譚學文
(淮安工業(yè)中等專業(yè)學校,江蘇 淮安 223200)
仿真技術在電子專業(yè)課程改革中的應用探究
譚學文
(淮安工業(yè)中等專業(yè)學校,江蘇 淮安 223200)
摘要:EDA仿真技術軟件可以進行電路圖的繪制、設計、仿真試驗和分析,能夠用于電子專業(yè)的課堂教學環(huán)節(jié)、開展虛擬實驗,在提高教學效率和節(jié)約實驗資源上能起到很大的作用。
關鍵詞:電子專業(yè);EDA;Multisim
電子技術是一個實踐性很強的專業(yè),在傳統(tǒng)教育教學中往往理論重于實踐,從而形成學生不想學習,或想學習而學不好,如何在教學中融入先進的教育技術,突破傳統(tǒng)教學方式,體現(xiàn)它的實踐性特點是十分重要的教學課題。隨著EDA技術在教育領域的應用,必然帶來一場深刻的教學改革。在電子專業(yè)教學中應用EDA技術將是一個必然的趨勢。
1EDA技術基本功能介紹
EDA是指以計算機為工作平臺,融合應用電子技術、計算機技術、智能化技術最新成果而研制成功的電子CAD通用軟件包。主要能輔助進行三方面的設計工作,既IC設計、電子電路設計和PCB設計。EDA技術代表了當今電子設計技術的最新發(fā)展方向。它不僅為電子技術設計人員提供了“自頂向下”的設計理念,同時也為教學提供了一個極為便捷的、科學的實驗教學平臺。將EDA仿真軟件應用到電工、電子類專業(yè)的教學中是一種教學手段的創(chuàng)新,也是提高教學質(zhì)量的優(yōu)選方法。
Multisim2001 用軟件的方法虛擬電工與電子元器件,虛擬電工與電子儀器和儀表。實現(xiàn)了“軟件即元器件”、“軟件即儀器”。Multisim2001是一個電路圖設計、電路功能分析測試的虛擬仿真軟件,是一個虛擬的電子實驗室。
1.1Multisim2001軟件的元器件庫提供了數(shù)千種電子元器件,包括:電源庫、基本元器件庫、二極管庫、晶體管庫、模擬集成器件庫、混合集成器件庫等。豐富的元器件為學生了解各類電工、電子元器件打下了堅實的基礎,也可以了解各類元器件的參數(shù)和性能,并能為教學提供用之不盡且無任何經(jīng)濟負擔的實驗元件。
1.2Multisim2001軟件提供了齊全的虛擬測試儀器儀表,有一般實驗用的通用儀器,如萬用表、功率表、函數(shù)信號發(fā)生器,還用一般實驗室少有的儀器,如波特圖儀、字信號發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換儀、失真儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡分析儀。它不但彌補了實驗室儀器的不足,更能使仿真分析易于理解,仿真結果一目了然。
1.3Multisim2001軟件具有較為詳細的電路分析功能??梢酝瓿呻娐返乃矐B(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析、時域分析和頻域分析、器件的線性分析和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅立葉分析、電路零極點分析、交直流靈敏度分析等電路分析方法。分析結果以數(shù)值或波形直觀顯示,這些經(jīng)典的分析方法是引導學生剖析電路的手術刀。
1.4Multisim2001軟件可以設計、測試和演示包括電工電路、模擬電子電路、數(shù)字電路、射頻電路及微機接口電路等各種電子電路,還可以對被仿真元器件設置各種故障,如開路、短路和不同程度的漏電,從而可是在教學中模擬各種故障,以提高學生對實際電路分析和排故能力,也為對學生的實踐能力考察提供了方便。
2EDA技術在電子專業(yè)課程改革中發(fā)揮的作用
2.1應用于課堂教學環(huán)節(jié),開展探究式教學,是師生高效交流的平臺。
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,學生是被動地學,而Multisim2001的出現(xiàn),恰到好處地為師生搭建了一個良好地交互平臺。因為,首先,在Multisim2001創(chuàng)建的電子線路課堂教學情境中,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生,使學生產(chǎn)生親臨電子電路實際環(huán)境之中的感覺,不再是旁觀者,而變成了電路知識的探究者;其次, Multisim2001對電路參數(shù)的設置、電子分析和仿真、數(shù)據(jù)圖形的處理以及結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。在這個平臺上,才能使探究式教學發(fā)現(xiàn)它的作用。
2.2應用于實驗教學環(huán)節(jié),開展虛擬實驗,是實際硬件實驗的有力補充和拓展。
虛擬實驗在實驗教學中的應用主要表現(xiàn)在以下三個方面:
2.2.1學校缺少某項實驗的實驗設備時,虛擬實驗可以代替硬件實驗。
有些學校由于缺少實驗設備,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就是不受實驗設備、場地的條件限制,只要有計算機,有EDA軟件(如Multisim2001),幾乎所有的實驗都難不住它。
2.2.2同一實驗課題,在開展硬件實驗的同時,可以輔以虛擬實驗。
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論的獲得。
2.2.3開展具有創(chuàng)造性的開放式實驗
利用虛擬實驗技術,進行開放式的實驗,學生在實驗中,可以發(fā)揮自己的創(chuàng)造力,對電路進行別出心裁的修改,對電路的分析和測試做不同的嘗試,使學生完全成為實驗電路的剖析者和探索者,又不必擔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)的硬件驗證的實驗模式,隨著EDA技術的發(fā)展,系統(tǒng)仿真技術日越完善,它將越來越多地應用于實驗課程的教學,實驗課程也必然采取硬件實驗和軟件仿真相結合的方式。
3結語
EDA技術是將計算機技術應用于電子電路設計過程的一門嶄新技術,給電子產(chǎn)品設計與開發(fā)帶來了革命性的變化。它在教學領域的應用也必將給電子專業(yè)課程的教學帶來革命性的變化。無論從教學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技術。無論從課堂教學還是從實驗教學去應用,它都將更好地激發(fā)學生的創(chuàng)新意識和探索精神。
參考文獻:
[1]黃智偉.基于Multisim2001的電子電路計算機仿真設計與分析.電子工業(yè)出版社.
[2]崔建明.電工電子EDA仿真技術.高等教育出版社
中圖分類號:G633
文獻標志碼:A
文章編號:1671-1602(2016)12-0243-01