疫情期間EWB在數(shù)字電路中的應(yīng)用

李鴻蓮

【摘要】本文主要介紹了EWB仿真軟件的特點(diǎn)，結(jié)合本校實(shí)際情況，并進(jìn)行實(shí)例分析其在疫情期間在數(shù)字電路網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】EWB;數(shù)字電路;仿真;電子時鐘;疫情

疫情就是命令，防控就是責(zé)任。為了響應(yīng)國家號召又不讓學(xué)生落下一節(jié)課，我們的教學(xué)工作不得不由線下轉(zhuǎn)到線上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)直播。在網(wǎng)絡(luò)直播這方面，我們卻是一個新手，只能邊學(xué)習(xí)邊改進(jìn)，特別是我們職業(yè)學(xué)校，由于我們是以動手操作的實(shí)訓(xùn)課程為主，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)很多實(shí)訓(xùn)課程無法開展。學(xué)生對于純理論知識的教學(xué)覺得乏味無趣，尤其是《數(shù)字電路》這一門課程，實(shí)驗(yàn)項目多，實(shí)用性和操作性強(qiáng)，但理論知識抽象而枯燥無味，但是它又是電子專業(yè)基礎(chǔ)核心課程，廣泛應(yīng)用于電視、雷達(dá)、通信、電子計算機(jī)、自動控制、航天等科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，這又為我們開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)增加了新的難度，于是在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中引入“虛擬電子實(shí)驗(yàn)平臺”迫在眉睫。

一、仿真軟件EWB的特點(diǎn)

目前比較常見的數(shù)電類仿真軟件有：EWB、protel、MAXplus等。而EWB被稱為電子設(shè)計工作平臺，是加拿大Interactive ImageTechnologies公司于九十年代初推出的電子電路仿真的“虛擬電子工作臺”軟件，我們選擇該軟件主要是因?yàn)樗哂幸韵绿攸c(diǎn)：一是具有電路的設(shè)計、調(diào)試、仿真等功能，并且下拉式菜單簡潔明晰，操作界面簡易快捷，非常適合初學(xué)者使用;二是具有自動化程度高、功能強(qiáng)大、運(yùn)行速度快，而且操作界面簡單快捷，有良好的數(shù)據(jù)開放性和互換性;三是能夠提供電阻、電容、三極管、集成電路等14大類幾千種元器件，還能夠提供萬用表、示波器、信號發(fā)生器等十幾種常用的電子儀器;四是具有強(qiáng)大的電路圖繪制功能，可繪制出符合標(biāo)準(zhǔn)的電子圖紙;它還具有強(qiáng)大的波形顯示功能，并且結(jié)果還可以輕松放入各類文檔;五是軟件占內(nèi)存比較小，只有幾十mb，特別是綠色軟件的推出，也只有十幾mb，并無需安裝，直接打開就可以使用，傳輸快捷，非常適合在疫情期間提供給學(xué)生使用。

二、EWB仿真直觀明了，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

由于EWB能夠提供萬用表、示波器、信號發(fā)生器等十幾種常用的電子儀器，而且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖形直觀明了，這不僅方便我們教學(xué)，更有利于學(xué)生對電路的認(rèn)識和理解。例如，在講授“微積分電路”時，微積分電路實(shí)際上是把矩形波變?yōu)榧忭敳?，對于第一次接觸數(shù)字電路的學(xué)生來說過于抽象，如果能利用雙蹤示波器來觀察矩形波和尖頂波，實(shí)驗(yàn)會變得簡單明了。但是疫情期間我們只能開設(shè)網(wǎng)絡(luò)課程，于是利用EWB電子平臺對電路進(jìn)行仿真，可以在EWB上直觀看到波形的變化，而且還可以直接讀出波形的相關(guān)數(shù)據(jù)，增加了學(xué)生對微分電路的理解，也讓學(xué)生掌握了示波器的使用方法。

三、設(shè)計并仿真生活中的實(shí)例，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師，學(xué)生一旦對某種事物產(chǎn)生了濃厚的興趣，就會主動去探索。那么如何才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣？估計每個老師都有不同的見解。我認(rèn)為對于數(shù)字電路這門課程來說，利用好身邊的事例，運(yùn)用到實(shí)訓(xùn)當(dāng)中，更能引起學(xué)生的興趣。例如，電子時鐘、八路搶答器、籃球比賽24秒倒計時等一些身邊常見的例子。把這些實(shí)驗(yàn)分成幾個部分，一步步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行電路設(shè)計并通過EWB平臺進(jìn)行仿真，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計到驗(yàn)證的整個過程。現(xiàn)以電子時鐘為例。首先，讓學(xué)生解電子時鐘的構(gòu)成：“秒”針由一個60進(jìn)制的“秒”時鐘構(gòu)成，“分”針由一個60進(jìn)制的“分”時鐘構(gòu)成，“時”針由一個24/12進(jìn)制的“時”時鐘構(gòu)成。其次，教師在EWB平臺上講解12進(jìn)制時鐘的工作原理及構(gòu)成（由一個4位二進(jìn)制加法計數(shù)器構(gòu)成）及連接方法并進(jìn)行仿真，并演示12進(jìn)制時鐘的連接并進(jìn)行仿真。再次，要求學(xué)生在EWB平臺上把完整的時分秒時鐘進(jìn)行設(shè)計連接并仿真。最后，展示學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成果。學(xué)生在仿真實(shí)驗(yàn)中看到自己設(shè)計的電子表，這讓學(xué)生獲得成就感，激勵他們再接再厲，也讓學(xué)習(xí)更加充實(shí)。學(xué)生更加主動參與教學(xué)、樂于探究、勤于動手，使他們的問題意識、探究意識得到進(jìn)一步增強(qiáng)，疫情期間的學(xué)習(xí)過程變得更加愉快、和諧，也有效彌補(bǔ)了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)不能進(jìn)行實(shí)訓(xùn)操作的遺憾。

四、易于設(shè)置故障點(diǎn)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力

對于學(xué)習(xí)電子電路專業(yè)的學(xué)生，檢測電路故障是每個學(xué)生必須掌握的技能，特別是打算以后做電器設(shè)備維護(hù)檢修工作的同學(xué)，及時排查出故障點(diǎn)能大大提高工作效率，減少損失。而EWB平臺恰好可以在電路元件中人為設(shè)置故障點(diǎn)，例如設(shè)置某個元器件管腳的開路、短路、漏電等故障，并且使用EWB軟件來設(shè)置故障點(diǎn)不會損壞元器件，特別是我們山區(qū)的職中學(xué)校，實(shí)訓(xùn)設(shè)備緊缺，特意用完好的元器件來設(shè)置故障點(diǎn)幾乎是不可能的事情，而且人為制造故障的很多情況都會存在不安全的因素。所以，教師只能用假設(shè)來講解分析某種故障情況，不夠直觀明了，學(xué)生理解起來比較困難，這也給我們的課堂教學(xué)帶來了困難。但是使用EWB軟件來進(jìn)行故障設(shè)置分析，既不會因?yàn)椴僮魇д`而損壞元器件或測量儀器儀表為學(xué)校帶來經(jīng)濟(jì)損失，也不會對學(xué)生造成人身危害，學(xué)生沒有了身心方面的負(fù)擔(dān)也就能更大膽地去嘗試，更有利于學(xué)生去探索、研究問題。

總之，利用EWB軟件輔助數(shù)字電路的教學(xué)，既有助于學(xué)生理解消化理論知識，也讓學(xué)生易于分析復(fù)雜的電路，把抽象內(nèi)容形象化，復(fù)雜的電路簡單實(shí)際化，特別是疫情期間，讓枯燥無味的知識變得生動有趣，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。雖然EWB軟件高效、快捷、準(zhǔn)確又不會損壞器件，但仿真是理想狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，和我們實(shí)際測量的數(shù)據(jù)存在一定的差距，所以也不能完全用EWB軟件代替實(shí)訓(xùn)課程，真實(shí)的實(shí)訓(xùn)課程還可以鍛煉學(xué)生的動手操作能力，實(shí)驗(yàn)儀器的使用更加真實(shí)可見。以后如果能夠把EWB仿真教學(xué)和實(shí)操課程相結(jié)合起來，更能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以達(dá)到更好的教學(xué)效果。

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