電路仿真軟件在電子與信息技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

姜有奇

摘 要： 文章通過對比傳統(tǒng)電子與信息技術(shù)專業(yè)教學(xué)中實驗的不足，介紹電路仿真軟件的優(yōu)勢、特點及在教學(xué)中的應(yīng)用實例，證明采用EWB仿真軟件輔助教學(xué)，具有傳統(tǒng)教學(xué)方式不可比擬的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞： 電子與信息技術(shù) 電子實驗 電路仿真 教學(xué)實例

電子技術(shù)基礎(chǔ)是中等職業(yè)學(xué)校電子與信息技術(shù)專業(yè)最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是一門實踐性很強的課程。該課程專業(yè)性強，教師的教和學(xué)生的學(xué)都存在一定難度，特別是實驗條件差、學(xué)生基礎(chǔ)差的學(xué)校更是如此。采用電路仿真軟件輔助教學(xué)，使抽象的理論直觀化、形象化，使實驗與理論得到了有機結(jié)合，可以把教師和學(xué)生從傳統(tǒng)的教學(xué)模式中解放出來，使學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動性，主動參與到教學(xué)中，大大提高教學(xué)效率。

一、電子與信息技術(shù)專業(yè)實驗課程教學(xué)現(xiàn)狀

電子線路是一門較為抽象的理論型課程。學(xué)習(xí)電路理論時必須理論聯(lián)系實際，抓好教學(xué)實驗環(huán)節(jié)，讓學(xué)生根據(jù)自己的實際情況，結(jié)合教學(xué)要求進行實驗操作，驗證所學(xué)的電路原理。但是，學(xué)生在實驗中出現(xiàn)的種種現(xiàn)象不盡如人意，暴露了傳統(tǒng)實物實驗的一些固有缺陷。

例如：電子技術(shù)基礎(chǔ)是中職學(xué)生入學(xué)后首先要學(xué)習(xí)的專業(yè)課程，學(xué)生不熟悉電路連接，還沒有掌握好錫焊技術(shù)，連接電路時極易出錯；電路連接錯誤，易造成電子元器件及測試儀器的損壞。學(xué)生不熟悉儀器操作也是造成儀器容易損壞的原因；實驗的元器件離散性大，環(huán)境變化引起的溫漂、干擾等因素會造成實驗數(shù)據(jù)偏差；傳統(tǒng)的電子技術(shù)實驗是以實物為主的，設(shè)備易磨損老化，需要定期更新；教學(xué)實驗室的設(shè)備配置與教學(xué)大綱的教學(xué)要求相對應(yīng)，隨著教學(xué)要求的提高及電子技術(shù)的飛速發(fā)展，實驗設(shè)備的技術(shù)水平不斷提高，數(shù)量要有所增加，造成實驗經(jīng)費困難。

EWB正是一款能夠很好地解決上述問題的電子仿真實驗軟件，元器件庫儲存許多大公司的晶體管、阻容元件、集成電路和數(shù)字門電路芯片等元器件，儀器庫則有萬用表、示波器、信號發(fā)生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數(shù)字信號發(fā)生器、邏輯轉(zhuǎn)換等儀器，接通開關(guān)就可以進行和實物實驗一樣的測試分析，非常適合電學(xué)的初學(xué)者使用，讓學(xué)生有置身于真實電路實驗室的感覺，在不知不覺中學(xué)習(xí)電子技術(shù)基礎(chǔ)知識，快速進入電子領(lǐng)域，從而激發(fā)興趣。同時，可以彌補實驗儀器、元件少的不足，避免儀器、元器件的損壞。電子化的教育媒體使教學(xué)過程更加靈活，各種信息通過文本、聲音、圖像等直觀形式傳遞，具有豐富的手法和巨大的表現(xiàn)力，能夠更好地吸引學(xué)生的注意，加深他們的理解和記憶。

二、使用電路仿真軟件輔助教學(xué)的優(yōu)點

1.使課程內(nèi)容直觀性增強，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

應(yīng)用電路仿真軟件輔助教學(xué)，正是一體化教學(xué)模式的具體體現(xiàn)，把傳統(tǒng)的實驗搬到電腦屏幕上，將靜止的、紙上談兵的理論教學(xué)變成動態(tài)的、可視的一體化教學(xué)，增加了學(xué)生動手操作的機會，進一步激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師往往對著靜止的圖表很難將一些電路工作的動態(tài)過程講清楚，比如單管放大電路中靜態(tài)工作點調(diào)整引起的失真現(xiàn)象的教學(xué)。運用EWB仿真軟件，學(xué)生可以自己搭接電路、設(shè)置電路不同的工作狀態(tài)，還可以在虛擬示波器上看到因調(diào)整靜態(tài)工作點引起輸出波形失真的變化過程。又如在振蕩電路的教學(xué)過程中，用常規(guī)的實驗手段雖能觀察到振蕩波形，但無法看到電路的起振過程。教師用口頭表述的方法向?qū)W生解釋這個過程，現(xiàn)在有了仿真軟件，就可以從虛擬示波器上看到這一過程，甚至可以使之停在起振過程中的某一時刻，進行觀察與分析。這樣，教與學(xué)效率都得到了極大提高。

2.安全、省時、省費用。

使用電路仿真軟件輔助教學(xué)，可以避免因電路接錯、工具使用等因素引起的安全問題。通常電子實驗需要在印制電路板上完成元器件安裝、電路連接，不同的電路，甚至同一電路的不同工作狀態(tài)都需要我們不斷地拆導(dǎo)線、換元件，這項工作不僅費時而且易損壞元件。在電路仿真軟件中可以隨意更換元件或修改元件參數(shù)。教師只需用心設(shè)計實驗課題，而無需再準備實驗材料和設(shè)備、實驗中拼插、焊接實驗元器件、使用實驗設(shè)備、實驗后清點實驗材料，以及日常維護實驗器材等，大大加快了學(xué)生做實驗的速度。這些工作只需使用者輕輕點擊鼠標就可以完成，既節(jié)約時間、提高效率，又降低實驗成本。

3.有助于學(xué)生掌握相關(guān)專業(yè)軟件。

職業(yè)學(xué)校中非計算機專業(yè)的學(xué)生的計算機應(yīng)用能力基礎(chǔ)還很薄弱。學(xué)生通過電路仿真軟件的學(xué)習(xí)和使用，不僅能加深對電路的認識、理解，而且有助于提高對計算機操作的熟練程度，加深對相關(guān)專業(yè)軟件的了解。老師精心設(shè)計實驗項目，學(xué)生在項目實施過程中，從元件庫的建立到項目的完稿、試運行到交付都自己完成。這樣，學(xué)生對電路仿真軟件的應(yīng)用就有了較全面的了解。掌握了一門專業(yè)軟件的使用方法，是現(xiàn)代社會技術(shù)人才工作中得力的工具。

三、電路仿真軟件應(yīng)用在電子技術(shù)教學(xué)中的效果

1.操作步驟簡單易用，過程真實。

在線測量時，測量的步驟、儀器的控制面板布局和儀器的操作、控制方法都與真實實驗相似。學(xué)生通過練習(xí)，能快速掌握實驗操作和儀器的使用，并在邊測試、邊修改、邊分析的過程中，很容易發(fā)現(xiàn)各元件參數(shù)對電路的作用與影響，將理論與實踐有機結(jié)合。

2.動態(tài)測試一致性好，結(jié)果真實。

電路仿真軟件可讓操作者隨意更換電路元件、設(shè)置元件參數(shù)，并作動態(tài)測試。其測試數(shù)值與理論計算值具有很強的一致性。

四、使用電路仿真軟件存在的問題

電路仿真軟件使用十分方便，效果顯示非常直觀，很有趣味性，為教師提供了一條實驗教學(xué)的方便之路，為學(xué)生提供了一個廣闊的活動舞臺，對開展素質(zhì)教育大有益處。誠然，EWB軟件功能非常強大，它可以取代《電子技術(shù)》的部分實驗課程，且已成為課堂教學(xué)的一種輔助形式，但它畢竟是一個模擬系統(tǒng)，不能完全代替電子實習(xí)訓(xùn)練。在使用過程中存在一些問題。

1.仿真實驗并不能完全代替實物實驗，諸如元件的插接工藝、焊點的質(zhì)量、電烙鐵的使用等方面的技能在電路仿真軟件中無法學(xué)習(xí)，必須經(jīng)過反復(fù)實踐訓(xùn)練。一味追求仿真，只能走入一個新的誤區(qū)。

2.不是所有實驗都能使用電路仿真軟件，如電流表、電壓表等儀表的使用。原因是電路仿真軟件中的儀表都是數(shù)字式的，能直接顯示讀數(shù)，而目前教材中所使用的儀表還是傳統(tǒng)的，需要通過刻度讀數(shù)。如果這樣的實驗用電路仿真軟件教學(xué)，學(xué)生就無法掌握儀表的接線和讀數(shù)方法，對教學(xué)產(chǎn)生一定的影響。

五、結(jié)語

中等職業(yè)學(xué)校主要培養(yǎng)適應(yīng)新技術(shù)發(fā)展要求，具有較強的動手能力，滿足一定職業(yè)群的某些具體工作崗位要求的技術(shù)人才，電子技術(shù)本身日新月異地發(fā)展，我們要將計算機輔助設(shè)計技術(shù)運用到學(xué)科教學(xué)中。如果教的僅僅是焊接元器件和使用萬用表，那么課程與技術(shù)發(fā)展間的差距將越來越大。應(yīng)該傳授最新的知識、技能，讓學(xué)生認識到如今的電子技術(shù)必須依靠先進的計算機技術(shù)提高設(shè)計、制作效率；認識到這是一門具有時代氣息的學(xué)科；認識到我們培養(yǎng)的不是將來的焊接工，而是懂技術(shù)、會設(shè)計、能焊接的各類綜合人才。