電子仿真技術(shù)在課程群建設(shè)中的應(yīng)用

葉群

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子仿真技術(shù)作為一種新的技術(shù)手段逐漸被人們重視，將電子仿真技術(shù)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)類課程教學(xué)過程中，其優(yōu)越性已日益明顯。根據(jù)專業(yè)能力培養(yǎng)的要求，應(yīng)用電子技術(shù)課程群分為專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)能力課。本文提出將電子仿真技術(shù)應(yīng)用貫穿于整個(gè)應(yīng)用電子技術(shù)課程群的教學(xué)中，這樣能大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化學(xué)生的專業(yè)技能，達(dá)到提高教學(xué)效果的目的。

關(guān)鍵詞：電子仿真技術(shù)，課程群，課程建設(shè)

中圖分類號(hào)：TP399文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、概述

1.電子仿真技術(shù)

目前，應(yīng)用于應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)課程方面的仿真軟件比較多，如Pspice、Multisim（EWB）、EDA、MATLAB等。利用計(jì)算機(jī)和多媒體技術(shù)來搭建虛擬的操作平臺(tái)，可以達(dá)到非常真實(shí)的效果，因此，其在現(xiàn)代信息化的課程教學(xué)過程中得到了廣泛應(yīng)用。

Multisim是Interactive Image Technologies（IIT）公司在20世紀(jì)末推出的一種電路仿真軟件，其軟件界面形象直觀，操作方便，易學(xué)易用，學(xué)生可以在較短時(shí)間內(nèi)掌握方法。

Multisim廣泛應(yīng)用于電子類相關(guān)課程的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，其最早的版本為EWB5.12，該版本對(duì)一般的電工學(xué)實(shí)驗(yàn)可以通過仿真來實(shí)現(xiàn)；其最新版本為Multisim 12，目前普遍使用的是Multisim V8，它的功能更加強(qiáng)大，不僅能夠在最基礎(chǔ)的課程如電工學(xué)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、高頻電子技術(shù)等這些職業(yè)基礎(chǔ)課程中進(jìn)行仿真分析，而且也能在很多其他職業(yè)能力課程如電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化、電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)、電氣設(shè)備原理與檢修、畢業(yè)設(shè)計(jì)等多門課程中進(jìn)行仿真分析，為學(xué)生的學(xué)習(xí)和老師的教學(xué)帶來非常直觀的視覺效果。

另外，相對(duì)于其他EDA 軟件， Multisim V8更加形象和直觀，而且，它能進(jìn)行模數(shù)混合電路的仿真，幾乎能夠百分之百地仿真出真實(shí)電路的效果，給廣大電子電路學(xué)習(xí)者提供了方便。

2.應(yīng)用電子技術(shù)課程群

根據(jù)應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，即面向電子行業(yè)生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)一線，培養(yǎng)擁護(hù)黨的基本路線，德、智、體、美等方面全面發(fā)展的，能勝任電子及信息工程領(lǐng)域的安裝、調(diào)試、維修、管理、營(yíng)銷及一般電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)等崗位的高素質(zhì)技術(shù)技能型專門人才。

我們將專業(yè)基礎(chǔ)課中的電工應(yīng)用技術(shù)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、高頻電子技術(shù)和專業(yè)能力課中的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化、單片機(jī)原理與設(shè)計(jì)、電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)、電氣設(shè)備原理與檢修、畢業(yè)設(shè)計(jì)這九門課程歸納為一個(gè)應(yīng)用電子技術(shù)課程群。在建設(shè)應(yīng)用電子技術(shù)課程群的過程中，將現(xiàn)代化的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)引入到傳統(tǒng)的課堂理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，再輔以教學(xué)方法模式的革新，提高學(xué)生的電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐工程應(yīng)用能力。

在教學(xué)過程中引入Multisim等仿真軟件，使學(xué)生在學(xué)習(xí)硬件的同時(shí)，學(xué)會(huì)用仿真軟件驗(yàn)證相關(guān)原理及電路，從而豐富教學(xué)內(nèi)容，更新課程的教學(xué)思路，提高課程的實(shí)踐性與應(yīng)用性。將學(xué)生置身于一個(gè)“提出問題—解決問題—實(shí)踐驗(yàn)證”的情境之中，使教學(xué)方式由“知識(shí)傳授”向“發(fā)現(xiàn)知識(shí)和知識(shí)創(chuàng)造型”轉(zhuǎn)變，大大提高了學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)的積極性。

二、電子仿真技術(shù)在專業(yè)基礎(chǔ)課數(shù)字電子技術(shù)中的應(yīng)用

在數(shù)字電子技術(shù)的課程教學(xué)過程中，數(shù)字電路最常用的三種表達(dá)方式分別是真值表、邏輯電路圖、邏輯函數(shù)表達(dá)式，這三種表達(dá)方式也是這門課程中的重點(diǎn)內(nèi)容，要求學(xué)生必須掌握它們之間的相互轉(zhuǎn)換。對(duì)初學(xué)者來說，這也是一個(gè)難點(diǎn)。如果將Multisim仿真軟件應(yīng)用其中，可以起到很好的學(xué)習(xí)效果。

首先，Multisim仿真軟件的儀表欄中就提供了一種虛擬的儀器儀表——邏輯轉(zhuǎn)換器，它能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)數(shù)字電路的邏輯電路圖、對(duì)應(yīng)的真值表、邏輯函數(shù)表達(dá)式三者的相互轉(zhuǎn)換，這給初學(xué)者提供了一個(gè)非常直觀、形象的演示效果。如下圖1所示，用邏輯轉(zhuǎn)換器分析電路的真值表、邏輯表達(dá)式（最小項(xiàng)表達(dá)式及最簡(jiǎn)表達(dá)式）。

雙擊邏輯轉(zhuǎn)換器并選擇好，輸入變量A，B，C，再按下第一個(gè)轉(zhuǎn)換按鈕，就可以得到如圖2所示的對(duì)應(yīng)電路的真值表；再按下第二個(gè)轉(zhuǎn)換按鈕，就可以得到如下圖3（a）所示的最小項(xiàng)表達(dá)式；再按下第三個(gè)轉(zhuǎn)換按鈕，就可以得到如下圖3（b）所示的最簡(jiǎn)表達(dá)式，表達(dá)式都位于最底下的一行。

在數(shù)字電子技術(shù)的課程教學(xué)過程中引入Multisim等仿真軟件，不僅讓學(xué)生學(xué)會(huì)了某種仿真軟件，豐富了教學(xué)內(nèi)容，更重要的是提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，簡(jiǎn)化了學(xué)習(xí)任務(wù)的難度，讓學(xué)生更容易接受和理解；而且，也可以幫助學(xué)生檢驗(yàn)課后的練習(xí)和作業(yè)題是否正確，大大提高了課程的實(shí)踐性與應(yīng)用性。

三、電子仿真技術(shù)在專業(yè)能力課電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)中的應(yīng)用

電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)是一門綜合性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，對(duì)學(xué)生以前所學(xué)知識(shí)有更高的要求。但是，這門課程對(duì)于學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)、頂崗實(shí)習(xí)以及將來出去工作都有著非常重要的作用，所以，這門課程采取虛擬和實(shí)踐相結(jié)合的方式，非常實(shí)用。

在小型電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初期，先用Multisim仿真軟件進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)好合適的思路，選取好合適的元件和參數(shù)，并且在仿真軟件上調(diào)試出較好的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以后再進(jìn)行實(shí)物制作，這樣不僅大大節(jié)約了實(shí)訓(xùn)耗材，更重要的是可以讓學(xué)生大膽地嘗試電路設(shè)計(jì)，不用擔(dān)心安全事故的發(fā)生，學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)和探索的積極性也會(huì)大大提高。

例如，如果設(shè)計(jì)一個(gè)如圖4所示的流水燈電路，學(xué)生在設(shè)計(jì)電路的過程中，會(huì)碰到各種各樣的問題。比如有的學(xué)生設(shè)計(jì)的電路發(fā)光二極管不亮，有的學(xué)生設(shè)計(jì)的發(fā)光二極管間隔等待的時(shí)間過長(zhǎng)，等等。學(xué)生碰到這些問題時(shí)，肯定就會(huì)著力想找出自己電路的故障原因。通過仿真軟件來查找原因會(huì)比較安全，而且也比較方便，不需要拆掉實(shí)物，這對(duì)電路學(xué)習(xí)者來說，提供了很大的方便。例如，如果將圖4中的RP1調(diào)為90%，流水燈很快就亮了。當(dāng)看到這些不同現(xiàn)象的時(shí)候，學(xué)生自然就會(huì)思考原因了，這種變被動(dòng)為主動(dòng)的教學(xué)方法，大大提高了教學(xué)效果。

通過這種學(xué)生自主嘗試的學(xué)習(xí)方式，不僅可以幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，更重要的是學(xué)生能夠非常安全、快捷地進(jìn)行電路的分析和設(shè)計(jì)，大大提高了學(xué)習(xí)的效果，也避免了大量的實(shí)訓(xùn)耗材的浪費(fèi)。

四、結(jié)語

從應(yīng)用電子技術(shù)課程群中選取其中幾門課程的應(yīng)用實(shí)例可以看出 ，將電子仿真技術(shù)應(yīng)用于課程群的教學(xué)過程中，通過電子儀器儀表進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)是非常方便、直觀和形象的，對(duì)課程群各門課程的教學(xué)很有用。同時(shí)，老師們也可以應(yīng)用如電子仿真技術(shù)這些先進(jìn)的信息技術(shù)進(jìn)行科學(xué)研究，這對(duì)提高老師們的科研能力和科研水平起著非常重要的作用。總之，將現(xiàn)代化的信息技術(shù)和手段應(yīng)用于現(xiàn)代職業(yè)教育的教學(xué)和科研工作中，是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需求，能夠達(dá)到教學(xué)相長(zhǎng)的教學(xué)目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]石松泉，沈紅衛(wèi)，梁 偉，等.虛實(shí)結(jié)合的電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2008，25（8）：184-186.

[2]朱運(yùn)利.EDA技術(shù)應(yīng)用（第2版）（新編21世紀(jì)高等職業(yè)教育電子信息類規(guī)劃教材）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.

[3]劉 穎，侯建軍，黃 亮.“電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”精品課程建設(shè)與改革實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2008，30（2）：3-4.

[4]張志偉.電子技術(shù)基礎(chǔ)課程群的建設(shè)與實(shí)踐[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2011，（29）：184.

[5]葉 群，鄧優(yōu)林. EDA仿真技術(shù)在高職安全類電工學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，27（1）：72-75.

[6]郝 騫，李曉明，楊 風(fēng)，等.EDA技術(shù)融入電工學(xué)課程的探索[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2010，32（S2）.

[7]陳 虹.EDA在電工學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2010，32（S2）.

[8]雷 躍，譚永紅.用Multisim提升電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009，28（4）：24-27.

[9]王子玲，劉福太，從 瑜.基于仿真技術(shù)的電子線路課程教學(xué)優(yōu)化[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2013，（16）： 62-64.