EveryCircuit電路仿真軟件在電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

趙玉林 李兵

摘要：該文主要結(jié)合電子技術(shù)課程的學(xué)科特點(diǎn)和高職院校工科學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，把EveryCircuit電路仿真軟件應(yīng)用于電子教學(xué)的過(guò)程中，不僅適用于目前信息化教學(xué)的要求，同時(shí)符合電子教學(xué)“做中學(xué)，學(xué)中做”的教學(xué)模式，更有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，開展探究式教學(xué)。另外可以克服教學(xué)硬件的局限性，提高了教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

關(guān)鍵詞：EveryCircuit；電子技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2019）06-0112-02

電子技術(shù)課程是電子信息技術(shù)、電氣自動(dòng)化、通信等電類專業(yè)，以及機(jī)電一體化、機(jī)電設(shè)備維修、汽車檢測(cè)與技術(shù)等非電類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課程。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)和檢測(cè)常見的基本電子元器件，學(xué)會(huì)分析基本的典型的電子線路，掌握基本原理和基本方法，并能夠?qū)ΤＲ姷碾娮泳€路進(jìn)行檢測(cè)和故障排除，具備一定動(dòng)手實(shí)踐能力，同時(shí)提升分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力[1]。為了使學(xué)生能夠更深刻地、直面地認(rèn)識(shí)和分析典型的電子線路，我們采用電路仿真的方法開展教學(xué)，使理論和仿真相結(jié)合，同時(shí)也采用和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法。目前常用的電路仿真軟件為Multisim，該軟件提供了更方便的交換環(huán)境，在里面有各種型號(hào)的電子元器件和常用的模擬電子儀器，極大地方面我們選用符合要求的電子元器件進(jìn)行電路的搭接，用電子儀器進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)一步完善電路。在教學(xué)中引入該軟件，確實(shí)可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)探索精神[2，3]。但是該軟件由于功能比較強(qiáng)大，占用的內(nèi)存空間大，只能在電腦上運(yùn)行，本文采用的EveryCircuit電路仿真軟件可直接安裝在手機(jī)上運(yùn)行，方便操作和實(shí)施，并且形象地顯示了電路特征。對(duì)促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)起到了良好的教學(xué)效果。

1 電子技術(shù)課程課程特點(diǎn)和學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)

電子技術(shù)課程是一門理實(shí)一體化課程，根據(jù)課程要求在教學(xué)過(guò)程要重視理論性，讓學(xué)生掌握電子技術(shù)的基本知識(shí)、基本理論和基本方法，對(duì)于大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)，特別是基礎(chǔ)比較薄弱的高職學(xué)生來(lái)說(shuō)，感到理論性比較強(qiáng)，分析電子線路比較困難，從而學(xué)習(xí)起來(lái)比較枯燥和厭煩，進(jìn)而對(duì)這門課失去學(xué)習(xí)的興趣和求知欲，另外要加強(qiáng)課程的實(shí)踐性，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)和搭接電子線路的能力，并且應(yīng)用基本的電子儀器對(duì)電子線路進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)試，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐操作能力。雖然高職學(xué)生在實(shí)踐操作方面占有一定的優(yōu)勢(shì)，但是在理論和實(shí)際相結(jié)合方面還存在不足，特別是很多學(xué)生面對(duì)復(fù)雜的電子線路感到困惑，以及電子元件參數(shù)的設(shè)置對(duì)電路性能的影響。

2 EveryCircuit電路仿真軟件

EveryCircuit電路仿真軟件是一款專為電子類專業(yè)的學(xué)習(xí)者打造的軟件，它可以直接安裝在手機(jī)上，仿真電路在手機(jī)上運(yùn)行。在仿真過(guò)程中，能夠深刻地了解到電子電路是如何進(jìn)行工作，并實(shí)現(xiàn)其功能。在這款軟件中，我們可以從元件庫(kù)中選擇所需要的電子元件，在工作界面上搭接電路，然后根據(jù)需要設(shè)置各元件的參數(shù)，電路搭接完畢后只需要點(diǎn)擊播放按鈕，就能夠在工作界面上觀察到動(dòng)態(tài)的電壓和電流的動(dòng)畫，在模擬電路運(yùn)行的同時(shí)，還可以通過(guò)模擬按鈕來(lái)調(diào)整電路參數(shù)，來(lái)觀察電路實(shí)時(shí)響應(yīng)的變化。

在該電路仿真模擬器中，元件庫(kù)中包含常見的電阻、電容、電感、二極管、晶體管、理想運(yùn)算放大器、數(shù)字邏輯門、信號(hào)發(fā)生器等電子元件和電子儀器。在仿真過(guò)程中，我們可以根據(jù)電路的需要來(lái)設(shè)置各電子元件參數(shù)。該仿真軟件具有直觀的用戶界面、動(dòng)畫電壓和電流波形、瞬態(tài)仿真、保存和加載電路原理圖、模擬控制旋鈕調(diào)整電路參數(shù)等功能。

該軟件的這些功能和特點(diǎn)，在很大程度降低電路仿真的難度，可以有效地彌補(bǔ)理論教學(xué)的缺陷，在教學(xué)過(guò)程中，把理論教學(xué)和電路仿真相結(jié)合，老師的教和學(xué)生動(dòng)手仿真相結(jié)合，理論知識(shí)和仿真結(jié)果相結(jié)合。既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，又提升學(xué)習(xí)深刻理解和分析電路的能力。同時(shí)在很大程度上促使學(xué)生之間的相互探討，促進(jìn)教學(xué)互動(dòng)。

3 EveryCircuit電路仿真的教學(xué)實(shí)例

本文以電子技術(shù)中的“直流穩(wěn)壓電源”，如圖1這一項(xiàng)目中整流和濾波模塊為例來(lái)分析該種方法在教學(xué)中的應(yīng)用。直流穩(wěn)壓電源這一部分是前面講的二極管、三極管等知識(shí)的具體實(shí)際應(yīng)用，是電子技術(shù)中最經(jīng)典的一部分。

首先結(jié)合實(shí)際，創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)直流穩(wěn)壓電源在生產(chǎn)生活中的具體應(yīng)用。然后劃分功能模塊，模塊化教學(xué)。

然后分模塊講解，在整流模塊中，如何把降壓后的交流電變?yōu)橹绷麟?，引?dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)回顧二極管的單向?qū)щ娦蕴卣?。然后激發(fā)學(xué)生探討，通過(guò)搭接何種電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。使學(xué)生相互交流，討論如何利用二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)整流電路。讓學(xué)生用該軟件在手機(jī)上仿真該整流電路。仿真后的電路如圖2所示。

根據(jù)同學(xué)們的仿真結(jié)果提出問(wèn)題，探討該電路的局限性，進(jìn)一步優(yōu)化電路改變電路的整流性能。引導(dǎo)學(xué)生采用四個(gè)二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)仿真整流電路。如圖3所示，并結(jié)合仿真結(jié)果來(lái)比較兩種整流電路的功能，進(jìn)一步根據(jù)仿真中的電壓或者電流動(dòng)畫來(lái)分析該整流電路。并由此對(duì)該電路進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。

通過(guò)該軟件仿真，可以形象地看到整流后輸出的電壓或者電流波形，并且結(jié)合電路的結(jié)構(gòu)和組成，根據(jù)二極管的特性對(duì)整流電路進(jìn)行分析，掌握電路分析的基本能力，同時(shí)又可以結(jié)合借助該軟件利用提供的原件搭接電路，設(shè)計(jì)所需要的電路。

接下來(lái)進(jìn)一步討論濾波模塊，通常采用電容或者電感進(jìn)行濾波。如圖4所示。

在電子線路中，電子元件的參數(shù)對(duì)電路性能的影響也很大，因此電子線路的分析要比電工基礎(chǔ)中學(xué)的電氣線路要復(fù)雜得多，很多學(xué)生對(duì)電路功能的理解和電路特性的分析感到非常困難。在上述的例子中，通過(guò)EveryCircuit仿真，使同學(xué)們通過(guò)參數(shù)調(diào)整，分析電容大小對(duì)濾波效果的影響，并形象地顯示出電路的特性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)習(xí)主動(dòng)性，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)、不斷探索，獨(dú)立地分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，并能夠結(jié)合實(shí)際，提升自己的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

EveryCircuit電路仿真方便學(xué)生在課堂上直接用手機(jī)仿真電路，做到理論與實(shí)際的相結(jié)合，改革傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式，提高了實(shí)驗(yàn)效率，并且可以形象生動(dòng)地顯示電路的特征，加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)電路的分析和理解，有利于充分激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力及學(xué)習(xí)電路樂(lè)趣。通過(guò)介紹EveryCircuit軟件的功能、特點(diǎn)，并結(jié)合電子電路實(shí)例敘述其設(shè)計(jì)、仿真與分析的具體運(yùn)，在實(shí)際的教學(xué)中取得了良好的效果，得到學(xué)生的一直贊同。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李鵬. 仿真教學(xué)在高等職業(yè)教育中應(yīng)用研究[D]. 山東師范大學(xué)，2008：1-57.

[2] 白玉成. 基于MULTISIM仿真電路的設(shè)計(jì)與分析[D]. 哈爾濱工程大學(xué)，2010：1-69.

[3] 李若瓊. Multisim在電工技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 電子科技，2011（2）：124-12.

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