模擬仿真技術(shù)在電子電工實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究

張靜　荊樹(shù)杭

【摘 要】本文采用文獻(xiàn)資料法、邏輯分析法和訪(fǎng)談法等，對(duì)模擬仿真技術(shù)在電子電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了分析研究，對(duì)其具體的功能特性和明顯的優(yōu)勢(shì)，詳細(xì)分析了模擬仿真技術(shù)的整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，從而為學(xué)好電子電工奠定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】模擬仿真技術(shù)；電工電子；應(yīng)用研究

一、“模擬仿真技術(shù)”的提出

EWB是Electronics Work Bench的縮寫(xiě)，即“電子設(shè)計(jì)上作平臺(tái)”或“虛擬電子實(shí)驗(yàn)室”，是由加拿大成功研發(fā)制成的安裝后約占15M空間EWB的設(shè)計(jì)環(huán)境擁有個(gè)方位集成理念，用戶(hù)界面的設(shè)計(jì)直觀(guān)、簡(jiǎn)潔舒適，虛擬電子設(shè)備也十分齊個(gè)，EWB提供了14種分析工具、4種掃描分析工具。

二、對(duì)“模擬仿真技術(shù)”的認(rèn)識(shí)

傳統(tǒng)的電子電工實(shí)驗(yàn)在具體的操作中，學(xué)生對(duì)設(shè)備的認(rèn)識(shí)不夠全面，

對(duì)實(shí)驗(yàn)的整體認(rèn)識(shí)沒(méi)有進(jìn)行系統(tǒng)的思考，動(dòng)手的機(jī)會(huì)較少，綜上導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果不能順利實(shí)施。進(jìn)行電子電工實(shí)驗(yàn)的原理比較抽象，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容復(fù)雜多樣，而

學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力較低，知識(shí)儲(chǔ)備底子薄，所以在實(shí)驗(yàn)具體操作中，學(xué)生感到困難，久而久之，失去對(duì)電子電工實(shí)驗(yàn)課程的興趣，從而影響教學(xué)效果的順利實(shí)施。

模擬仿真技術(shù)應(yīng)用，從根本上改善了學(xué)生對(duì)電子電工實(shí)驗(yàn)課程的畏懼心理，使實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的失誤和難題的幾率降到最低，在一定程度上節(jié)約了能源，較少了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的磨損，并逐漸形成良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，順暢了維護(hù)管理程序環(huán)節(jié)。

模式實(shí)驗(yàn)過(guò)程，學(xué)生真實(shí)實(shí)驗(yàn)的感觸體會(huì)，節(jié)能節(jié)源，為電子電工實(shí)驗(yàn)帶來(lái)科學(xué)合理的應(yīng)用和管理。模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，保證了實(shí)驗(yàn)的預(yù)期效果，從經(jīng)濟(jì)上為社會(huì)也帶來(lái)了很大的社會(huì)效益。

三、模擬仿真技術(shù)在電子電工實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用分析

（一）安全性

在應(yīng)用時(shí)，其安全性好，能很好地保證了學(xué)生人身安全及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的安全。在實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用模擬仿真技術(shù)，對(duì)于強(qiáng)電要遠(yuǎn)離，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)誤操作也不會(huì)造成元器件和設(shè)備損壞，不會(huì)對(duì)人身安全構(gòu)成威脅，減少或者扼殺危險(xiǎn)因素的產(chǎn)生，使實(shí)驗(yàn)的安全性得到保障。

（二）直觀(guān)性

仿真實(shí)驗(yàn)有很強(qiáng)的直觀(guān)性，實(shí)驗(yàn)過(guò)程生動(dòng)有趣，學(xué)生能很好的積極主動(dòng)的觀(guān)察實(shí)驗(yàn)的每個(gè)細(xì)節(jié)。使電子電工實(shí)驗(yàn)中的概念和事物，從枯燥、抽象逐漸走向生動(dòng)、形象，從視覺(jué)上得到?jīng)_擊，加深學(xué)生的記憶，提高學(xué)生理解掌握實(shí)驗(yàn)的水平。

（三）降低教學(xué)成本

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)靈活性差，功能單一，實(shí)驗(yàn)前要做材料和設(shè)備的準(zhǔn)備工作，浪費(fèi)人力，財(cái)力和時(shí)間而仿真軟件中的虛擬儀器和元器件與實(shí)物非常接近，這樣就會(huì)帶來(lái)真實(shí)、直觀(guān)的效果并且各種儀器的操作受外界因素限制的程度很小，增強(qiáng)了操作的可行性，降低了實(shí)驗(yàn)成本，會(huì)提高實(shí)驗(yàn)效率。

（四）創(chuàng)造性

在實(shí)驗(yàn)中傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于一些昂貴的器材設(shè)備怕被損壞，不能進(jìn)行大膽嘗試和操作，限制了學(xué)生的創(chuàng)造能力。通過(guò)模擬仿真實(shí)驗(yàn)解決了學(xué)生的后顧之憂(yōu)，可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，激發(fā)創(chuàng)造力，更助于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和探索問(wèn)題，最終達(dá)到激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。

（五）降低難度

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由于受實(shí)驗(yàn)器材和元器件故障的影響，數(shù)據(jù)結(jié)果分析時(shí)往往存在較大的困難。而模擬仿真技術(shù)學(xué)生只要對(duì)相應(yīng)參數(shù)的調(diào)整就能順利模擬出實(shí)驗(yàn)器材和元器件的發(fā)生故障時(shí)的情況，使難度較大的實(shí)驗(yàn)也可以順利完成。

四、模擬仿真技術(shù)的發(fā)展與展望

（一）模擬仿真技術(shù)的發(fā)展

借助模擬仿真技術(shù)這個(gè)媒介，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作中所用到的電路進(jìn)行分析研究，把電路的世紀(jì)信息輸入，并那實(shí)驗(yàn)前所設(shè)想的元件參數(shù)輸入，通過(guò)軟件進(jìn)行電路的特性分析，然后做處理，使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中順利完成，達(dá)到預(yù)期的教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，教學(xué)實(shí)施順利完成。根據(jù)之前設(shè)計(jì)好的相關(guān)實(shí)驗(yàn)步驟參數(shù)，進(jìn)行實(shí)際電路的測(cè)量工作并和計(jì)算機(jī)輸出的結(jié)果來(lái)進(jìn)行比較分析，找出其中存在的差異。借助對(duì)于參數(shù)做出相應(yīng)的改變以及調(diào)整，完成后利用模擬仿真軟件來(lái)做出深入的分析。

這種模式下，完成了從模擬情況到實(shí)際情況，然而再由實(shí)際結(jié)論到模擬結(jié)論的一個(gè)逐漸認(rèn)知過(guò)程，幫助學(xué)生更加深入地理解電子電路的基本原理，從而提升學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。電子工作臺(tái)（EWB）能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)模擬電路、數(shù)字電路以及混合電路的性能仿真與分析。教師可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及SPICE程序的設(shè)置分析，同時(shí)構(gòu)建起相應(yīng)的元器件庫(kù)的模型。然后再設(shè)計(jì)一個(gè)合理的電路圖，接著只要接通電源，就能在示波器上觀(guān)察到電路中的相應(yīng)的參數(shù)，當(dāng)然，其他測(cè)繪儀器也能監(jiān)測(cè)并分析電路中相應(yīng)的被測(cè)數(shù)據(jù)。一旦發(fā)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果和實(shí)際結(jié)論情況存在不一致，允許使用者及時(shí)調(diào)整輸入?yún)?shù)，對(duì)于數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的修改，并再次輸出結(jié)果，直到能達(dá)到一個(gè)較為理想的效果。

（二）模擬仿真技術(shù)的展望

模擬仿真技術(shù)現(xiàn)已在電子電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用和普及，由于學(xué)生對(duì)這種全新技術(shù)具有較高的熱情，加上模擬元器件以及設(shè)備的相似程度本身又比較高，非常方便讓學(xué)生直接地來(lái)對(duì)其觀(guān)察和學(xué)習(xí)。加上多數(shù)學(xué)校當(dāng)前都配備了多媒體教室等教學(xué)設(shè)施，電子電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，引入模擬仿真技術(shù)操作性較強(qiáng)。實(shí)踐過(guò)程中，教師可以借助多媒體的形式向?qū)W生進(jìn)行直接的演示和講解。利用人機(jī)對(duì)話(huà)的手段，讓每個(gè)學(xué)生都能真正地參與到仿真實(shí)驗(yàn)中，在整個(gè)過(guò)程中自己動(dòng)手操作，自己安插元件，自己設(shè)置參數(shù)。模擬仿真技術(shù)開(kāi)展的仿真實(shí)驗(yàn)并是真實(shí)的自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在教學(xué)過(guò)程中，在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，只能作為輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)的手段，不能完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法手段。

五、結(jié)論

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ阶璧K了學(xué)生想象力、創(chuàng)新力的發(fā)揮，采用模擬仿真技術(shù)進(jìn)行電子電工實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌缙谕瓿桑瑢W(xué)生受益頗多。對(duì)外開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑偈箤W(xué)生更好地掌握電子電工相關(guān)理論知識(shí)，認(rèn)真分析理解概念和原理，并很好地找我，彌補(bǔ)電子電工方面理論與實(shí)踐結(jié)合不足的缺陷。利用電子電工模擬仿真技術(shù)，學(xué)生可以熟悉常電子儀器的測(cè)量方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的電路工作情況、測(cè)量情況有精確的掌握。模擬仿真技術(shù)為實(shí)驗(yàn)過(guò)程提供了很廣闊的想想力和創(chuàng)造力，并提供可操作空間，為學(xué)生提供更多的發(fā)揮想象的機(jī)會(huì)和實(shí)驗(yàn)不同構(gòu)思的選擇，逐漸提高對(duì)電子電工實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作能力，為以后的學(xué)習(xí)工作起到積極促進(jìn)作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]宋躍等.省級(jí)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的建設(shè)與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2007，1：77-80.

[2]徐振宇等.電子電工專(zhuān)業(yè)課教學(xué)淺論與探討[J].科普教育，2005，11：168-169.

[3]梁碧勇.加強(qiáng)電子電工實(shí)驗(yàn)室管理提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量[J].內(nèi)將科技，2009，4：10.