基于仿真設計的電子線路體系課程實踐新思路

[摘要] 本文通過分析電子線路體系課程模式下存在的問題，提出利用現代計算機技術為載體的電子線路仿真實踐課程，將傳統電子學教學與現代電子線路計算機輔助設計相結合，深化并促進原有電子線路基礎課程的理論和實踐教學，并在教學內容中引入電子線路仿真技術架起課堂中教與學之間的橋梁。

[關鍵詞] 電子線路體系課程； 計算機輔助設計； 教學模式； 改革； 創新； 仿真設計

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2013 . 19. 056

[中圖分類號] G64 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2013）19- 0102- 02

1 傳統電子線路教學模式凸顯弊端

在傳統的電子線路體系課程教學中，工程應用是該類課程教學的宗旨。學生要想掌握更多、更新的專業知識和技能，實現可持續發展，必須學好電子線路這類課程。對于這類課的掌握程度，決定了學生后續專業課程學習的效果，無疑影響著學生學習的熱情。從日常教學和學生表現的情況了解到，目前電子線路類課程的教學存在著許多問題，學生難以入門、學習起來困難、很多概念難以理解、對所學知識無法應用等，使很多學生難以提起學習的興趣，自然也就不可能有好的學習效果。究其本質，是電子線路課程內容繁雜、不直觀，對于初學者而言，缺乏一個形象的有機聯系。

電子線路教學實踐過程中，包含著各種重要的電學基礎定理、電路分析過程、電路體系測試與性能，這些都要通過理論分析與實驗來驗證得到結論。但電學基礎實驗設備價格一般比較昂貴，一般高等學校不大可能購置如數字存儲示波器、高頻信號發生器、邏輯分析儀等先進的實驗設備。

在傳統實踐教學中，電子線路實驗不僅需要大量的電子器件等實驗器材，而且有些實驗測試設備不能達到應有的實驗精度，使實驗結果出現偏差。由于即使錯接一根導線也可能導致實驗設備的損壞，因此在實驗過程中，如受測試儀器本身性能和電子實驗器件的限制，很難從容地顯示各種電路的分析過程；也無法將測試儀器上的曲線及數據及時保存和打印；更難以復現諸如頻譜分析、網絡分析、多路數字信號等電學過程等。由于設備問題，有些數據也會偏離正常值，從而混淆了對電路的理解，影響學生對電路的基本原理和性能的理解，失去了理論課教學的作用。

2 電子線路仿真對電子線路教學的促進作用

在電子線路教學中，各個高校大多采用傳統的理論教學模式，使得理論課教學枯燥無味。采用電子仿真軟件后，理論課教學可以采用互動式教學方法?？梢院蛯W生互動，讓學生參與到電子理論教學中來，可以大大激發學生學習理論課的積極性，提高學生的理論水平，培養學生分析問題和解決問題的能力。

隨著電子計算機技術的大力發展，各種電子仿真軟件不斷涌現，大大簡化了電子線路體系課程的教學。與傳統實驗相比，電子仿真軟件不需要附加實驗信號源、電子測量設備，但與實際電路運行結果相同，可以進行任意設計電路，進行運行、數據分析，并且其實驗數據和技術指標都是真實有效的，這樣不僅可以把笨重而昂貴的實驗儀器搬進課堂，也可以隨著同學把實驗室搬到各地。

通過課堂和實驗室實踐教學相融合，可增強學生的學習興趣，改善真實情境，觀察隱藏的電特性及實驗現象，具有安全性能高和利用虛擬實驗儀器節省經費等優點，可以幫助學生學習各種不同的電學概念，并進行各項實驗。這使得在理論教學中可以穿插實踐教學內容，直觀性好、學習效率高，激發學生參與各級各類電子設計大賽的積極性。通過電子線路仿真軟件教學，將大大激發學生的學習積極性，使原來枯燥無味的理論教學變得形象直觀，增強教師與學生的互動性。

3 電子線路課程體系中教與學模式的轉變

剛學習電子線路類專業課程時，絕大多數學生對專業知識體系結構及所要學習的內容并不了解，隨著學習難度的日益加大，其熱情也會隨之降低。在學生中，不乏有對電子線路課程專業知識的神秘感、好奇心和自信心，但又缺少對所學知識學習的持續能力。而電子線路體系課程正是自主學習消化理解和需要長時間探索的基礎類課程。因此，結合課程學習和學生特點，不能應用傳統的教學模式，即先講理論，再進行實踐，這樣就錯過了抓住學生興趣的好時機。

以計算機技術為核心的信息技術的發展，為電子線路體系課程的教學提供了現代化的、課堂和專業實驗室相結合的教育新技術。在課堂上，學生可以跟隨老師同步實驗。課余時間，學生可以在計算機上完成教師指定的仿真，可以自行設計電路，可以對比不同的輸入變量仿真出各種結果。這樣就可以使學生變被動為主動，更好地理解課上所學內容。

4 緊密加強電子線路課程體系之間的內在聯系

電子線路體系課程包括電路理論、模擬電子技術、數字電子技術、高頻電子線路、電子測量、傳感器、單片機原理等課程。而一個完整的實踐項目內容也涵蓋了電子線路體系課程中大部分所學課程。因此，僅靠單一科目的學習無法滿足項目實踐的需要。而一個綜合項目需要的實作器材、儀表、儀器種類多，涉及各個學科單項實驗室，這給綜合項目設計帶來了困難。而電子線路仿真得益于電子計算機技術的發展，使學生在非實驗室場地也可完成各種所設計的電子系統。電子線路仿真自帶的實作器材、儀表、儀器種類多，涉及幾乎所有電子線路類課程所需器件，不會出現因器材、儀器、儀表不足而不能實驗的缺憾。電子線路計算機仿真在教學中應用可以大大推動電子線路實踐課程的改革與創新。

5 結 論

本文利用現代教育技術，將電子線路體系課程和計算機工程應用有機地結合起來，深化與完善電子線路教育教學體系。大連海洋大學電子信息工程專業于20世紀80年代在電子線路教學過程中就已經引入計算機輔助設計電子電路方面的課程與實驗，加強學生利用計算機設計電子線路的能力。目前已經開設電子線路仿真設計、電子線路板制作、電子設計自動化3門課程及其課程設計。圍繞電子線路體系課程，諸如電路理論、模擬電子技術、數字電子技術、高頻電子線路、電子測量等課程設置電子線路綜合設計，使課程之間保持著緊密的銜接與交融，大幅度提高學生綜合利用所學知識的能力，效果良好。

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