。本課程總學(xué)時90,在教學(xué)過程中,針對高職學(xué)生特點,達(dá)到讓學(xué)生理解、掌握夠用的理論知識,強化動手能力的培養(yǎng),能夠進(jìn)行電子電路設(shè)計與制作的教學(xué)目標(biāo)。在實施過程中,如何激發(fā)學(xué)生對實施項目的好奇并積極自信動手制作,是需要任課教師思考解決的問題。
在理論教學(xué)中,教師對電路原理或工作過程進(jìn)行分析講解的過程中,借助Mul t isi m軟件進(jìn)行模擬和演示,可以是學(xué)生更容易接收和理解理論知識,或者在項目實施過程中,進(jìn)行任務(wù)要求、任務(wù)分析及相關(guān)知識的講解進(jìn)行演示,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在實踐教學(xué)中,采用Mul t isim軟件進(jìn)行仿真,為學(xué)生提供更加靈活方便的實驗環(huán)境,降低學(xué)生實驗耗材損壞的恐懼心理,按照自己的想法設(shè)計電子電路,充分發(fā)揮學(xué)生的設(shè)計才能。同時,學(xué)生也擺脫了實驗時間和控件的限制,方便學(xué)生自學(xué)提高,無論在什么地方,只要有電腦,學(xué)生就可以進(jìn)行電路設(shè)計、連接與測試。通過Mul t isi m軟件輔助教學(xué),使《電子技術(shù)與實踐》課程的學(xué)習(xí)更加直觀、生動,實踐更加靈活方便,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)習(xí)效率,更是學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力得到鍛煉。
Mul t isim是美國國家儀器(N I)有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的電子電路仿真虛擬電子工作臺軟件,是電子類專業(yè)課程教學(xué)的首選軟件,現(xiàn)使用最多的是Mul t isim10版本[1]。具有較強勁的仿真分析能力,避免了資金及實驗場地的受限,同時使實驗的危險性降到最低,提高實驗的成功率。其具有如下特點[3]:
1)界面友好。該軟件采用交互式界面,形象直觀,操作方便。
2)具有豐富的元器件庫。電阻、電容、二極管等實元件和虛元件,特別包含一個三維元器件庫,生動形象。
3)提供種類繁多、方便實用的虛擬儀器。如函數(shù)信號發(fā)生器、示波器、頻譜分析儀、安捷倫示波器等。這些和真實的儀器相似,分析效果誤差不大,是教學(xué)中很好的幫手。
4)仿真和分析功能強大。電路設(shè)計者在設(shè)計電路過程中,可以隨時調(diào)節(jié)電路元器件參數(shù),隨時觀察輸出結(jié)果,進(jìn)行仿真調(diào)試。在仿真的同時,軟件還可以存儲測試點的所有數(shù)據(jù),列出被仿真電路的所有元器件清單等。
項目教學(xué)法起源于美國,盛行于德國,它指的是將傳統(tǒng)的科學(xué)體系中的知識內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個教學(xué)項目,圍繞項目組織和展開教學(xué),使學(xué)生直接參與項目全過程的一種教學(xué)方法,學(xué)生在完成項目的同時,學(xué)習(xí)和應(yīng)用已有知識,在實踐中培養(yǎng)解決問題的能力[2]。
《電子技術(shù)與實踐》的主要知識點包括兩大部分,模擬電路(半導(dǎo)體器件、放大電路、運算電路、濾波電路、電源電路、模擬電路的分析方法等)和數(shù)字電路(組合邏輯電路、時序邏輯電路、555定時器、A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器、存儲器、寄存器等),在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中,電子技術(shù)課程都是按照上述知識點講授,這樣的授課體系,由于理論分析較多,學(xué)生普遍反映課程內(nèi)容龐雜、頭緒紛亂、枯燥無味,尤其是高職學(xué)生,在學(xué)習(xí)過程中覺得無所適從,容易喪失興趣與信心。但是在項目教學(xué)中,我們根據(jù)電子技術(shù)課程實踐性的特點,設(shè)計了11個項目,包括集成穩(wěn)壓直流電源的制作、單管音頻放大電路的制作、多級負(fù)反饋放大電路的制作、集成音頻放大電路的制作、低頻功率放大電路的制作、簡單搶答器的制作、產(chǎn)品質(zhì)量檢測儀的制作、加法器的制作、由觸發(fā)器構(gòu)成的改進(jìn)型搶答器的制作、數(shù)字鐘的制作、叮咚門鈴的制作,將各個知識點拆開,插入到這11個項目中,引導(dǎo)學(xué)生邊做邊學(xué),在實踐中學(xué)習(xí)理論知識。教學(xué)不單是簡單的知識技能的傳遞,而是在教師的指導(dǎo)下,學(xué)生邊做邊學(xué),把看到的、聽到的、實踐的結(jié)合起來,有效地建立課堂與工作崗位之間的聯(lián)系。學(xué)生在實踐項目的過程中,通過設(shè)計電路、安裝電路、調(diào)試電路,提高解決實際問題的能力,更好地調(diào)動學(xué)生的積極性,完成培養(yǎng)目標(biāo)。在教學(xué)實施過程中采用項目式教學(xué)法,比傳統(tǒng)的教學(xué)方法更容易被學(xué)生接受,但也存在一定的局限性,例如課程課時的限制、實驗條件的限制。
在一些系統(tǒng)相對復(fù)雜的試驗中,由于設(shè)備條件的限制或者學(xué)生操作的失誤,常常觀察不到實驗結(jié)果,引入Mul t isim仿真后,對設(shè)備條件不足的實驗也很容易實現(xiàn)仿真,觀察結(jié)果,同時對學(xué)生操作不當(dāng)?shù)牡胤?,也方便查錯、糾錯,大大提高了實驗的效率和質(zhì)量。
在Mul t i si m仿真平臺上,學(xué)生可以使用系統(tǒng)提供的豐富元件庫,不受實際元器件耗材的影響,設(shè)計不同的方案實現(xiàn)電路設(shè)計,同時能夠不受實驗地點的限制,在課下的時間也可實現(xiàn)電路的設(shè)計仿真,讓學(xué)生能將新知識、新技能及時應(yīng)用到實踐中去,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高想象力和創(chuàng)新能力。
Mul t i si m仿真平臺與電子技術(shù)課程實踐教學(xué)相結(jié)合,可以減少實驗耗材的投入,節(jié)能環(huán)保,同時提高實驗室的利用率,減少了因操作不當(dāng)造成的設(shè)備損壞,降低實驗室運營的費用。
《電子技術(shù)與實踐》是一門邏輯性、實踐性強的課程,將Mul t isim仿真應(yīng)用到項目式教學(xué)中,可以在有限的教學(xué)課時內(nèi)擺脫實驗器材的限制,達(dá)到教學(xué)目標(biāo),更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生的設(shè)計、創(chuàng)新能力。
[1]黃智偉.基于NI Multisim的電子電路計算機仿真設(shè)計與分析[M].北京:電子工業(yè)出版社,2011.
[2]金艷梅.基于EDA任務(wù)驅(qū)動法的《數(shù)字電子技術(shù)》課程教學(xué)研究[J].電腦知識,2015(11).
[3]儲開斌,楊長春,朱正偉,何寶祥.虛擬項目教學(xué)法在模擬電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實驗室科學(xué),2011(14).