EWB軟件對中職學(xué)校電子專業(yè)教學(xué)的應(yīng)用

龍輝珍

摘 要： 為了使中職電子專業(yè)課堂教學(xué)更加形象化，運(yùn)用EWB技術(shù)對電子線路實驗教學(xué)進(jìn)行仿真，其表現(xiàn)出在電子線路課程中引入仿真教學(xué)的優(yōu)勢，不但很好地解決了大部分中職學(xué)校因電子實驗室設(shè)備不足而導(dǎo)致的學(xué)生理解難和動手少這一難題，還可以將抽象的教學(xué)變得直觀，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)電子專業(yè)的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生動手設(shè)計電路的能力，鍛煉了其創(chuàng)新思維，EWB對中職電子專業(yè)的教學(xué)具有重要意義。

關(guān)鍵詞： EWB； 仿真； 中職； 電子； 專業(yè)教學(xué)

中圖分類號：G632.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2014）11-44-03

Application of EWB software to the teaching of secondary vocational school electronic professional

Long Huizhen

（Technical secondary school of automotive engineering of hunan vocational institute （zhuzhou first vocational and technical schools），

Zhuzhou， Hunan 412001， China）

Abstract： In order to make the electronic professional technical secondary school classroom teaching more visual and practical， EWB simulation technology is utilized in electronic circuit experiment teaching. It solves the problems that secondary vocational school students is hard to understand and practice little due to lack of electronic laboratory equipment. It can turn the abstract teaching into intuitive teaching， inspire the students' interest in learning electronic professional and cultivate the students' ability of the circuit design. The students' innovative thinking abilities are exercised. The practice shows that EWB is significant for secondary electronic professional teaching.

Key words： EWB； the simulation； secondary； electronic； professional teaching

0 引言

模擬電子線路[4]是中職學(xué)校電工電子類專業(yè)一門理論和實踐性很強(qiáng)的課程，在電子理論課堂教學(xué)中，無論是電子元器件識別的講解，還是儀器儀表的使用，都需要大量的實驗來同步模擬和驗證。但對于大多數(shù)中職學(xué)校而言，都普遍存在實驗設(shè)備不足、學(xué)生難理解和動手少的問題。而EWB仿真軟件的引入，對中職學(xué)校的電子課堂恰恰解決了這一難題。近幾年EWB仿真教學(xué)的嘗試與探索，收到了很好的教學(xué)效果。主要表現(xiàn)為：學(xué)生可以更直觀和更形象地了解電子元器件和各種儀器儀表的使用，極大地激發(fā)了學(xué)習(xí)電子的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生動手動腦設(shè)計電路的能力，鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新思維。

1 EWB簡介

EWB—Electronic Workbench，是20世紀(jì)80年代末加拿大Interactive Image Technologies公司推出的一款專門用于電子電路仿真的虛擬工作平臺軟件[5]。EWB工作平臺主要有以下特點(diǎn)。

⑴ 界面直觀，易學(xué)易懂。EWB軟件中用到的元器件和儀器儀表與實際的元器件和儀器外形相近。

⑵ 元器件庫豐富和靈活。EWB軟件中在提供了數(shù)千種電子元器件的基礎(chǔ)上，還提供了元器件的特性參數(shù)，設(shè)計者可以隨時進(jìn)行修改和調(diào)整，還可以自己制作需要的元器件。

⑶ 儀器儀表庫種類齊全和易操作。EWB的儀器庫中提供了中專學(xué)校電子實驗室常見的電子測量儀器如萬用表、示波器、信號源；同時還提供了大多數(shù)中專學(xué)校不具備的儀器如掃頻儀、邏輯分析儀、數(shù)字信號發(fā)生器、邏輯轉(zhuǎn)換器。而這些儀器儀表的操作方法，通過教師同步講解，學(xué)生很容易理解和掌握。

2 EWB對中專電子教學(xué)的意義

由于中職學(xué)校的學(xué)生理論基礎(chǔ)薄弱，抽象思維不強(qiáng)，在電子技術(shù)課堂教學(xué)中，一些儀器儀表的復(fù)雜功能操作和電路設(shè)計，學(xué)生很難理解和掌握[1]。但是通過EWB虛擬電子工作平臺，在講授理論的同時，可以進(jìn)行實時的模擬和仿真，學(xué)生對知識點(diǎn)一目了然，能不斷激發(fā)其學(xué)習(xí)電子技術(shù)的興趣。因此，EWB對中職學(xué)校電子教學(xué)具有重要的意義，具體體現(xiàn)在以下方面。

⑴ 利用EWB仿真軟件，可以使學(xué)生更直觀和實時地掌握各種儀器儀表的基本使用。例如圖1所示，分析示波器的被測周期信號的幅值和頻率特性時，我們雖然理論上針對三角波、方波和正弦波幅值和頻率進(jìn)行分析，但中專學(xué)生對于這兩個特性參數(shù)的理解卻有很大的困難，尤其是對頻率、幅值和基準(zhǔn)時間的調(diào)整時，輸出波形會隨著發(fā)生相應(yīng)的變化，這些通過EWB軟件，教師就可以邊講解理論，邊進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，同時用示波器來演示相應(yīng)的結(jié)果。

圖1 幅頻特性原理圖

如圖2所示，輸入信號頻率是1KHZ、幅值是5v時，時間基準(zhǔn)是0.01ms/div。

圖2 1KHZ/5v仿真圖

如圖3所示，輸入信號頻率是50HZ、幅值是10v時，時間基準(zhǔn)是0.01ms/div。

圖3 50HZ/10v仿真圖

如圖4所示，輸入信號頻率50HZ、幅值是5v時，時間基準(zhǔn)是0.01ms/div。

如此學(xué)生對頻率和幅值的概念理解就會很直觀，能理解透徹，使抽象的知識點(diǎn)變得形象化。對于方波，當(dāng)占空比（duty cycle）調(diào)成1%、99%時，方波發(fā)生了相應(yīng)的變化。

圖4 50HZ/5v仿真圖

⑵ 利用EWB仿真軟件，不但可以非常方便地制作電子掛圖，而且可以在課堂上演示大多數(shù)實驗，就像在實驗室里一樣，可以任意設(shè)計電路、運(yùn)行、數(shù)據(jù)分析，可以看到電路的實際效果，測量電路的相關(guān)參數(shù)[3]。例如：共發(fā)射極基本放大電路是模擬電子線路的重點(diǎn)內(nèi)容，要求掌握共發(fā)射極電路的基本組成，分析共發(fā)射極放大電路的基本性能、放大電路的頻率特性和靜態(tài)工作點(diǎn)。傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生很難理解這些內(nèi)容，現(xiàn)在利用EWB軟件可以非常方便地建立仿真實驗電路進(jìn)行課堂演示實驗。以共發(fā)射極電路的基本仿真為例，如圖5所示。

圖5 共發(fā)射極電路的基本仿真

當(dāng)放大電路的輸入端加入輸入信號ui，在放大電路的輸出端可以得到一個與ui相位相反的、幅度值放大的信號uo，從而實現(xiàn)電壓的放大，學(xué)生通過觀察本仿真實驗，可以更好地理解放大電路的作用和特點(diǎn)。教學(xué)直觀形象，生動有趣，效果好。

⑶ 利用EWB仿真軟件，使中職學(xué)校學(xué)生在掌握各種元器件功能的基礎(chǔ)上進(jìn)行電路設(shè)計實驗[2]，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)電子的興趣，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生動手動腦、設(shè)計電路能力。因為EWB本身是一個電子元器件和儀器儀表齊全的綜合性的虛擬電子實驗室，對于一些實驗條件較差的中職學(xué)校，可通過EWB仿真軟件開展符合本校學(xué)情的電子電路設(shè)計實驗，以信號發(fā)生器的使用為例，如圖6所示。

圖6 信號發(fā)生器的使用

當(dāng)信號發(fā)生器發(fā)出的信號電壓發(fā)生變化時，我們可以通過觀察電壓表的讀數(shù)，了解電路中的電壓發(fā)生了變化，還可以通過觀察示波器上的波形的變化，了解到輸出電壓波形在變化，很直觀，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

總之，利用EWB虛擬電子工作平臺，使中職學(xué)校電子專業(yè)課堂教學(xué)收到了很好的教學(xué)效果，對電子專業(yè)教學(xué)具有重要的意義。不但極大地彌補(bǔ)了由于實驗教學(xué)設(shè)備的不足而導(dǎo)致的實驗欠缺問題，還能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)電子和設(shè)計電路的興趣，使我們的教學(xué)工作取得了很好的效果。

3 結(jié)束語

本文通過實例展示了在電子專業(yè)教學(xué)中引入EWB技術(shù)教學(xué)，將抽象復(fù)雜的電路分析過程通過很直觀的過程展現(xiàn)，讓學(xué)生可以看得到，不像以前的教學(xué)需要學(xué)生自己去想象。對于不善長于抽象思維的學(xué)生，這種方法特別適用，所以這個教學(xué)應(yīng)用是結(jié)合學(xué)生實際情況而開展的。

例如，學(xué)生在實驗時會提問：同一電路改變參數(shù)或者不同電路會出現(xiàn)什么情況？當(dāng)把輸出波形頻率改變又會出現(xiàn)什么情況？此時如果老師直接分析給學(xué)生聽，學(xué)生就會陷入到枯燥的理論分析中去，反而增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，也會打擊學(xué)生學(xué)習(xí)積極性；如果讓學(xué)生去試一遍，就增加了老師準(zhǔn)備元器件設(shè)備的難度，同時也可能需要學(xué)校增加許多設(shè)備的投入資金。引入EWB軟件仿真教學(xué)后，這些困難都可以得到解決。

通過教學(xué)實踐證明，引入EWB軟件仿真教學(xué)不但可以解決學(xué)校的投入困難，還能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不會受場地、時間的限制，還可以通過網(wǎng)絡(luò)與老師及其他專家進(jìn)行討論或?qū)で髱椭?，這能使學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力得到提高。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鐘文耀，段玉生，何麗靜.EWB電路設(shè)計入門與應(yīng)用[M].清華大學(xué)出

版社，2002.

[2] 路而紅.虛擬電子實驗室[M].人民郵電出版社，2001.

[3] 朱力恒.電子技術(shù)仿真實驗教程[M].人民郵電出版社，1987.

[4] 宋貴林，胡春萍主編.模擬電子線路（第二版）[M].電子工業(yè)出版，

2005.

[5] 朱運(yùn)航.電子CAD[M].中國勞動社會保障出版社，2005.