模擬電子技術(shù)教學(xué)中仿真電路的應(yīng)用

李纮++王昕鑫++秦冰

摘要：在模擬電子技術(shù)理論教學(xué)中應(yīng)用仿真電路進(jìn)行輔助教學(xué)，使抽象的概念變得直觀、生動(dòng)，可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)與理論的有機(jī)結(jié)合。通過(guò)仿真電路演示，可使學(xué)生迅速掌握電路的功能，有助于學(xué)生輕松理解基本概念和電路工作原理，提高了理論教學(xué)效果，還可以通過(guò)教學(xué)互動(dòng)讓學(xué)生積極參與操作驗(yàn)證，從而加深對(duì)電路工作原理的理解和掌握。

關(guān)鍵詞：模擬電子技術(shù)教學(xué)；仿真電路

一、引言

模擬電子技術(shù)是電類各專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課，具有理論性、實(shí)踐性很強(qiáng)的特點(diǎn)，該課程理論知識(shí)比較抽象，僅僅靠教師在課堂上講授理論知識(shí)會(huì)使學(xué)生感到枯燥無(wú)味，理論分析中的一些繁瑣公式和特性曲線缺乏直觀性，學(xué)生感到難以理解和接受，理解和領(lǐng)會(huì)教材內(nèi)容十分困難，產(chǎn)生畏難甚至厭學(xué)情緒。另外，由于受實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備、場(chǎng)地等條件的限制，使學(xué)生無(wú)法及時(shí)領(lǐng)略電路的實(shí)際應(yīng)用，比如，實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容與理論教學(xué)內(nèi)容難以同步，學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)有限等，導(dǎo)致理論教學(xué)效果受到影響。筆者在教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)，在理論教學(xué)過(guò)程中引入電路仿真軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)模擬電路的感性認(rèn)識(shí)，明顯改善教學(xué)效果，大大提高課堂效率。

二、仿真軟件實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合

利用仿真軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，具有直觀而形象的特點(diǎn)，而且可使實(shí)驗(yàn)與理論實(shí)現(xiàn)有機(jī)的結(jié)合，在教學(xué)中寓教于樂(lè)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于學(xué)生輕松理解概念和電路工作原理。模擬電子技術(shù)理論知識(shí)抽象，學(xué)生難以理解，引入仿真電路，可以在理論教學(xué)過(guò)程中隨時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M，使學(xué)生能夠直觀的看到電路現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，理解所學(xué)的知識(shí)。例如，放大電路是模擬電子技術(shù)課程中很重要的一部分內(nèi)容，僅靠教師的講解和電路圖描述工作過(guò)程和故障現(xiàn)象，學(xué)生很難理解這塊知識(shí)。而引入仿真軟件后，教師在講課的過(guò)程中就可以邊講解邊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，電路功能實(shí)驗(yàn)結(jié)果一目了然，不用過(guò)多的解釋，學(xué)生很容易就明白了放大電路的功能和工作原理。放大電路有三種組態(tài)，分別是共射極電路、共基極電路和共集電極電路，這三種電路的交流性能指標(biāo)各不相同，例如，共發(fā)射極放大電路電壓放大倍數(shù)大，輸入電阻較小，輸出電阻較大，而共集電極放大電路的電壓放大倍數(shù)等于1，輸入電阻大，輸出電阻小，這些各自的電路特點(diǎn)，學(xué)生由于理解不深導(dǎo)致容易記混。引入仿真軟件后，這三種電路的各自特點(diǎn)通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象很容易就記住，特別是學(xué)生在理論課堂上通過(guò)自己動(dòng)手連接電路，對(duì)三種放大電路的結(jié)構(gòu)組成也就記憶深刻。同時(shí)電路仿真軟件還可對(duì)器件的某些參數(shù)進(jìn)行更改以及設(shè)置電路故障點(diǎn)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和對(duì)電路的分析能力的提高，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)驗(yàn)的有機(jī)結(jié)合。仿真電路的引入極大地提高了課堂教學(xué)效率，同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使模擬電子技術(shù)理論課教學(xué)不再枯燥，而是一邊學(xué)理論，一邊動(dòng)手連接電路，一邊觀察電路現(xiàn)象。

我們電子技術(shù)教學(xué)采用提倡理實(shí)一體化教學(xué)模式，讓學(xué)生在“學(xué)中做、做中學(xué)”。例如，直流穩(wěn)壓電源的制作，涉及到三個(gè)部分，它們是整流電路、濾波電路及穩(wěn)壓電路。設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源電路時(shí)，可以先采用仿真電路分進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和調(diào)試，通過(guò)元器件參數(shù)的選擇和更換，連接直流穩(wěn)壓電源的電路，運(yùn)行正常后，再選擇元器件和進(jìn)行電路組裝并且調(diào)試，只要焊接沒(méi)有問(wèn)題，結(jié)果就會(huì)正常。如此就省去了對(duì)電路反復(fù)的測(cè)試和調(diào)試，也節(jié)約了大量時(shí)間，提高學(xué)習(xí)的效率和興趣。學(xué)生通過(guò)仿真軟件可以很快的通過(guò)測(cè)試觀測(cè)結(jié)果是否正確，這樣也提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和學(xué)以致用的成就感。同時(shí)提高了學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

教師在理論教學(xué)中利用仿真軟件對(duì)所授器件和電路進(jìn)行演示和分析，除可增加學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的感性認(rèn)識(shí)，提高理論教學(xué)效果外，還可以利用仿真軟件引導(dǎo)學(xué)生作一些實(shí)驗(yàn)室中不便作的實(shí)驗(yàn)，比如故障現(xiàn)象觀察等，開(kāi)展各種探索性、研究性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

按圖1連接整流電路，將節(jié)點(diǎn)1，節(jié)點(diǎn)2信號(hào)接入示波器輸入端，觀察輸入、輸出波形。打開(kāi)仿真開(kāi)關(guān)，雙擊示波器，適當(dāng)調(diào)整后，觀察輸入端交流波形及輸出端全波脈動(dòng)直流波形，如圖2。然后，再將一個(gè)二極管設(shè)為開(kāi)路故障，觀察輸出信號(hào)的變化，如圖3所示，輸出變?yōu)榘氩ㄝ敵觥?/p>

圖1 二極管橋式整流電路

圖2 電路正常的輸出波形

圖3 電路有故障的輸出波形

三、仿真軟件不能完全取代實(shí)踐教學(xué)

仿真軟件雖然能很好的輔助教學(xué)，激發(fā)學(xué)生電路設(shè)計(jì)的興趣。但是，也要清醒的認(rèn)識(shí)到仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不是萬(wàn)能的，它始終屬于輔助性教學(xué)，不能完全取代實(shí)踐教學(xué)，仿真實(shí)驗(yàn)所接觸的元器件以及儀器儀表都是一些電路符號(hào)，這與實(shí)際電路操作在材料、體積、外觀和封裝上有著很大差別，而且與實(shí)際電路操作的靈活性、不可預(yù)見(jiàn)性還有很大的距離，過(guò)度依賴仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生就會(huì)缺乏對(duì)真實(shí)元器件的封裝、性能檢測(cè)等方面的知識(shí)，就會(huì)削弱學(xué)生對(duì)真實(shí)元器件的認(rèn)知程度以及實(shí)驗(yàn)儀器儀表操作技能的訓(xùn)練，影響對(duì)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)。因此，模擬電子技術(shù)教學(xué)還要注重實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，教師必須要處理好仿真電路和實(shí)踐教學(xué)之間的關(guān)系，在使用仿真電路的同時(shí)也要加強(qiáng)學(xué)生對(duì)真實(shí)儀器設(shè)備和元器件的熟悉和使用，使仿真電路真正服務(wù)于教學(xué)，幫助學(xué)生理解理論知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率。

四、結(jié)束語(yǔ)

仿真軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，顯示出傳統(tǒng)教學(xué)不可比擬的優(yōu)越性，軟件以其強(qiáng)大的功能和豐富的內(nèi)容為模擬電子技術(shù)的學(xué)習(xí)帶來(lái)了方便，同時(shí)也為教師的教學(xué)提供了直觀的教具。對(duì)仿真電路實(shí)驗(yàn)和實(shí)際電路實(shí)驗(yàn)要取長(zhǎng)補(bǔ)短，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，只有合理使用仿真軟件，二者有機(jī)結(jié)合，才能最大程度的發(fā)揮仿真軟件的輔助功能，才能使模擬電子的教學(xué)取得最佳的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]馬曉琳，李永科.Multisim仿真教學(xué)在模電課程中的應(yīng)用與實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育，2013，22.

[2]文娟.《電工基礎(chǔ)》教學(xué)中嵌入EWB分析電路初探[J].職業(yè)時(shí)空，2011，5.

[3]張華.仿真技術(shù)在模擬電路中的應(yīng)用研究[D].山東師范大學(xué)，2011.