虛實結(jié)合的電工電子實訓(xùn)教學(xué)改革探討

摘要：目前高等院校普遍建立了工程訓(xùn)練中心實訓(xùn)教學(xué)基地，電工電子實訓(xùn)課程存在實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容單一化，教學(xué)課時緊缺的問題。通過虛實結(jié)合的教學(xué)方式，先完成虛擬仿真實驗，再根據(jù)興趣選擇實訓(xùn)項目完成電子作品實際制作。實踐表明，虛實結(jié)合的方式提高了電工電子實訓(xùn)課的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；電子制作；虛實結(jié)合；濾波器；放大器

中圖分類號：G424 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）23-0101-02

電工電子實訓(xùn)是我校工程訓(xùn)練中心電工電子部面向電子信息類專業(yè)的學(xué)生開設(shè)的一門實訓(xùn)課。主要教學(xué)內(nèi)容為了解常用電子電路的設(shè)計原理，熟悉電子產(chǎn)品的制作過程。使學(xué)生能夠看懂電路原理圖，進行簡單電路的設(shè)計。通過進行印制電路板的制作與焊接，掌握電子產(chǎn)品的調(diào)試方法和常用電子儀器儀表的操作。響應(yīng)國家“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的發(fā)展戰(zhàn)略，電工電子實訓(xùn)是一門理論與實踐結(jié)合的綜合性課程。將創(chuàng)新的精神融入實踐教學(xué)中，在學(xué)生心靈種下創(chuàng)業(yè)的種子，為將來的工作學(xué)習(xí)和創(chuàng)業(yè)做好準(zhǔn)備。

電路的虛擬仿真技術(shù)，即將設(shè)計好的電路圖通過虛擬仿真軟件進行實時模擬。軟件根據(jù)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和參數(shù)模型輸出計算結(jié)果，并對結(jié)果進行數(shù)據(jù)分析。在產(chǎn)品制作之前實現(xiàn)對電路的改進和優(yōu)化。仿真技術(shù)是電子設(shè)計自動化的一部分。近年來國內(nèi)的許多高校都建立了虛擬仿真實驗室，作為科研教學(xué)的基礎(chǔ)平臺發(fā)揮著重要的作用。

1 目前教學(xué)中存在的問題

虛擬仿真和實踐教學(xué)脫節(jié)。電路的虛擬仿真?zhèn)戎赜谠O(shè)計，電子制作側(cè)重于驗證。電路仿真可以不用焊元件、搭電路，就可以基本定量地分析一個電路。任何電路都可以通過計算得出，前提是器件模型足夠精確，軟件的算法要好。在運用仿真軟件時這兩點往往被學(xué)生所忽略，對知識的掌握停留在書本的課后習(xí)題上。電子制作是實踐教學(xué)，通過動手制作和電路調(diào)試加深對知識的理解。分析電路的時候知道哪些參數(shù)可以忽略，哪些參數(shù)必須重視，從而養(yǎng)成很好的工程師思維。虛擬本來就是實踐教學(xué)的一部分，然而在實際教學(xué)中卻存在脫節(jié)的問題。

學(xué)生上課的時候存在積極性不高、玩手機曠課和注意力不集中等問題。因為虛擬仿真技術(shù)給學(xué)生的第一印象是有彈性的，考試的時候復(fù)制粘貼一下，很容易作弊。傳統(tǒng)的電工電子實訓(xùn)課程中，學(xué)生存在理論不清楚，電路原理不理解，制作中手忙腳亂和調(diào)試中不知道如何下手的問題。這一困擾大多數(shù)老師的問題也反映了電工電子實訓(xùn)課程的教學(xué)改革迫在眉睫。

2 教學(xué)內(nèi)容的改革

教學(xué)內(nèi)容是教學(xué)的心臟，教學(xué)內(nèi)容的改革就是做心臟手術(shù)，需要全盤考慮頂層設(shè)計和慎重執(zhí)行。目前高等院校學(xué)生普遍反映沒有太多自習(xí)時間，除了上課就是上課，自習(xí)的時間被大大壓縮。盡管課程負(fù)擔(dān)過重，但是實際教學(xué)效果并不理想。造成這種現(xiàn)象的一個重要原因是各個課程設(shè)置脫節(jié)，零星的知識較多，而系統(tǒng)綜合性的課程設(shè)置較少。針對電工電子實訓(xùn)課程的特點，需要在教學(xué)內(nèi)容上增加虛擬仿真環(huán)節(jié)。學(xué)生首先完成電路的原理設(shè)計，然后再進行電子制作，完成實踐驗證。這一方面增加了虛擬仿真的目的性和可驗證性，同時對實際制作也增加了理論指導(dǎo)。采用虛實結(jié)合的方式，需要同步改進電工電子設(shè)計的套件內(nèi)容?，F(xiàn)在的電路設(shè)計越來越復(fù)雜，已經(jīng)離不開仿真了。常用的PC端電路仿真軟件有EWB、Multisim、Tina和Proteus。手機端電路仿真APP主要有every circuit和icircuit。

3 以濾波器和放大器實訓(xùn)為例

以濾波器實訓(xùn)套件為例，學(xué)生的學(xué)習(xí)順序是先從簡單的一階濾波器開始，重點分析低通濾波和高通濾波的幅頻特性及相頻特性，學(xué)會虛擬實驗臺上的函數(shù)信號發(fā)生器、示波器和波特圖示儀的操作。然后進行二階低通濾波器和二階高通濾波器的分析，與一階濾波器對比幅頻特性及相頻特性，理解品質(zhì)因數(shù)的概念。通過對基本濾波器的仿真學(xué)習(xí)，可以進一步設(shè)計高階帶通帶阻濾波器。在對濾波器仿真理解的基礎(chǔ)上，再進行濾波器的實際制作。根據(jù)仿真電路確定元器件的參數(shù)，制作完成后實測濾波器的幅頻特性及相頻特性。這有利于對電路進行故障識別，并加深對理論的理解。通過對仿真曲線和實測曲線的對比，分析造成差異的原因，理解元器件參數(shù)中精度的概念，學(xué)會工程師思維。

放大器電路主要分為同相放大和反相放大電路。同相輸入放大電路根據(jù)“虛短”與“虛斷”的概念，信號電壓通過電阻加到運放的同相輸入端，輸出電壓通過電阻反饋到運放的反相輸入端，構(gòu)成電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路。同相比例運算電路的特點是輸入電阻很高，輸出電阻很低。通過對電路進行仿真，學(xué)生理解了其放大原理，增加了實際制作中的成功率降低了對元器件的耗損，節(jié)約了成本和課時。

4 結(jié)論

以電路虛擬仿真和實際制作相結(jié)合的方式，進行了電工電子實訓(xùn)課程的教學(xué)改革。不僅給學(xué)生以直觀的理論知識也鍛煉了學(xué)生的實踐動手能力和工程師思維。為今后的工作和學(xué)習(xí)打下了堅實的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)。

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