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        虛擬仿真軟件在電子類課程教學(xué)中應(yīng)用的意義

        2015-07-21 13:00:57呂志方
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2015年17期

        呂志方

        摘要:EWB9是美國(guó)NI公司開發(fā)的Electronics Workbench EDA(簡(jiǎn)稱EWB)仿真軟件,是早期EWB等版本的升級(jí)換代產(chǎn)品。虛擬仿真軟件EWB9是采用圖形操作界面仿真了一個(gè)與實(shí)際情況相似的電子電路實(shí)驗(yàn)工作臺(tái),它幾乎可以完成在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的所有電子實(shí)驗(yàn),應(yīng)用于對(duì)電子電路的設(shè)計(jì)、分析、仿真等工作中,是世界上最流行的EDA軟件之一,在高職院校教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用,收到較好效果。本文簡(jiǎn)單介紹了虛擬仿真軟件EWB9,對(duì)高職院校虛擬仿真軟件在電子類課程教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)和問題進(jìn)行了闡述。

        關(guān)鍵詞:虛擬仿真軟件;EWB9; 高職院校教學(xué)

        中圖分類號(hào): G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2015)06(b)-0000-00

        1、 虛擬仿真軟件EWB9簡(jiǎn)介:

        EWB9(Electronics Workbench 9)是美國(guó)NI公司并購(gòu)加拿大IIT公司后,于2006年發(fā)布的一款EDA軟件,EWB9中有Multisim、MultiMCU、MultisiVHDL、Ultiboard等多個(gè)組件。Multisim是EWB9的核心組件,用其儀表等分析工具進(jìn)行電路理論的驗(yàn)證非常有效,其器件參數(shù)均為標(biāo)準(zhǔn)值,不考慮誤差,器件損壞,接觸不良等實(shí)際電路中的影響因素,并且參數(shù)可以進(jìn)行修改,然后進(jìn)行仿真分析。Multisim9提供了一系列虛擬儀表和3D儀表,如萬用表、信號(hào)發(fā)生器、示波器、波特圖示儀、頻率計(jì)等多種儀器,這些儀器的使用和讀數(shù)與真實(shí)的儀器相當(dāng),就像在實(shí)驗(yàn)室中使用的儀器。Multisim9還提供了豐富的元器件庫(kù)資源,以滿足各種電路設(shè)計(jì)的需要,包括電源組,基本元件組,二極管組,晶體管組,模擬元件組、混合芯片組等。我們進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí),除了要對(duì)電路進(jìn)行電流、電壓、波形等測(cè)試外,還需對(duì)電路進(jìn)行分析,這些分析如果用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法完成,很費(fèi)時(shí),為此,Multisim9提供了多種分析工具,如直流工作點(diǎn)分析,交流分析,瞬態(tài)分析,傅里葉分析等18種分析工具,可以快捷地完成電路設(shè)計(jì)的分析需求。因此,EWB9在電工原理、模擬電路、數(shù)字電路、高頻電子線路等電子類課程中得到了廣泛的應(yīng)用。

        2、 高職院校培養(yǎng)人才的標(biāo)準(zhǔn)和電子類課程的教學(xué)現(xiàn)狀

        高職教育的基本特征是以培養(yǎng)高等技術(shù)應(yīng)用性專業(yè)人才為根本任務(wù),以適應(yīng)社會(huì)需求為目標(biāo),以培養(yǎng)高等技術(shù)應(yīng)用能力為主線,學(xué)生應(yīng)具有基本理論知識(shí)適度,技能應(yīng)用能力強(qiáng),知識(shí)面寬等特點(diǎn)。

        高職院校的電子類課程是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、課程設(shè)計(jì)是教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。目前,有些高職院校由于經(jīng)費(fèi)不足,理論教學(xué)仍僅限于采用傳統(tǒng)教學(xué)模式,采用黑板板書的形式向?qū)W生教授理論知識(shí),公式推導(dǎo),對(duì)于疑難問題,少數(shù)學(xué)生理解不了,感到學(xué)習(xí)枯燥無味,不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,有時(shí)教師采用PPT教學(xué),電子教案,也只起輔助作用,稍微改善了一些教學(xué)效果。

        實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生只是將實(shí)驗(yàn)板固定在實(shí)驗(yàn)箱上連接好儀器設(shè)備,測(cè)試數(shù)據(jù),最后得出結(jié)論,提高了學(xué)生的操作技能,加深了對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解,但由于少數(shù)學(xué)生操作不規(guī)范,容易造成元器件和儀器設(shè)備的損壞,造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。

        在課程設(shè)計(jì)中,學(xué)生按照老師給出的設(shè)計(jì)題目和電路圖,用元件在面包板上焊接電路,然后安裝調(diào)試,達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際的目的,但是不能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

        3、 虛擬仿真軟件EWB9應(yīng)用于教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

        隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展,利用計(jì)算機(jī)仿真軟件來模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備的情況,用于教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)如下:

        ① 理論教學(xué)用虛擬仿真軟件進(jìn)行教學(xué)直觀、逼真、清晰,有助于學(xué)生理解抽象的知識(shí),

        提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和學(xué)習(xí)的效果,加深了對(duì)理論知識(shí)的理解,也使教師從繁雜的公式推導(dǎo)中解脫出來,提高了教學(xué)質(zhì)量。

        ② 實(shí)驗(yàn)用虛擬仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué),實(shí)驗(yàn)環(huán)境是計(jì)算機(jī)上的虛擬環(huán)境,實(shí)驗(yàn)元器件是虛擬元器件,實(shí)驗(yàn)設(shè)備是虛擬設(shè)備,為學(xué)生提供了很好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。保證每人一機(jī)操作,得到了充分的理論聯(lián)系實(shí)際的技能訓(xùn)練,按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,提高了操作效率和實(shí)驗(yàn)的效果,也可滿足學(xué)生的想象力和發(fā)揮創(chuàng)造性的思維。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)不需元器件、儀器設(shè)備的準(zhǔn)備過程,節(jié)省了實(shí)驗(yàn)器材,也節(jié)省了時(shí)間,降低了實(shí)驗(yàn)成本,提高了實(shí)驗(yàn)效率。

        ③課程設(shè)計(jì)用虛擬仿真軟件,不需要昂貴的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,計(jì)算機(jī)可提供安全有效的設(shè)計(jì)環(huán)境,其電路結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)觀念可以很容易地被修正,也可很方便地更換適合電路規(guī)格需要的元件。另外,直接用計(jì)算機(jī)模擬,分析,驗(yàn)證,可快速地反映出所設(shè)計(jì)的電路性能,與在實(shí)驗(yàn)室中需使用一系列電子元件和實(shí)驗(yàn)設(shè)備才可完成的電路驗(yàn)證相比,即省時(shí)又經(jīng)濟(jì)。

        ④虛擬仿真軟件實(shí)驗(yàn)安全性高。仿真操作不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、元器件造成損壞,不會(huì)因誤操作對(duì)學(xué)生造成人身危害。例如在實(shí)際操作時(shí),元器件極性接反,儀器所加電壓過高,人為觸電等現(xiàn)象,這樣節(jié)省了資金,保證了人身安全。

        4、 虛擬仿真軟件存在的問題:

        ① 現(xiàn)在的虛擬仿真軟件功能很強(qiáng)大,但是仿真操作與實(shí)際操作還是有較大的差距,仿真操作學(xué)生用鍵盤、鼠標(biāo)來進(jìn)行操作,不是在實(shí)驗(yàn)室中真正地動(dòng)手操作,來進(jìn)行技能訓(xùn)練,在操作中,即使做了危險(xiǎn)的操作,也不會(huì)對(duì)實(shí)物和仿真軟件造成損壞,容易造成學(xué)生麻痹大意的思想,養(yǎng)成不遵守操作規(guī)程的不良習(xí)慣。

        ② 虛擬仿真軟件對(duì)計(jì)算機(jī)及相關(guān)的硬件要求高。

        ③ 教學(xué)類虛擬仿真軟件的質(zhì)量有待提高。

        5、 結(jié)束語

        綜上所述可見,虛擬仿真軟件EWB9應(yīng)用于教學(xué)是一種新的教學(xué)模式,一種新的教學(xué)理念。但它還不能完全代替理論和實(shí)踐教學(xué),但能彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足。虛擬仿真軟件應(yīng)用于教學(xué),能為電子類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)電子類課程提供了較為合適的虛擬電子實(shí)驗(yàn)環(huán)境,降低了實(shí)驗(yàn)成本,提高了教學(xué)質(zhì)量。今后虛擬仿真軟件還應(yīng)深入研究發(fā)展創(chuàng)新,不斷地完善。

        參考文獻(xiàn):

        1、 EWB9電子設(shè)計(jì)技術(shù);李良榮主編;機(jī)械工業(yè)出版社;2007

        2、 EWB電路設(shè)計(jì)入門與應(yīng)用;鐘文耀、段玉生、何麗靜編著;清華大學(xué)出版社;2000

        3、 Multisim9在電工電子技術(shù)中的應(yīng)用;董玉冰;清華大學(xué)出版社;2008.11

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