李丹

摘要：對于當(dāng)前的高職學(xué)生來說，《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》是一門即復(fù)雜又枯燥的課程，對于任課教師來說，更是一門難以吸引學(xué)生注意，讓學(xué)生感興趣的課程。本研究基于對該課程的教學(xué)模式和教學(xué)效果研究的基礎(chǔ)上，將現(xiàn)在流行的計算機(jī)仿真技術(shù)引入到該課程的教學(xué)中，對該技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用方法進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)對于提高教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性起到了重要的作用。

關(guān)鍵詞：仿真技術(shù)；計算機(jī)電路基礎(chǔ)；教學(xué)案例

中圖分類號：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）01-0146-02

1 《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程介紹

《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程是高職計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門理論與實踐相結(jié)合的課程。對于高職學(xué)生來說，該門課程內(nèi)容繁多，枯燥；再者，他們基礎(chǔ)薄弱，自控能力差，學(xué)習(xí)方法不當(dāng)?shù)仍?，?dǎo)致課堂聽課效率低，進(jìn)而對該門課程產(chǎn)生反感。實踐課堂上，由于沒有很好的理論支持，對實踐器材和實踐內(nèi)容不清楚、不了解，只是應(yīng)付老師，互相抄寫實踐報告，使得該門課程教學(xué)效果差，成為教師和學(xué)生都很頭疼的一門課程。

2 仿真技術(shù)的作用

上個世紀(jì)80年代開始，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，電子電路的分析與設(shè)計方法發(fā)生了重大變革，出現(xiàn)了電路仿真軟件。通過這些軟件，對電路進(jìn)行仿真分析，不必構(gòu)造具體的物理電路，也不必使用實際的測試儀器，就可以基本確定電路的工作性能。

本研究將該技術(shù)引入到《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程的課堂教學(xué)中，該技術(shù)起到如下作用：

2.1提高教學(xué)效果

通?！队嬎銠C(jī)電路基礎(chǔ)》課程都是以板書為載體，教師講授為主，學(xué)生記筆記，對電路分析主要基于手動計算，運算復(fù)雜枯、難懂，教學(xué)效果差。將計算機(jī)仿真技術(shù)引入到該課程的課堂教學(xué)中，可以使用多媒體教室，在課堂上直接演示電路的功能，使學(xué)生能夠?qū)χR有個直觀的理解，能夠使得復(fù)雜難懂的電路原理變成可以看到效果的電路仿真圖及測量結(jié)果和波形圖，提高理論知識的直觀性和實用性，進(jìn)而提高教學(xué)效果。

2.2節(jié)約實驗器材

仿真實驗相對于實物實驗最大的優(yōu)勢就是節(jié)約資源，在電路仿真時，可以多次嘗試多種參數(shù)的電路組合結(jié)果，可以節(jié)約時間，而且即使元件選擇不當(dāng)，也不會造成元件的損毀和浪費，這樣就會在很大程度上節(jié)約了資源。對于缺少測量儀器或元器件的學(xué)院來說，仿真軟件更是一種不錯的選擇，而且可以無地點和時間限制的免費使用。

2.3輔助學(xué)生學(xué)習(xí)

當(dāng)教師將仿真技術(shù)應(yīng)用于課堂教學(xué)時，學(xué)生在學(xué)會電路知識的同時也學(xué)會了仿真技術(shù)，并將這種技術(shù)自覺地應(yīng)用于課后作業(yè)或復(fù)習(xí)。這樣既培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力，也培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新能力。他們由原來的不愿意學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，極大地激發(fā)了學(xué)習(xí)的積極性，并且養(yǎng)成了獨立思考的能力和科學(xué)探索精神。

3 仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用案例

當(dāng)前比較流行的仿真技術(shù)有Multisim，Protel，Proteus等，其中Multisim有較強(qiáng)的模擬/數(shù)字電路的設(shè)計功能，它包含了電路原理圖的繪制，電路硬件描述語言輸入方式，各種電路檢測需要的虛擬的儀器儀表，并且有很強(qiáng)的仿真分析能力；Protel主要用途在于電路原理圖的輸入和PCB板的設(shè)計；Proteus側(cè)重于單片機(jī)的仿真。綜上所述，本研究決定選用Multisim，以下是教學(xué)中的應(yīng)用案例，這些案例中的電路圖及儀器測量結(jié)果均使用Multisim10.0仿真軟件進(jìn)行設(shè)計和研究的。

3.1基爾霍夫定律的驗證

基爾霍夫定律是分析與計算電路的基本定律，它由兩個定律組成，分別是電流定律和電壓定律。學(xué)生對這種單純的理論學(xué)習(xí)，不能很好理解定律的內(nèi)涵及作用，可通過使用仿真軟件加強(qiáng)學(xué)生對定律的理解深度，另外也可以從視覺上刺激學(xué)生，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)效果。使用Multisim10.0設(shè)計基爾霍夫電壓定律驗證的仿真電路如圖1所示，仿真結(jié)果萬用表顯示如圖2所示。

圖1 基爾霍夫電壓定律仿真電路

圖2 萬用表仿真結(jié)果

3.2整流電路仿真

橋式整流電路利用四個二極管，兩兩對接。當(dāng)輸入正弦波的正半部分時，其中的兩只管導(dǎo)通，得到正的輸出；當(dāng)輸入正弦波的負(fù)半部分時，另兩只管導(dǎo)通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。橋式整流器對輸入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。需要特別指出的是，二極管作為整流元件，要根據(jù)不同的整流方式和負(fù)載大小加以選擇。如選擇不當(dāng)，則或者不能安全工作，甚至燒了管子；或者大材小用，造成浪費。該電路的仿真電路圖如圖3所示，輸入和輸入信號波形圖如圖4所示。通過該仿真波形，可以從視覺上使學(xué)生明白橋式整流電路的作用，而且即使選擇元件不當(dāng)，也不會造成元件的浪費，可以多次嘗試。

圖3 橋式整流仿真電路

圖4 橋式整流電路波形

3.3數(shù)碼管顯示電路仿真

數(shù)碼管顯示器常用來顯示各種數(shù)字或符號，由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長的特點，因此使用非常廣泛。數(shù)碼管顯示仿真電路圖如圖5所示。本仿真電路能夠?qū)⑹M(jìn)制數(shù)經(jīng)過74LS48譯碼，輸出數(shù)碼管字形碼驅(qū)動數(shù)碼管顯示。該電路仿真能夠加深學(xué)生對數(shù)碼管顯示原理的及74LS48譯碼器的功能的理解。

圖5 數(shù)碼管顯示仿真電路

4 結(jié)束語

通過將仿真技術(shù)應(yīng)用到《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程中，極大地活躍了課堂學(xué)習(xí)氛圍，使得計算機(jī)電路理論不再復(fù)雜、枯燥，相反變得生動有趣，學(xué)生也由原來的被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訁⑴c課堂教學(xué)，積極思考。此外更重要的是，由于仿真技術(shù)沒有場地限制，也沒有實驗器材約束，學(xué)生可以在課堂外的時間里，自己使用仿真技術(shù)來探索、學(xué)習(xí)電路知識，培養(yǎng)了學(xué)生獨立解決問題的能力和創(chuàng)新探索精神。

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