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虛擬仿真電子技術

時間:2022-05-03 07:59:02

開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇虛擬仿真電子技術,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。

虛擬仿真電子技術

第1篇

1.電子技術課程的特征

電子技術是電氣類專業及自動化專業的主要課程,電子技術課程一般將自動化技術、電氣技術、電子技術三者融為一體,主要有以下幾個特征:(1)知識理論較深,波形變化復雜難以捉摸,教學模式單一,學生不易理解。(2)電子技術系統模式特征鮮明,波形變化、參數變化較為復雜,每個電路電子實驗項目獨立性強。(3)電子電路設計綜合性強,電子技術應用范圍廣,可開發操作案例非常完善。

2.虛擬仿真軟件的選擇

考慮到電子技術課程理論知識較深,系統模式化明顯,所以教學一般選用EWB虛擬仿真軟件,此軟件具有以下幾個特點:(1)EWB具有非常強大的模擬仿真能力,適合教學實踐仿真,學生易于學習操作,EWB運行簡單。(2)EWB軟件采用直觀的圖形界面,易于仿真實驗室工作平臺。(3)EWB也是一個非常專業的電子技術訓練工具,可以提供專業的門電氣系統模型,具有實物的所有數據與特征屬性,非常適合虛擬仿真模擬操作,并且節約經費,數據準確。

3.電子技術課程教學應用虛擬仿真的可靠性

隨著國家對教育事業的大力投入,眾多職業學校的教學設施以及環境都得到了改善,多媒體教學基本普及,許多學校也有了自己相應專業的實驗室及教學用室,計算機以及相應的虛擬仿真平臺也得到了普及,在日常教學課程中,教師可以通過虛擬仿真平臺來演示一些較難理解的知識,讓學生更好地觀測、理解這些知識點。虛擬仿真平臺的大力發展和普及取決于計算機技術、多媒體技術的高速發展,職業學校紛紛設立自己的電子技術類專業實驗室,安裝不同的先進的虛擬仿真平臺,學生在下課時也可去多媒體教室進行軟件學習,這讓教學不僅能在課堂上實現,課下也可以讓學生進行相關學習,提升了教學質量和效果。

二、虛擬仿真技術在電子技術課程教學中的應用

1.在電子技術課程教學中應用虛擬仿真教學

以往的電子技術課程教學中,教師由于電子技術專業實驗室及設備的缺乏,無法將理論知識與實踐實驗相結合進行教學,只能將傳統系統教學分為理論知識教學和實驗教學兩部分。但在純理論知識的教學中,教師很難將一些較難理解知識公式教給學生,學生也難以理解。若通過演示實驗,會占據大部分課程時間,如果能將虛擬仿真技術引入到教學課堂,將大大減少教學用時,也會告別傳統教學模式,讓學生跟著教師在虛擬仿真平臺上進行實驗,使學生更簡潔地理解相應的理論知識,提升學生學習電子技術課程的積極性。

2.改革電子技術課程教學,增加虛擬仿真實驗

在一般職業學校中,電子技術專業教學多注重實踐操作,但若學生沒有很好地掌握理論知識,就很難操作好一些相關的實驗,電子技術專業課程需要將理論知識與實驗相結合才能完善教學。這就需要應用虛擬仿真平臺,既可以讓教師引導學生用實驗來理解理論知識,也能讓學生自主進行相關虛擬仿真實驗的探索,來提升學生對電子技術的熱情和設計創作水平。

三、總結

第2篇

【關鍵詞】虛擬仿真技術;職校教育;電子技術教學

隨著科學技術的飛速發展,電子技術在企業中得到了廣泛應用,這對電子技術教育工作提出了更高要求。而職校電子技術課程作為培養學生電子技術實踐操作能力的重要途徑,直接關乎學生的未來發展。然而,傳統的電子技術已經無法滿足新形勢下的職校教育需求,所以創新其應用策略刻不容緩,以便不斷提升職校電子技術教學有效性。

1.引入虛擬仿真技術,激發學習興趣

在當前的職校電子技術課程教學中,教師大都注重理論知識的講解,卻忽視了實踐指導在提升學生電子技術操作能力方面的積極作用。但是單純地講解電子技術方面的公式、原理等理論知識,職校學生很容易感覺到枯燥、乏味,并會逐步產生厭學情緒,以至于無法促進學生投入到電子技術教學活動中來。而此時如果教師可以在課堂教學中引入虛擬仿真技術,則可以徹底打破傳統單一教學模式的束縛,增強學生的實踐動手操作體驗。與此同時,在學生的實踐操作過程中,學生也更加容易獲取更多的教學知識,并可以借助學生的實踐教學來逐步形成科學的思維和創新意識。而借助虛擬仿真技術的合理運用,學生可以更好地進行電子電路的實驗和操作方面的教學,從而借助實踐操作來幫助學生更好地了解相關的理論知識,提升他們的實踐操作能力。

為了進一步提升職校電子技術課程教學有效性,教師需要結合實際情況來開展理論知識方面的教學,以便深化學生對于電子技術課程方面理論知識的理解和認識,以為后續的理論教學和實踐教學工作奠定扎實基礎。但是如果教師只是一味地借助實驗操作的方式來開展教學,那么就會浪費材料和時間。而此時如果可以合理運用虛擬仿真技術,那么可以借助多媒體等信心技術軟件來將那些抽象的理論教學知識以更加直觀、生動地方式展示給學生,從而可以深化學生對于職校技術課程教學知識的理解和認識,增強學生的學習效果。例如,在講解“放大電路”這部分教學內容的時候,授課教師可以采用虛擬仿真技術來引導學生探究教材上有關共射極放大電路的三種組態,深化學生對于放大電路方面知識的理解和認識,提升學生的學習效果。

2.創設仿真電子實驗,增強操作能力

在職校電子技術課程教學中,為了檢驗虛擬仿真技術引入的教學效果,必須要借助實驗開展來進行檢驗。因此,在引入虛擬仿真技術的時候,教師可以通過電子電路的實驗操作來幫助學生在模擬場景中去驗證相關理論知識的科學性和合理性,同時也可以使職校學生更好地體驗電子技術學習的魅力,提升學生的實踐操作能力。但是必須要結合實際的教學內容或者實驗知識等方面的知識來合理開展仿真實驗,以便可以更好地開展電子技術課程教學。此外,在職校電子技術課程教學中,授課教師需要結合職校電子技術課程教學的特點以及學生學習需求和性格特征來對現有的教學方式和活動進行改進和創新,以便切實將虛擬仿真技術引入到中職電子技術課程教學中來,不斷提升學生的動手實踐操作能力。

例如,在講解《彩色電視機原理與維修》這部分教學內容的時候,授課教師可以先借助多媒體等信息技術軟件來為學生展示電視機從上世紀七十年代末到今天的發展歷程,同時還要為學生講解全球彩色電視市場的現有特點。實際上,彩色電視機和學生的生活之間具有緊密聯系,其是生活中經常接觸的一種事物,所以授課教師在開展這部分知識授課的時候,結合生活實際來為學生創設一些富有啟發性的教學問題。比如:“你家中所用電視機是哪種型號呢?有什么功能呢?”等,以便借此來充分加強師生互動。此外,授課教師還可以借助多媒體等信息技術軟件來為學生展示一個立體化的電視機模型,使學生借助真實的模型來了解彩色電視機的整體結構及其構成部件,同時還可以組織學生進行自主實驗操作來完成有關電視機零件的整合操作,從而可以提升學生的動手操作能力。

3.開展虛擬項目實驗,提升綜合素養

第3篇

隨著電子技術的快速發展,早期的數字電子技術實驗教學不再適應時代的發展,EDA技術逐漸在數字電子實驗中被引用。本文通過對EDA技術含義、框架的闡述,分析其在數字電子技術實驗中運用的意義,并為EDA技術在數字電子技術實驗中的具體運用提供策略指導。

【關鍵詞】EDA技術;數字電子技術實驗;運用

數字電子技術是各類院校中電子信息專業開設的一門必修課,具有很強的理論性和實踐性。高校數字電子技術實驗的教學環境和形勢發生了深刻的變化,傳統的數字電子技術實驗教學在很多方面跟不上現代教育形勢的發展,是現代化教育和人才培養的阻力。本文對EDA技術在數字電子技術實驗中的運用進行具體分析。

1EDA技術含義

EDA技術又叫電子設計自動化技術,是在電子電路技術和CAD技術結合的基礎上發展起來的一門新興的技術,主要借助計算機軟件進行實驗教學。具體可以從以下幾個方面描述:EDA技術是以大規模可編程器件作為設計載體,以硬件描述語言為系統邏輯描述的主要方式,以計算機、大規模的可編程器件開發軟件及實驗系統為設計工具,通過有關軟件的開發,自動實現用軟件的方式設計電子硬件系統的一門技術。

2EDA技術的實驗構架

現階段國內開發出的虛擬實驗臺能夠實現數字電子技術實驗,EDA技術賦予了虛擬實驗豐富的內容,能夠實現在操作中的電子模擬實驗。

2.1虛擬數字電子技術實驗構架

虛擬數字電子技術實驗平臺包含兩部分:①實驗仿真功能模塊,這種模塊屬于以EDA為基礎的學習平臺;②虛擬實驗平臺,這種實驗平臺主要是對實驗平臺信息的管理和功能評估。

2.2虛擬數字電子技術各模塊構建

虛擬數字電子技術實驗平臺仿真功能包括以下四部分:項目信息采集、基礎教育、虛擬實驗開展以及實驗結果后期處理。虛擬數字電子技術的基礎學習包括四個元素:軟件編程語言學習、EDA工具、實驗儀器使用說明以及理論知識儲備。通過在局域網對完整數字實驗設計案例的下載,能夠獲得詳細的設計思路、系統的重要技術,從而提升技術水平。管理模塊主要包絡實驗項目審批、實驗內容、實驗信息匯總管理和實驗項目進度跟蹤四個部分。

3EDA技術設計流程

EDA技術設計流程主要體現在以下幾個方面:①設計輸入。由于電子和電路設計是不同源文件構成的,因此,電子、電路的設計文件可以生成圖像,也可以生成文本。②設計綜合。在EDA技術綜合設計中,其應用的是軟件和硬件結合的方式,能夠利用綜合器、通過將軟件轉化為硬件的形式,實現源文化的統一。③設計適配。EDA技術主要采用的是FPGA布局的方法進行適配設計,這種設計能夠將文件進行統一,之后按照目標實現邏輯的映射,對底層的硬件進行配置。在適配之后實現對時序的仿真,從而便于各類文件的下載。④仿真設計。仿真設計是在對編程軟件下載之后,利用EDA軟件分析對適配結果進行分析,之后將分析的結果形成仿真。⑤編程下載。編程下載主要是將模擬和仿真確定的實驗思路利用適配方法,將下載的文件運用電纜線連接到器件上,從而實現對硬件的調制,及時更改錯誤編程。

4EDA技術的實踐教學案例

EDA技術實驗分為驗證型、設計型和創新型三種,基于EDA技術的數字電子技術實驗教學的思路明確,能夠避免大量不必要的重復工作,本文以具體的實驗教學案例分析EDA技術的優越性。

4.1全加器驗證型實驗

全加器驗證型實驗主要采取的原理圖編輯輸入方式,實驗目的在于了解QuartusⅡ軟件,了解EDA技術實現的流程,最終成功對電路功能的實現進行檢驗。主要實驗步驟為:原理圖編輯輸入、編譯、功能仿真、時序仿真、引腳配置以及編程下載。

4.2數字電子時鐘的設計型實驗

數字電子時鐘的設計型實驗的電路設計形式多樣,存在多個設計方案,比如可以采取原理圖編輯輸入法進行設計、也可以運用74HC161、74HC163等芯片進行設計,還可以通過VHDL或VerilogHDL編寫相應的代碼進行設計,在設計中需要注意的是對扳極測試中參數的改寫,要著重讓學生感受E-DA技術實驗的自由,從而實現電子設計自動化和智能化。

5總結

EDA技術在數字電子技術中的應用效果較為明顯,將其應用到數字電子技術教學中能夠讓學生感受到模擬實驗,加強學生對實驗過程的了解,從而更深刻的理解電路原理,提升學習的積極性。

參考文獻

[1]王彩鳳,胡波,李衛兵,杜玉杰.EDA技術在數字電子技術實驗中的應用[J].實驗科學與技術,2011,01:4~6+110.

[2]周小仨.EDA技術在數字電子技術實驗中的應用[J].電子制作,2014,15:27~28.

第4篇

關鍵詞:仿真軟件 模擬電子技術 虛擬實驗平臺 應用

電子課程教學是以理論課教學、課程實驗和課程設計等教學環節構成。我們在教學實踐過程中,如果結合理論教學的進程,利用仿真軟件在計算機上進行模擬電子電路實驗和電路設計的仿真,作為教學的補充,既幫助學生更好地理解電子技術的理論知識,又能確保課程實驗電路參數的正確性,還為設計者免去了重復“制作―修改―再制作―再修改”的重復勞動,可以取得良好的教學效果。實踐證明,這種教學、設計手段的運用,有助于增強學生感性認識,培養學生創新能力、計算機應用能力和實際動手能力。我現介紹我院將仿真軟件應用于模擬電子技術課程教學中的實際做法。

1.將虛擬仿真引入課堂,進行演示實驗,提高課堂教學效率

過去主要是理論課教學,過于注重原理分析、公式推導,學生聽起來枯燥無味,難于理解。為了提高教學效率,需要配合演示實驗。但準備演示實驗,需要花費較多時間;將多種儀器搬到教室,使用不便;演示操作過程,會占用過多時間,影響教學進度。

現在我們將仿真軟件的虛擬實驗功能引進課堂,在講解理論的同時,利用多媒體同步演示,顯示實驗結果,使一些抽象的概念形象化、直觀化、簡單化,彌補了理論上的抽象性。下面是我們具體應用仿真軟件來仿真的兩個實例。

在模擬電路中講授三極管共發射極放大電路時,三極管具有放大和反相的作用,學生理解起來非常困難。我們利用EWB仿真軟件來仿真電路的實際效果。學生先有了感性認識后,理論的講解聽起來就更輕松了,其仿真圖形如圖1所示。從圖形中可以看出,輸入信號的正半周,在輸出端放大的同時,還存在著失真。

在模擬電路中講授振蕩電路的起振時,通過電路的正反饋作用,輸出信號就會逐漸由小變大,當振蕩幅度增大到一定的程度后,由于三極管的限幅作用,最后使得輸出的波形穩定。學生很難理解,用現有的儀器根本就不能顯示出起振的波形來,現在利用Protel仿真顯示出波形(圖2),振蕩器起振的過程非常直觀,還能看出這種振蕩電路的波形存在較大的失真,但振蕩波形較穩定。如果對波形失真要求較高,則需要采用改進型號振蕩電路,即克拉潑或者西勒振蕩電路。這種教學模式生動活潑,學生自始至終保持著極高的學習興趣,加深了理解和記憶,有效地提高了課堂教學效率。

2.開設仿真實驗,改革實驗教學方法,提高實驗教學質量

電子技術課是一門實踐性很強的課程,理論學習必須緊密地與實踐結合起來。以往,實踐環節主要是上實驗課,實驗內容多為驗證性實驗,設計性、綜合性實驗較少。

我們的做法:在學習模擬電子技術的過程中,抽幾節課講解仿真軟件的使用方法。在電子技術實驗課之前,學生必須先將電路進行仿真,得到實驗結果以后,再進行實際的安裝、焊接、調試。學生做實驗的興趣提高,信心加強,實驗教學質量大大提高,特別是在設計性實驗中,可以隨時修改元件參數,并能馬上獲得仿真結果,直到滿足電路設計要求。學生可提出各種設計方案,從而大大提高了分析問題、解決問題的能力,激發了他們的創新意識,也大大提高了學生電子電路的設計水平。這樣很好地解決了原來設計電路的缺陷:先設計出電路,買回元件后,在面包板或印制電路板上安裝調試,需要連接很多的電位器,當調試好以后,必須重新買元件,重新安裝調試,將損耗浪費大量的電子元器件。

3.虛擬仿真在課程設計實踐環節中的應用

對于課程設計,我們的做法:將模擬電子技術的內容分成幾個單元,每一個單元搞一個課程設計。第一次在老師的帶領下,講電路設計的步驟,完成課程設計。上完下一個單元電路以后,老師布置一個課程設計題目,學生自己查找資料,自己設計好電路以后,交給老師檢查,在檢查學生設計方案時,要求學生陳述自己的設計思路,學生在講述的過程中就會進行再次思維。這種虛實結合的方法,既發揮了虛擬實驗高效、經濟的長處,又培養了學生電子制作的能力、分析問題和解決問題的能力。

4.虛擬實驗應注意的問題

雖然采用虛擬仿真輔助教學,改善了教學手段,豐富了教學內容,也能更形象生動地將難于理解的知識用仿真的形式表現出來,也更能激發出學生設計電路的創新意識。但如果完全用虛擬實驗取代實物實驗,就只會在電腦上仿真,學生對真實元器件的封裝、檢測等認知程度大大降低,對使用儀器的操作能力大大削弱,缺少對實際電子產品設計的布局能力、布線能力、安裝調試能力。為了避免其弊端,使之與傳統的教學相得益彰,融于一體,更好地為現代教學服務,我們采用虛實結合的方式,一方面強調仿真實驗對教學的輔助作用,另一方面認識到實際動手能力的重要性,兩者相輔相成,有機結合。既合理安排仿真實驗課時,主要以學生課后自己上機實驗為主,課堂上進行實際電路的安裝調試工作;又精心選擇仿真實驗課題,為學生提供科學、合理的仿真實驗題目,讓學生通過實驗,掌握知識,提高興趣。還讓學生做一些設計性的實驗,自己設計、制作安裝調試,使虛擬仿真實驗變成看得見摸得著的電子產品。

總之,將仿真技術應用于教學中,不僅可以把許多抽象和難以理解的內容變得生動有趣,動態地演示一些現象,化難為易,而且能模擬一些用語言難以清楚表述的,以及現實實驗不易進行的內容。它不僅提高了教學質量,改善了教學手段,豐富了教學內容,提高了課堂教學效率,而且對于培養學生的自主能力、創新能力、分析和解決問題的能力都起到了潛移默化的作用。當然,也要注意仿真教學的輔助作用和實際工程能力的重要性,兩者必須相輔相成,相互結合,而不能以仿真來完全代替實際操作訓練。

參考文獻:

[1]王正謀主編.Protel99se電路設計與仿真技術[M].福建科學技術出版社,2005-1.

第5篇

【關鍵詞】信息技術;電子技術課程;整合;教學設計

從適應信息社會對人才的要求、電子技術的快速發展和電子企業對電子專業人才的要求等方面來看,研究信息技術與電子技術課程的整合是具有實際意義的。本研究試圖在教育學、心理學、教育技術學等教育理論和學習理論的指導下,來研究信息技術與電子技術課程的整合。

一、信息技術與電子技術課程整合的目標

信息技術與電子技術課程整合的目標是建設數字化的教育環境,推進教育的信息化進程,促進學校教學方式的根本性變革,培養學生實現信息技術環境下的創新精神和實踐能力的素質教育與創新教育。

具體來說:①提高學習的效果和效率;②培養學生良好的信息素養;③培養學生終生學習的能力。

二、信息技術與電子技術課程整合的教學設計

1.教學模式

信息技術與電子技術課程整合,在虛擬逼真的實驗環境中,電子技術課程以問題——探究型教學模式為核心,通過文字、圖片、動畫、視頻、課件等方法手段把實驗內容或實驗現象以一個個問題的形式呈現出來,學生在分析問題的基礎上,根據個人的歷史知識經驗和個人情感等因素,充分發揮自己的主動性和積極性,從問題出發,有目的、有選擇地對教學資源庫中的教學資源進行搜集、分析、整理、組合,從而建立自己的學習資源庫;然后設計出解決問題的方法或方案,并在實驗室進行相應的實驗驗證,獲得相關的數據或答案,以驗證自己的方法或方案是否正確。

2.教學環境的創設

當前隨著以多媒體計算機為核心的信息傳播系統的應用,為創設理想的學習環境提供了有力的保障。

(1)硬件環境。數字化硬件環境建設主要是建設能支持信息技術應用于電子技術課程教學過程中的硬件設施,包括各種教學媒體,校園服務設施,各種配套的教學、管理、實驗實施等。

(2)軟件環境。在硬件環境的基礎上,利用多媒體技術、互聯網技術、虛擬仿真技術等在校園網上建立具有開放性的虛擬電子技術平臺。此虛擬電子技術平臺不但能實現教學管理和電子實驗,而且能夠給學生提供多種學習和探索的工具、交流渠道、信息資源等。

3.實驗內容

(1)組織形式:電子技術課程教學內容的組織應該遵循充分發揮學生的主動性、以學生為中心的原則進行,教學內容以知識點的形式進行組織,每個知識點以問題或任務的形式呈現,將知識點所需要的各種資料及建議性的學習方法等信息附加在其后。這些內容的有機組合能促使學生將原有的知識與將要學習的內容建立橫向和縱向的聯系,有利于學生知識的建構,有利于學生在不同的情境下去應用他們所學的知識。

(2)實驗類型:為了充分發揮學生的主動性,培養學生的綜合實驗能力,更好地適應信息技術與電子技術課程整合的教學模式,把電子技術分為兩種類型:基礎實驗和設計實驗。基礎實驗的目的是鞏固學生的專業理論和知識基礎,訓練學生的基本技能和基本專業素質,為綜合實驗打好基礎。設計實驗的目的是提高學生的專業興趣,培養和訓練學生分析問題與解決問題的能力,提高學生的專業素質和職業能力,培養學生信息的搜集、分析、整理、應用等信息素養。

4.實驗方法

實驗方法分為真實實驗和虛擬仿真實驗。真實實驗是在以信息技術為基礎的虛擬電子技術平臺的電子技術中,以學生為實驗教學主體,從解決“問題”出發,學生按照自己為解決問題設計的方案、設想或猜測等設計出的實驗方案,在真實的實驗環境中,使用真實的實驗儀器設備和電子原器件等建立實驗電路進行實驗,以驗證方案的設計、設想或猜測,最終達到解決問題的目的。虛擬仿真實驗是在以信息技術為基礎的虛擬電子技術平臺的電子技術中,以學生為實驗教學主體,從解決“問題”出發,學生按照自己為解決問題設計的方案、設想或猜測等設計出的實驗方案,在網絡環境下,由虛擬仿真技術生成的一類適于進行虛擬實驗的實驗系統中,包括相應的實驗環境、有關的實驗儀器設備、實驗對象和實驗信息資源,學生利用相應的虛擬實驗資源建立實驗電路進行實驗,以驗證方案的設計、設想或猜測,最終達到解決問題的目的。由于虛擬仿真實驗學生只要在虛擬仿真實驗系統中利用系統提供的實驗資源建立實驗電路即可進行實驗,不受現實器件和儀器設備的約束,省去了器件的購買、電路的制作與調試等時間,不必擔心器件與儀器設備的損壞,縮短了實驗周期,降低了實驗費用和損耗,大大提高了電子技術的效率。

5.教學的調查與反饋

教師要定期對學生就電子技術課程教學相關內容進行問卷調查,以了解學生的學習情況和教學過程,了解電子技術課程教學的優點與不足,為電子技術課程的教學改進提供參考和有效的數據。教師也可以隨機抽取部分學生,就學生上交的實驗報告或電子產品設計的相關內容進行提問,以確認和了解學生的學習情況和效果,以便進一步改進電子技術課程的教學。

參考文獻:

[1]何克抗、李文光.教育技術學[M].北京師范大學出版社,2002。

第6篇

關鍵詞:電子技術基礎;仿真軟件;虛擬實驗平臺

電子技術基礎課程是一門實踐性很強的專業技術基礎課,該課程教學是以理論課教學、課程實驗和課程實踐等教學環節構成。計算機仿真技術能把復雜事物簡化、變抽象為具體、微觀的事物放大、宏觀事物縮小,縮短時空距離。在教學實踐過程中,結合理論教學的進程,利用Multisim,Protel 99 SE,EWB,PSPICE,SystemView等仿真軟件輔以生動的仿真演示,作為教學的補充,為傳統的教學注入活力。這一方法實現了理論講解和驗證的同步進行,能增強教學的直觀性與靈活性,使一些抽象的概念形象化、直觀化、簡單化,彌補了理論上的抽象性,可以提高課堂教學效率,取得良好的教學效果。

一、利用計算機仿真環境激發學生的學習興趣

電子課程課本內容過于理論化,過于注重原理分析、公式推導,理論課教學學生聽起來枯燥無味,難于理解,對該課程缺乏學習動力和熱情。利用計算機仿真作為教學載體,可以很好地解決學生的學習興趣問題。

利用Multisim 7電路設計仿真軟件輔助教學后,在講解電路原理的同時,可穿插Multisim 7軟件對電路進行仿真。如在單級共射極放大器電路教學中,在講解完基本電路原理后,利用Multisim 7軟件對此電路進行仿真演示。先用Multisim 7軟件模擬連接電路,確定電路中的各元器件參數,使用Multisim 7軟件虛擬儀器進行在線測量,再對照電路設計要求更改相關元件參數,觀察所得的變化,最后與理論計算進行對比。這樣就將理論上枯燥而不易理解的教學內容形象地展現在學生面前。在整個教學過程中,學生自始至終都保持極高的學習興趣。

在學習電子技術基礎的過程中,抽幾節課講解仿真軟件的使用方法。結合教師在課堂上的演示,學生首先學會Multisim 7軟件的基本操作。運用Multisim 7軟件,學生可以在較短時間內完成各類模擬電路、數字電路的原理驗證性實驗。使用虛擬測試儀器對電路進行仿真實驗如同置身于實驗室使用真實儀器測試電路。由于在電子技術基礎理論教學引入了虛擬的電子實驗,使課堂教學情境化,增強了教學的直觀性、形象性、生動性和時效性,激發了學生的學習興趣。

二、利用虛擬仿真彌補演示實驗的不足,提高課堂教學效率

電子技術基礎課程中許多概念和原理經常是通過實驗來幫助學生加以理解。實物演示方法雖然有直觀、生動、真實的特點,但演示準備工作量大,不便觀察。教學演示的內容一旦確定,其可變性很小,靈活性差。并且有些現象在傳統的演示實驗中是無法展示的,很難達到理想的教學效果,因此可以借助于虛擬仿真實驗。將仿真技術應用于教學中,能模擬一些用語言難以清楚表述的和現實實驗不易進行的內容。

例如,利用Protel 99 SE軟件仿真顯示出波形,振蕩器起振的過程非常直觀,還能看出這種振蕩電路的波形存在較大的失真,但振蕩波形較穩定。如果對波形失真要求較高,則需要采用改進型號振蕩電路,即克拉潑或者西勒振蕩電路。這種教學模式生動活潑,學生自始至終保持著極高的學習興趣,加深了理解和記憶,有效提高了課堂教學效率。

三、利用仿真實驗,突破教學難關,增強教學效果

將仿真技術應用于教學中,可以把許多抽象和難以理解的內容變得生動有趣,動態地演示一些現象,化難為易,使教學中的難點、重點變得一目了然,便于學習者觀察與思維,從而更好地理解和掌握所學知識,有效地實現精講,突出重點,突破難點。

課堂上教師可以根據講課需要,運行Multisim 7軟件,模擬各種實驗,并根據需要隨意控制,使“實驗結果”反復重現,使實驗演示與教師的講解同步進行;通過屏幕的展示,使一些抽象的概念形象化,將一些學習方法以動態方式圖解。這樣的教學模式生動活潑,調動了學生的學習積極性,幫助學生正確理解概念,掌握知識,提高了課堂教學效率。例如利用Multisim 7軟件對負反饋放大器進行輔助仿真教學。反饋不僅是改善放大電路性能的重要手段,而且也是電子技術和自動調節原理中的一個基本概念。在放大電路中引入電壓串聯負反,會導致電壓放大倍數下降,但輸出電壓的穩定性提高,非線性失真減少,通頻帶展寬,輸入電阻增加,輸出電阻減少。借助于Multisim7軟件對電壓串聯負反饋放大電路進行仿真實驗來驗證這些影響,得出與理論相符合的結果,以利于課堂教學的成功進行。

四、虛實結合,增加實踐環節

電子技術課程是一門實踐性很強的專業基礎課程,理論學習必須緊密地與實踐結合起來。在電子技術實踐課之前,學生先利用仿真軟件將電路進行仿真,得到實驗結果以后,再進行實際的安裝、焊接、調試。學生做實驗的興趣提高,信心加強,實驗教學質量大大提高,在仿真軟件中,可以隨時修改元件參數,并能馬上獲得仿真結果。使教師、學生感覺到自己置身于特殊的教與學的環境之中, 從而產生親臨真實電子技術基礎環境的感受和體驗。Muhisim 7軟件還提供了故障設置功能,實驗時,學生可以兩人為一組,互設故障,然后通過仿真結果進行故障分析,最后排除。這樣,學生能初步學習電路的故障分析,大大提高了學習興趣和實際動手能力。學生可提出各種設計方案,從而大大提高了分析問題、解決問題的能力,激發了他們的創新意識,也大大提高了學生電子技術基礎的設計水平。

例如在典型的互補對稱式推挽OTL功率放大電路的實踐中,先在Multisim7軟件中繪制仿真電路,運行仿真電路,通過數字萬用表和示波器觀察輸出結果。若結果不符合設計要求,則需修改電路再對電路進行仿真調試,直到符合要求為止,并輸出Protel格式網絡表文件。再應用Protel 99 SE 軟件載入網絡表,將元件封裝形式修改為Protel形式的元件封裝,設計PCB布線圖。然后,根據布線圖制作印刷電路板,并進行實物安裝與調試。制作成功時的成就感激發了學生的學習熱情,讓學生有目的、有針對性地學習相關理論知識。通過相應的電子制作,在實踐中鞏固所學理論,并能用理論知識解決制作中遇到的問題,達到較好掌握理論知識與實踐技能的目的。

(作者單位:恩平市中等職業技術學校)

參考文獻:

第7篇

關鍵詞:電力電子技術;虛擬交互;教學系統

中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)11-0067-02

“電力電子技術”既是一門重要的專業基礎課,也是一門實用性和實踐性較強的課程。教學內容以電力電子電路為主線,以波形與相位分析方法(波形分析法)貫穿始終,通過分析各類電力電子器件的通斷情況來理解整流、逆變、斬波等典型電路的工作原理,從而繪制出電路在不同負載作用下各參考點的電流、電壓波形。“電力電子技術”課程的內容較為抽象,理解起來比較困難。教學過程中,理論講解、實驗驗證是兩個必經環節。理論講解中,由于電路類型多,不管是晶閘管觸發控制角變化控制(相控),還是全控型器件高頻率通斷控制(斬控),單相電路比較容易,對于三相電路,學員普遍認為較難理解。而實驗可以驗證理論,加深學員的理解,因此應開設一些相關的實驗課程。做實驗時,幾乎所有的電路和系統都是封閉式的,多數僅用掛件或實驗箱來完成實驗。實驗過程中,學員幾乎是機械式連線、讀取實驗數據,記錄實驗數據和波形,即使不了解電路的工作原理,只要連線正確、實驗儀器完好即可完成實驗,但是如果設備或連線有問題,就會使實驗結果與理論分析不符甚至出現異常現象,導致學員不能獨立分析、解決問題,排除故障。

針對“電力電子技術”課程在教學和實驗中出現的問題,設計了一個電機類課程虛擬交互教學系統。該系統能夠變抽象為具體,變枯燥為生動,形象直觀地進行教學,有助于激發學員的學習興趣,提高教學質量。該系統基于VB和MATLAB的接口編程,可以通過友好的系統界面,運行相應的Simulink仿真模型。該系統不僅可以實時觀察電路中任意參考點的電壓、電流波形,還可以實現交互操作,實時改變電路參數,從而加深學員對電路的理解;對于學員日后提高工程應用和科研水平,掌握現代工程設計和實驗方法――計算機仿真技術很有幫助。該系統不僅可以用于輔助教員進行理論講解,加深學員理解,還可以用于學員做實驗前熟悉實驗項目,掌握實驗原理。實踐證明,采用該系統可以較好地適應教員教學和學員學習的需要。

一、虛擬交互教學系統設計

虛擬交互教學系統設計的思路是:利用MATLAB構建仿真模型,使用VB搭建界面,VB調用仿真模型,實現一個可以調用仿真模型的虛擬交互教學系統。

1.MATLAB/Simulink簡介

MATLAB是矩陣實驗室(Matrix Laboratory)的簡稱。其除具備卓越的數值計算能力外,還具備專業水平的符號計算、文字處理、可視化建模仿真和實時控制等功能。Simulink是MATLAB軟件下的一個附加組件,是用來對動態系統進行建模、仿真和分析的MATLAB軟件包,為用戶提供了一個圖形化的用戶界面(GUI)。建立系統模型時依托圖形界面,利用鼠標單擊和拖拉方式構建仿真模型,像用鉛筆在紙上繪制系統的方框圖一樣簡單。

2.常用電力電子電路模塊庫

(1)電力電子元件庫(POWER ELECTRONICS)。電力電子元件庫是Simulink的SIMPOWERSYSTEMS模塊庫中重要的元件庫,包括IDEAL SWITCH功能模塊和IGBT功能模塊,涵蓋了絕大多數電路所需的開關元件,如晶體二極管,IGBT,MOSFET,THYRISTOR,理想開關,THREE-LEVEL BRIDGE和UNIVERSAL BRIDGE等。

(2)線路元件庫(ELEMENTS)。線路元件庫也是Simulink的SIMPOWERSYSTEMS模塊庫中重要的元件庫,包括BREAKER功能模塊和LINEAR TRANSFORMER功能模塊,涵蓋了絕大多數電路所需的元器件,如電阻器、電容器、輸電線、變壓器、斷路器等。

3.電力電子電路仿真

(1)建立仿真模型。以三相橋式全控整流電路為例,建立仿真模型,使用模型庫的三相橋(Universal Bridge)和同步6脈沖觸發器(Synchronized 6-Pulse Generator)集成模塊,如圖1所示。

(2)設置模型參數。以阻感負載為例,設置模型參數。一是三相電壓源參數設置:電壓峰值為100V,頻率為50Hz。二是三相晶閘管整流器參數設置:使用默認值。三是RLC負載參數設置:R的值為45Ω,L的值為1,C的值為inf。四是6脈沖發生器設置:頻率為50Hz,脈沖寬度取1°,選擇雙脈沖觸發方式。將其第五個輸入端(Block)置“0”,此時有脈沖輸出。如果置“1”,則沒有脈沖輸出。五是觸發角設置:α設為30°。

(3)仿真結果。圖2為三相橋式全控整流電路仿真結果,可觀察輸出電壓、輸出電流、晶閘管兩端電壓等多個波形,并且可以通過改變α角,觀察以上波形,由此加深對于電路的理解。

4.VB簡介及應用

(1)VB簡介。Visual Basic(簡稱VB)是美國微軟公司推出的Microsoft Visual Studio可視化開發工具套件中的一個組件,是在Quick BASIC基礎上,為開發Windows應用程序而提供的強有力的開發工具,是一種具有良好的圖形用戶界面(Graphic User Interface,簡稱GUI)的程序設計語言。該系統采用VB和MATLAB的接口編程,通過友好的系統界面,運行相應的Simulink仿真模型。

(2)界面制作。用VB開發的“實驗內容和步驟”窗體中包含多個運行按鈕,這些按鈕是根據電路帶不同類型的負載而設置的,當單擊任一個運行按鈕時,都會調用相應的Simulink模型窗口進行仿真。要實現這一功能,就需要在運行按鈕的單擊事件中輸入相應的代碼。以第一個運行按鈕(Commandl)為例,介紹代碼的編寫過程即VB和MATLAB的接口編程的實現。雙擊Commandl,進入代碼編寫窗口,在PrivateSub Commandl―Click0中寫入如下代碼:

其中,fz是一個后綴為mdl的模型文件,就是仿真模型的名稱。該文件路徑是可以指定的,但須在MATLAB中將該文件路徑設置為搜索路徑,否則無法調用該文件。

輸入以上代碼,即可調用程序。但是在VB調用仿真模型時,只是彈出一下,馬上就結束。因此,為了使調用的程序不結束,可使用如下代碼:

以上兩行代碼,第一行代表可以開始運行仿真,第二行代表暫停仿真。當程序運行至第二行時,仿真界面將停住,此時即可對模型進行相應的操作,與在MATLAB中操作方法類似。圖3是編程截圖。

二、虛擬交互教學系統實現

為了使整個虛擬交互教學系統正常運行,必須把用VB完成的界面設計和用MATLAB實現的仿真模型連接起來,也就是VB和MATLAB的接口編程。本交互系統中VB和MATLAB的動態數據交換(DDE)采用的是客戶端/服務器(c/s)模式,VB作為客戶端,MATLAB作為服務器。而接口編程方法中的ActiveX技術正適合于這種模式,并且實現起來比較方便,因此采用ActiveX技術實現VB和MATLAB的接口編程。系統主要包括主界面和調用界面,進入調用界面后,就相當于在MATLAB環境中操作。

1.主界面

虛擬交互教學系統標題為“電機類課程虛擬交互系統”,主界面有兩個按鈕,即“進入系統”和“退出系統”,如圖4所示。

2.調用界面

進入系統后,出現調用界面。本界面主要是進入相應仿真模型,共有9個仿真模型。本界面具有可添加性,可以根據自己的需要制作仿真模型并添加到系統中,對系統進行完善。

三、結論

本虛擬交互教學系統具有界面友好性和開放性兩個特點。友好性體現為交互系統界面友好,可以完成對仿真模型的調用。調用仿真模型后,環境與在MATLAB中相同,可以對模型進行仿真操作。開放性體現為可實時修改模塊中的參數,甚至根據需要可以添加模塊和模型。教員在完成理論講解后,可使用本系統對所講解的電路進行仿真,使學員可以實時觀察電力電子電路中任意參考點的電壓、電流波形,還可以實現交互操作,實時改變電路參數,加深學員對電路的理解。另外,將該系統進行適度開放后,學員不僅可以親自對教員所講電路進行仿真,還可以自己構造仿真模型(添加代碼只需要改動模型文件名稱即可)并添加到系統中,完善整個系統。由于時間關系,系統中僅僅囊括了“電力電子技術”課程部分電路的仿真,未包含其他復雜的電路和“電力電子技術”課程中電機調速系統的內容。希望日后可以依靠教員和學員的努力完善此系統,從而更有利于教員的教學和學員的學習。

參考文獻:

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[6]孫秀梅,安劍.Visual Basic開放技術大全[M].北京:人民郵電出版社,2009.

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[10]李傳琪.電力電子技術計算機仿真實驗[M].北京:電子工業出版社,2006.

第8篇

電子技術基礎是高職院校電類專業的專業基礎課,通常采用理論+實驗的教學模式,理論課時所占比例較重,由于該課程在專業建設中占有舉足輕重的作用,因此在全國高等職業教育改革的浪潮中,在生源水平參差不齊的今天,很多學校都在致力于尋找更有利于學生學習的教學方法及教學手段。

1.1理論教學現狀分析

目前很多高職院校電類專業課都已經實現理實一體或教學做一體的教學模式,然而,基礎課和專業課的不同之處在于,基礎課知識點多,涵蓋面廣,以夯實學生的基礎知識為主要目標,授課過程以理論講授為主,實驗教學為輔。電子技術基礎課程包括模擬電子技術和數字電子技術兩大部分,主要知識點包括四種分立元件、二十余種集成元件及十多種常用電路。所授內容功能多,電路較復雜,以分析、計算為主,授課過程枯燥乏味、學生難以理解,目前這種占用大量課時的理論講授的授課方法(公式推導及計算)已經無法適應現在學生的學習狀態。

1.2理論教學存在的問題

電子技術基礎課程的授課特點是:高職院校電類專業較多,所有的電類專業開設電子技術基礎為專業基礎課,授課班級非常多,實驗場所有限,無法實現像專業課一樣實施教學做一體教學,學生在實驗室的時間有限,且開設實驗均為驗證性內容,以授課后進行知識驗證為主,學生無法在接觸新知識的第一時刻便理解并掌握所學知識并驗證甚至開拓思維,時效性受到嚴重的限制,如何使學生在接受理論教學的同時,又能實時的掌握該部分內容及其應用,是需要我們盡快地找到一種合適的方法來解決的問題。

2MultiSim9仿真軟件簡介

Multisim是由EWB(ElectricalWorkbench)發展而來,Multisim是一個完整的設計工具系統,有龐大的元件數據庫、完備的實驗儀器庫、完整的分析方法,界面易懂直觀,操作容易。Multisim9教育版(可漢化)具有20種虛擬仿真儀器儀表、19種分析方法以及強大豐富的元器件庫,完全滿足高職院校的學生在電子技術基礎課程的學習、設計、創新及實踐的要求。

3MultiSim9仿真軟件

在高職電子技術基礎理論教學過程中的應用將MultiSim9仿真軟件引入到電子技術基礎理論教學中,就可以將傳統的理論課堂演變為“教學做一體的實驗課堂”,Multisim9不僅可以代替實驗室中的多種儀器,而且可實現虛擬實驗室,即只要有一臺計算機并安裝軟件即可實現。下面以組合邏輯電路的設計為案例說明MultiSim9仿真軟件在高職電子技術基礎理論教學過程中的應用。

3.1理論知識

組合邏輯電路的設計主要介紹了組合邏輯電路的設計過程,即根據已知條件列出真值表,寫出邏輯函數表達式,化簡后畫出電路圖。

3.2MultiSim9仿真軟件

在授課過程中的應用設計題目:設計一個舉重成功判別電路。在舉重比賽中有三個裁判員,每一個裁判員控制一個開關,認為某個運動員試舉成功時,按下開關,認為某個運動員沒有成功時,不按開關。如果兩個或兩個以上的裁判認為成功,給出成功信號,否則給出失敗信號,現有與非門若干,請完成電路設計。

4小結

第9篇

Abstract: The microprocessor class is a professional course with very important practice in electric field, and is also a very abstract course, while traditional microprocessor class teaching form makes learning boring, teaching difficult. To solve this problem, and improve learning interest and teaching quality, based on the characteristics and advantages of virtual simulation software, the paper proposed applying the virtual simulation technology to the related links of teaching, and analyzed the promoting effect of virtual simulation software on microprocessor class teaching.

關鍵詞: 虛擬技術;微處理器;教學

Key words: virtual technology;MPU;teaching

中圖分類號:G434 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)33-0252-02

0 引言

隨著計算機技術、電子技術的不斷發展,為了提高生產效率和保證運行的安全性,各類微處理器已經被廣泛應用于我們生活中的多個領域,工業自動化流水線的檢測控制和數據處理,通信設施的網絡通訊和數據傳輸,家用電器的自動控制,汽車安全檢測保障系統,機器人,醫療等等。因此,目前大多數電類相關專業都開設了關于微處理器的相關課程,當然根據需要所學習的微處理器的型號不盡相同。

對于傳統的微處理器教學基本上都是以課堂理論教學為主,輔以相當課時的實驗操作。而微處理器的應用無論是硬件設計還是軟件設計都有很強綜合性和抽象性,其不僅涉及到對模擬電子技術、數字電子技術、傳感器檢測、控制等諸多基礎類課程的綜合應用,而且要在使用匯編語言、高級語言等進行軟件設計時具有良好的邏輯性、條理性、靈活性。這就使得微處理器類課程相對較為枯燥,難以理解,難教難學,“可學性”和“可授性”難以達到教學目標。因此,將虛擬軟件應用到微處理器類課程的教學當中,使微處理器對于學生是“看得見,摸得著”,讓學生在課堂中就能夠進行操作應用,不僅可以提高其學習興趣和主動性,而且能夠更好的掌握微處理器的應用開發技能。

1 虛擬仿真軟件

虛擬仿真技術的發展不僅使得電子設計類生產設計開發的成本得到大幅度的降低,而且開發設計周期大大縮短。虛擬技術的發展不僅對生產設計開發有著深遠的意義,而且有助于教學過程中對理論知識的理解和實踐。

目前電子設計類的虛擬仿真軟件有很多種,如Proteus、SPICE、EWB、Matlab、Protel等等,這些虛擬仿真軟件不僅具有大量的電子元器件庫,而且配備了較為齊全的虛擬儀器、儀表。通過使用這些虛擬仿真技術軟件在計算機中進行電子電路的仿真設計,不僅使得電路設計簡單方便,而且不需要進行實際的焊接,節省了設計時間,而且在使用相應的儀器儀表進行調試時不用擔心損壞,另外,通過虛擬軟件還可以進行多種電路分析,同時也可以進行PCB電路板的制作等。

1.1 Proteus仿真軟件 在諸多的虛擬仿真軟件中,英國Lab Center Electronics公司研發的Proteus軟件在開發微處理器系統方面具有獨特的優勢,其不僅具有模擬電子技術、數字電子技術、數模混合電子設計與仿真功能,更是目前世界上最先進的基于微處理器應用系統軟、硬件設計的仿真軟件。[1]其包含了51系列、PIC系列、ARM系列、AVR系列等多種類型的微處理器模型,而且還有多種傳感器和的前向通道和后向通道的芯片和控制執行機構模型,可滿足大多數控制、檢測等系統的設計仿真。

1.2 編程軟件 為了實現微處理器應用系統功能,不僅需要完成硬件的功能性、抗干擾性設計,而且還要完成軟件程序的邏輯性、功能性設計。目前常用的微處理器程序設計軟件有Wave、Keil、ICC、codevision、MPLAB等,其中keil C軟件是51系列微處理器使用最為普遍的,而AVR系列微處理使用的是ICC,PIC系列微處理使用的是MPLAB。

這些程序設計軟件很好的利用了Proteus軟件提供的第三方動態接口,兩者配合使用可使軟件程序設計、編譯、調試與硬件系統仿真完美的進行結合,形成功能強大的微處理器仿真平臺。[2]

2 教學應用和影響

2.1 課堂教學 傳統的微處理器類課程教學偏重于理論講解,學生除了少數的實驗學時能認識真正的芯片、電路以及簡單的程序驗證外,很少能夠親身體會電路設計和程序編寫。這就使得在學習過程比較枯燥,難于理解。而且由于教師在傳授相關知識的過程中無法以實際微處理器為例進行演示,看不到實際效果,也使得教授過程比較困難。

將虛擬仿真技術引入課程,在課堂理論授課的過程中利用計算機輔助技術將微處理器的工作狀態和程序運行狀態進行演示,能夠生動的反映相應的動作,就使得抽象的理論形象化、直觀化,便于學生理解和教師講授。通過這種教學模式不僅提高了學生的學習興趣、理解程度,改善了教學效率和質量,而且豐富了教師的教學內容,改善了教學手段。

2.2 實驗教學 微處理類課程學習的目的是應用,它是一門實用性很強的課程,所以理論學習是為實踐服務的,而在以往的實驗教學環節中,大部分的實驗是驗證性的實驗,缺少設計性、綜合性試驗,即實驗設備上的電路都是設計成型的,學生獨立設計的部分較少,而且大部分程序也是給出的,這就使得學生獨立思考、設計部分較少。

而利用虛擬仿真技術,讓學生運用虛擬仿真軟件對實驗內容進行設計,獨立完成對硬件部分的設計和軟件程序的編寫,并演示實驗相關要求的現象和結果。這使得學生的實驗興趣大大提高,而且由于電路和程序都是學生自主、獨立完成的,學生的學習自信心也得到很大的增強。另外,由于虛擬仿真軟件中的元器件參數是可以修改的,并且不需要焊接、安裝的工序,就可以快速得到仿真結果,學生可以針對自己的設計提出各種設計方案,不但鍛煉了提出問題、分析問題、解決問題的能力,激發了創新意識,而且也培養訓練了學生的系統設計能力。

2.3 實踐教學 一般而言實踐類課程是指課程設計和畢業設計等綜合性設計類型的教學模式。這類教學模式大部分都是由指導教師布置設計題目或設計范圍,而由學生通過查閱相關資料進行設計分析,形成以理論設計為主的設計報告,這就缺少了對理論設計結果或過程的實踐驗證。

而將虛擬仿真技術應用到實踐教學環節,學生只需要使用電腦就可以完成實踐類課程的設計任務,利用虛擬仿真軟件設計后在進入實驗室操作或實際制作,既可將理論設計通過虛擬仿真軟件演示出來,又避免為了驗證理論正確性需要實際設計、制作系統的缺陷。這種實踐理論設計和虛擬仿真結合的方式,既發揮了虛擬軟件實效、經濟的優勢,節約、合理利用實驗室硬件資源,又培養了學生設計制作的能力。

2.4 競賽和創新活動 國內和國際有很多電類競賽類項目及創新活動可供在校學生參加,而各類大賽和創新活動不僅僅檢驗學生對知識的掌握程度,而且還要求學生具有很強的知識應用和實踐設計能力。在競賽和創新中使用虛擬仿真軟件進行輔助設計,不僅可以縮短設計開發周期,而且減小了硬件成本的投入。使得學生能夠更加全面的接觸和使用各類電子類器件,利用動態元件仿真模型,不僅是人機交互方式仿真可以成為現實,而且使仿真形象生動,創造出極為接近現實的環境。[3]

當然,虛擬仿真軟件很好的輔助了教學,改善了教學手段,生動了教學內容,形象地將抽象不易理解的知識用虛擬仿真的方式體現出來,使學生增強了學習興趣,培養了自主學習能力。但是知識的學習和實踐的應用是不能夠單純的依靠虛擬仿真的,學生對真正的元器件的封裝、檢測、使用等相關知識也是需要掌握的,同時也要熟悉操作各類儀器、儀表,學習實際系統的布局、布線、安裝調試等多方面的知識。所以,要使虛擬仿真技術能夠更好地為教學服務,采用虛實結合的方式,一方面強調仿真實驗對教學的輔助作用,另一方面認識到實際動手能力的重要性,兩者相輔相成,有機結合。[4]

3 結束語

虛擬仿真技術在微處理器類課程教學中的應用不僅可以使課堂上抽象難懂的知識便于學生理解和接受,而且便于學生課后鞏固所學知識,更有助于學生學習興趣和動手能力培養。同時,利用虛擬仿真技術能夠使教學和實踐、理論和應用很好的結合起來,引導學生的創新意識和培養學生的創新能力,通過對仿真結果的分析和運行,增強了學生的自信心。實踐證明,合理的利用虛擬仿真技術,在教學中科學分配虛實之間的比例,這將成為微處理類課程教學發展的重要方向和重要手段。

參考文獻:

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[2]張莉.虛擬試驗平臺下單片機項目式教學的實踐[J].黃石理工學院學報,2009(5):67-70.

第10篇

【關鍵詞】電工電子 MultiSIM 仿真 教學 應用

【中圖分類號】G43 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2014)01-0219-01

傳統的電工電子技術教學有理論講解分析、實驗演示、實習操作來完成對課題內容的教與學的全過程。由于電工電子技術定律知識面廣,演示操作過程繁瑣,掌握理解分析比較難,特別是初級段技校的學生掌握學習能力的不足,普遍會存在學生難以理解與接受理論的知識點,從而會出現難學、沒有興趣等現象,打擊學生學習課程的積極性。在實際教學中只好加強講解演示來增加學習內容的直觀性,提升專業興趣,提高學生參與學習的積極性,有助于提高學生對知識點的理解,但同時會帶來演示時間與耗材成本的矛盾。隨著電子技術和計算機仿真技術的普及與發展,電工電子技術教學也要引進先進的計算機仿真應用工具,借助EDA(Electronic Design Automation電子設計自動化)軟件實現實驗實習中教學手段的完善。為此,我們在實驗實習中引入了仿真技術,MultiSIM仿真軟件是加拿大Interactive Image Technologies(IIT)公司出品的Electronics WORKBENCH是一種典型的虛擬電子實驗臺。給學生建立一種全新的實驗實習理念,以便學生在學習中提高專業興趣,實驗前對電路理論的原理有更好說明理解,明確實驗過程結果的驗證,操作實習中可以更好更快地對元器件的選用與電路的安裝調試。

1.MultiSIM仿真軟件介紹

MultiSIM仿真軟件是加拿大IIT公司推出的基于Windows的電路仿真軟件。以著名的SPICE為基礎,由電路圖編輯器(Schematic Editor)、SPICE3F5仿真器(Simulator)和波形的產生與分析器(Wave Geneator & Aalyzer)三部分組成。該軟件在Windows環境下,提供了良好的操作界面,通過鼠標的拖放即可完成,十分方便、直觀。通過仿真,不需要搭建真正的電路物理結構和使用真實的測試儀器而獲得電路的許多測試技術參數。它提供了一個非常強大的元器件數據庫,數量眾多,共計千種;提供了11種仿真儀器可供選擇;提供了強大的分析功能,有19種分析方法可供選擇。此外,還可在電路中設置人為故障,如開路、短路及不同程度的漏電,觀察電路的不同狀態,以加深對基本概念的理解,相當于一個設備先進、功能完備的大型電工電子技術實驗實習室。借助該軟件可以進行各種電路的仿真,完成各種電工電子技術實驗實習課題。

2.MultiSIM在電工電子技術實驗實習課題的教學可行

(1)解決教學準備、演示時間過長矛盾。電工電子技術理論講解分析、實驗演示、實習操作教學課題在MultiSIM仿真軟件中應用完成,教師采用多媒體教學,增加了教學手段,使教學內容更加直觀。既豐富了老師的教學內容,可提升學生對學習專業的興趣,大大提高了學生參與學習的積極性,又可以探索課程理論與實習一體化教學,拓寬了教學模式,有助于提升老師對知識點的傳授與學生對知識點的掌握。

(2)解決教學耗材成本的矛盾。電工電子技術實驗實習操作教學課題都需要提供元器件、線路安裝及儀器調試分析來完成教學內容。元器件、線路及儀器等耗材成本一直制約著技校專業發展進程,特別是器材料數量的分配、檢測、調試、回收、損壞,提高重復使用率都給教學耗材成本帶來困難。MultiSIM仿真軟件可以解決實驗實習操作教學耗材成本的矛盾。它提供了一個非常強大的元器件數據庫,常用元器件庫有:信號源庫、基本元件庫、二極管庫、晶體管庫、模擬器件庫、TTL數字集成電路庫、CMOS數字集成電路庫、其他數字器件庫、混合器件庫、指示器件庫、其他器件庫、射頻器件庫、機電器件庫等13個,元器件數共計千余種。大多數元器件均提供虛擬和封裝兩種形式,這就給實施安裝調試分析電路原理的應用帶來了便捷,另外,根據需要可方便的新建或擴建元器件庫;它有數字萬用表、函數發生器、瓦特表、雙通道示波器、四通道示波器、波特圖儀、頻率計、字信號發生器、邏輯分析儀等 11種仿真儀器可供選用,所提供的測量精度很高,其外觀、面板布置以及操作方法與實際儀器基本一致,便于掌握;它提供了強大的分析功能,包括交流分析、直流分析、溫度掃描分析、噪聲分析、蒙特卡羅分析及用戶自定義分析等19種。借助該軟件可以進行各種電路的仿真,完成各種電工電子技術實驗實習課題,而不用擔心器件被損壞,解決了耗材成本的矛盾。

(3)新技術在教學中的應用與能力的提升。隨著電工電子技術的廣泛應用發展和計算機仿真技術的普及, MultiSIM仿真軟件是典型的虛擬電子實驗實習平臺,可以幫助我們教學手段更加完善,提升新技術的應用能力。我們在電工電子實驗實習教學中引入了仿真新技術,可使教學更加靈活、形象、更加貼近電工電子工程實際。經過理論多媒體講解演示、MultiSIM仿真軟件的使用、實驗過程結果的驗證操作、實習過程對元器件的選用與電路的安裝調試操作四大環節,可大大提高學生分析解決問題的能力,有助于加深學生對電工電子電路原理的理解,極大地提高了學生對電工電子電路學習的興趣,提升了學生掌握電工電子技術專業能力。

參考文獻:

[1]MultiSIM 7 Simulation & Capture Education User Guide Electronics WORKBENCH

[2]維修電工―國家職業標準.中華人民共和國勞動和社會保障部制定.中國勞動社會保障出版社出版發行.統一書號.15504521 2002-5-1

第11篇

關鍵詞:電力電子技術;MatlabGUI;虛擬仿真平臺;教學可視化平臺

電力電子技術是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術[1]。它是以高等數學、電路原理及模擬電子技術等課程為基礎,同時也是自動控制原理,電機與拖動等專業課程的基礎課,具有很強的實用性和綜合性,是電氣工程領域理論和實踐相結合的專業核心課程之一,因此電力電子技術教學質量的好壞,將直接影響后續課程的學習[2⁃4]。電力電子課程概念多、知識面廣、實踐性強,這給老師講課和學生理解帶來很大的困惑,所以借助實驗來加深學生對基本概念、基本理論和基本方法的理解很有必要。而傳統電力電子實驗教學受場地、器材、時間等諸多因素的影響,難以讓學生達到基本的實驗目標。虛擬仿真實驗平臺投入小,不受時間、地點的限制,具有一定的開放性,方便學生創新等優點。所以借助虛擬仿真平臺來輔助課堂及實驗教學會起到巨大的幫助作用[5⁃7]。本文借助Matlab/Simulink仿真環境,以及GUI(GraphicalUserInterface)設計友好的人機界面,通過GUI輸入框中數值的不同,改變電路參數,即可在界面觀察對應的波形變化。同時在界面中添加不同的入口畫面,可以觀察仿真原理圖,以及該電路的原理分析。同時,在虛擬仿真平臺中加入電路的閉環實例分析,加深學生對該電路的理解,提高學生的積極性和學習效率[8⁃9]。

1電力電子虛擬仿真平臺的建立

1.1電力電子虛擬仿真平臺結構

在設計GUI界面之前,首先需要確定虛擬仿真平臺的結構。由于設計該平臺的主要目的是為電力電子課程提供一個教學和實驗的仿真平臺,對電力電子課程中的一些常用電路進行動態仿真,幫助學生深刻理解電力電子課程中電路拓撲和電路實例。根據這些基本要求,并結合電力電子課程的特點,確定了虛擬仿真平臺的結構框圖,如圖1所示。該平臺包含了電力電子技術中常用電路,如整流電路、逆變電路、直流⁃直流變流技術、交流⁃交流變流技術及PWM控制技術5個基本模塊。課程的其他內容可在虛擬仿真平臺的基礎上擴展,因此,該平臺具有很強的通用性。為了使每個模塊設計更加簡單,虛擬仿真平臺采用了分層設計方法,將該平臺分為若干個模塊,每個模塊包括一些子模塊。圖2給出了直流⁃直流變流技術模塊的組成框圖,它包括原理分析、運行界面和實例分析三個子模塊,其他模塊的設計思想同該模塊基本相同。

1.2Matlab圖形用戶界面設計

Matlab為用戶提供了強大的集成圖形用戶界面開發環境(GUIDE),用戶可以方便地設計圖形用戶界面,開發自己的用戶程序[10]。圖形用戶界面(GUI)是由窗口、菜單、文字說明、標簽等控件構成。用戶通過提供的控件,如按鈕、滑塊、列表框等可以設計出易于理解的人機界面。一個圖形用戶界面必須包括控件(Compo⁃nent)、圖形窗口(Graphics)和回調函數(Callback)三個部分,利用GUIDE創建GUI是常用方法之一。使用GUIDE創建GUI的基本步驟如下:(1)選擇控件類型。根據預期的界面設計,選擇控件類型。電力電子教學虛擬仿真平臺中使用的控件主要包括按鈕、輸入框、標簽、坐標軸及面板等。(2)設置控件屬性。控件的基本屬性包括字符(String)、標簽(Tag)、字體大小(FontSize)、前景色(Fore⁃groundColor)等。通過設置控件屬性,實現預期的功能指標。(3)編寫回調函數。確定整個界面布局之后,需要編寫控件的回調函數。鼠標右鍵單擊控件,選擇“查看回調”“callback”,編寫回調函數。在界面設計中用到的主要函數如下:get_param(′boostdianlu/Vin′,′Amplitude′);%獲取電路輸入電壓幅值set_param(′boostdianlu/Vin′,′Amplitude′,a);%設置輸入電壓幅值options=simset(′SrcWorkspace′,′current′);%指定模型從當前空間運行,獲取編輯框中輸入電壓幅值參數sim(′boostdianlu′,[],options);%使用sim()函數使仿真模型從當前GUI函數空間進行仿真plot(tout,yout);%將輸出波形繪制到當前坐標軸對象上

1.3Simulink仿真模型

Simulink是Matlab的一個功能組件,為用戶提供建模和仿真的工作平臺。Simulink的SimPowerStems仿真工具箱提供電機與拖動、電力系統與自動化以及電力電子等仿真模塊,幾乎涵蓋所有電力電子電路的仿真模塊。按照電力電子電路的基本原理,利用工具箱提供的模塊可以進行仿真電路的搭建[11]。以“升壓斬波閉環仿真電路”為例,說明建立仿真模型的基本步驟:(1)調用功能模塊。根據升壓斬波電路原理圖,確定所需功能模塊,找到它們所在模塊庫。(2)創建并保存模型。建好模型后,使用Save命令保存,以便下次使用時直接調用。(3)連接模塊并設置參數。將各個功能模塊按照布局進行連接,并設置每個模塊的參數。(4)運行仿真并顯示結果。

2電力電子仿真平臺實例

根據圖1所示的虛擬仿真平臺結構框圖和圖2所示的直流⁃直流變流技術模塊結構框圖,采用GUIDE設計各基本模塊和子模塊的圖形用戶界面,編寫各控件對應的回調函數,響應用戶操作。該GUI界面由主界面、原理分析界面、運行界面以及仿真模型四個部分組成。

2.1直流⁃直流變流技術主界面

主界面是訪問該節的第一個用戶界面,如圖3所示。直流⁃直流變流技術主界面由標題和功能選擇按鈕組成。在主界面中列出了包括降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路等常用的六大類基本斬波電路。每一類電路中有三個按鈕,對應三個入口,分別是“原理分析”、“運行界面”以及“實例分析”。用戶點擊其中任意一個按鈕,即可進入對應的功能界面。

2.2升壓斬波電路原理分析界面

以升壓斬波電路為例,當點擊“原理分析”按鈕后,通過按鈕對應的回調函數,就可跳轉到升壓斬波電路的原理分析界面,如圖4所示。原理分析界面由三部分構成,分別是電路原理圖、原理分析文字說明以及主界面按鈕。學生通過原理分析界面鞏固所學內容,進一步加深對升壓斬波電路基本原理的理解,提高理論知識的學習效果。當點擊“主界面”按鈕時即可返回圖3所示的直流⁃直流變流技術的主界面。

2.3升壓斬波電路運行界面

當點擊升壓斬波電路“運行界面”按鈕后,跳轉到對應的運行界面,如圖5所示。運行界面由參數設置欄,波形欄以及菜單欄三部分組成。在參數欄設置需要改變的參數,分別為電壓E、電容R、電感L、電阻R。在輸入框中輸入對應的數值可改變仿真電路的參數[12]。波形欄共有三個坐標軸,分別顯示輸出電壓,電感電壓以及開關信號波形。菜單欄包括仿真按鈕和主界面按鈕兩部分。點擊“仿真”按鈕進行電路仿真,點擊“主界面”按鈕返回圖3對應的直流⁃直流變流技術的主界面。圖5運行界面通過輸入框改變仿真電路參數,不用在仿真模型中雙擊元件改變,提高了仿真效率,同時該界面可直觀地觀察電路參數的改變而引起的波形的變化。

2.4實例分析電路

當點擊“實例分析”按鈕后,打開以升壓斬波電路為基礎的閉環仿真電路圖。“運行界面”只是針對課本中開環升壓斬波電路進行操作,而在實際工程中,幾乎所有的電路均使用閉環模型,由于閉環仿真電路在課堂中不作講述重點,學生對閉環設計無從下手,不能將所學知識應用于實際工程。因此,在虛擬仿真平臺添加“實例分析”入口,有助于學生從工程的角度理解閉環仿真電路的設計方法,以及閉環參數改變對電路的影響。

3結語

第12篇

關鍵詞: Proteus 開放型實驗室 校園網絡教學

一、引言

實驗教學是培養創新人才的重要途徑,通過實踐性教學環節,除了可以驗證和鞏固所學的理論知識外,還可以運用基礎理論分析和解決實際問題。隨著科技的發展,電子類課程應用廣泛,實驗教學也越來越受重視。高校實驗室作為人才培養的基地,實驗室也受到老師和學生的重視。在著力培養學生的創新思維能力及實際動手能力的今天,對高校實驗室提出更新更高的要求。

傳統的實驗室限定了學生必須在規定時間內利用規定的儀器完成實驗,并且是幾個人一組,學生動手操作的機會有限,有些學生只能在旁邊觀看,要提供給學生一個不受時間、地點、實驗儀器限制,并充分展示才能的空間,基于Proteus的創新型校園網絡教學與開放型實驗室則是一條有效的途徑[1]。

二、傳統實驗教學存在的問題

目前,傳統的電子類實驗教學及實驗室主要存在以下問題。

1.不利于培養學生的創新思維能力。

在傳統實驗室中,實驗教師按照實驗內容進行講解,而學生則按照規定的步驟機械地操作儀器設備,實驗題目的選擇、實驗步驟的制定和儀器設備的選用等均由實驗教師確定。因此,學生在傳統的實驗教學中相當于一個實驗搬運工,這樣會影響學生做實驗的積極性,限制學生的思維空間,阻礙學生創新思維能力的培養。

2.不利于實驗室的管理和維護。

傳統的電子類實驗室種類較多,如電工技能培訓實訓室、數字電子技術實訓室、高頻電子技術實訓室、模擬電子技術實訓室、電路原理實訓室、單片機實訓室、微機原理實訓室、信號系統實訓室等;在每一類實驗室中,有各種試驗設備,比較繁瑣,不易分類。同時伴隨實驗器件調試不方便、老化、讀數誤差大、接線復雜和繁瑣、綜合性和設計性實驗比例偏少等缺點,也會影響實驗結果,如果學生沒有發現所用的實驗器件老化或基礎不良,就會浪費很長時間接線,結果測試數據也不準確。因此,實驗教師的管理及維護工作將十分艱巨[2]。

3.缺乏可靠、有效的電子類課程數字化考試系統平臺。

在傳統的實驗教學中,實驗課程安排、實驗教學內容、學生學習狀況和設備使用狀況等都不能及時在校園網上查詢,學生只有到了實驗室才能知道所做的內容,不能做到提前預習,而且在實驗中缺乏質量保證和有效的監控,教師要監控實驗過程比較困難,學生實驗數據保存難度也比較大,遇到問題不能得到及時解決,實驗又不能往后進行,直接影響教學效果。目前,只有少數學校的計算機基礎課程的考試采用無紙化考試系統,其他電子類基礎課程的考試仍然采用傳統方式進行,只讓學生提交實驗報告,學生容易投機取巧,因此,高校缺乏向學生提供自主學習、測試和評價的系統平臺。

4.既不利于保持實驗室的先進性,又不利于實驗室設備的投資。

由于現代電子技術的飛速發展,各種新設備、新器件不斷更新,會造成某一種實驗設備可能剛到實驗室,老師和學生沒用多久,就面臨落后的狀況,沒用多久就會被淘汰。而且一般電子類實驗設備,價格比較昂貴,實驗室的投資比較大,因此,基于硬件設備手段建立的實驗室面臨隨時可能落后的現狀,要保護其前期投資更是難上加難。

三、解決的辦法

1. Proteus仿真軟件簡介。

Proteus仿真軟件是由英國Labcenter Electronics公司自主研制開發的電子設計自動化工具軟件,已有近20年的歷史,廣泛應用。Proteus仿真軟件具有電路原理圖設計、制版與仿真等多種功能,不僅可以對電工、數字電路、模擬電路中的電路進行設計與分析,還可以對微處理器進行設計和仿真,是目前最好的仿真單片機及器件的工具[3]。其主要功能在于[4]:

(1)智能原理圖設計

Proteus軟件具有豐富的器件庫:超過27000種元器件,可以方便地創建新元件,自動連線功能也使連接導線簡單快捷,從而大大縮短繪圖時間,提高圖紙質量。

(2)完善的電路仿真功能

①Proteus的仿真元器件:可以仿真模擬和數字、直流和交流的數千種元器件,有30多個元件庫。

②Proteus的仿真儀表:示波器、信號發生器、模式發生器、交直流電壓(流)表等。

③Proteus提供一個圖形顯示功能,可將線路上變化的信號,以圖形的方式實時地顯示出來。

2.基于Proteus的開放型實驗室。

在計算機網絡的平臺上,進行模擬電子技術、數字電子技術、電工技術、單片機應用系統等課程的實驗,完成電路設計、仿真、調試等工作。一臺計算機(或計算機網絡硬件平臺)、一本虛擬實驗教程、一套電子仿真軟件,這樣就構成一個設備先進的實驗室。以軟代硬、以虛代實,這就是虛擬實驗室[5]。

Proteus實驗室運用Proteus虛擬仿真軟件和計算機構成一個從軟件到硬件、從虛擬到實際的多功能實驗平臺。它主要模擬電子技術、數字電子技術、電工技術、單片機應用系統等課程的實驗、研究等。

Proteus虛擬仿真實驗室屬于開放型實驗室,實驗時間不受限制,實驗項目、實驗課程、研究課題更不受限制,這樣實驗安排比較靈活,實驗教學也具有創新性。此外,在完成計劃內實驗教學、科研任務的前提下,還可以利用現有資源,進行其他實驗,使學生有獨立思考、自主學習、自由發揮的空間,提供具有設計性、創新性、開發性的實驗場所。開放型實驗室在實驗內容的選取、實驗室教學資源利用、實驗教學模式的改變和學生實驗能力提高等方面都有積極作用[6][7]。

3.利用基于Proteus的創新型網絡進行教學。

利用校園網絡進行教學是對過去傳統教學方式的改革,也是采用現代化教學手段的一種嶄新方式,以實現所有信息資源的數字化,把學校建設成一個超越時間、空間的虛擬大學。近年來各高校都在做這方面的工作[8]。

利用校園網絡進行教學的方式具有驗證性、模塊性、體驗性等。創新型虛擬網絡課堂和實驗室可以利用校園網服務器平臺,在校園網上分別構建教與學的技能考場模塊、實驗制作模塊、視頻制作模塊、系統管理模塊、視頻學習模塊、實驗實訓模塊、項目化教學模塊和崗位體驗模塊。學生可以根據自己的瀏覽意愿和需求分別進入創新型虛擬網絡課堂和實驗室的八個不同的模塊區域,如圖1所示。

圖1 電子技術虛擬實訓系統平臺主頁

(1)技能考場模塊

主要有電子技能測試、單片機技能測試、嵌入式技能測試和崗位角色體驗等,可以充分發揮教師在教學中的主導性,豐富的資源,有助于教師及時掌握學生學習水平和學習效果情況,及時做出相應調整。技能考場管理界面如圖2所示。

圖2 技能考場管理界面

(2)視頻學習、視頻制作模塊

可以在這兩個模塊看到Proteus操作入門、模擬電子應用技術、數字電子應用技術、單片機應用技術和嵌入式應用技術等的視頻,此外,教師和學生可以將自己制作的視頻掛在網上,每個學生先進入校園網,然后輸入自己的學號和自設的密碼登錄,進入視頻學習模塊,可以學習其相應的知識,節約課堂教學時間,簡單、易操作,這種教學方式不僅是對傳統的教學方式的補充,而且可調動學生學習的積極性和主動性。

(3)實驗制作、實驗實訓模塊

學生可以根據課程類別進入在線實驗室,進行不同的實驗,如電路分析虛擬實驗、高頻電子線路虛擬實驗、計算機網絡虛擬實驗、模擬電路及數字電路虛擬實驗等,此外,可以對單片機應用系統進行設計、進行學術創新型開發項目等。通過實施這個校園網絡教學平臺以后,教師不用為同一個實驗問題不斷地為學生解釋或演示給學生看,而且可以省下準備教學課件的時間,學生也可以通過這個平臺進行自主學習及操作實驗。

(4)系統管理模塊

主要有用戶管理、課題設置、成績管理、進度查詢和系統幫助等。在成績管理界面中教師可以隨時進行閱卷,更進行試卷的調整,使教學更靈活,容易管理。

(5)項目化數字、項目化教學模塊

可以對每一門課進行項目化的學習,還有項目題庫可供學習,而且網絡教學資源平臺可以與其他高校進行聯合,共享創新型資源,比如介紹大學生進行研究性的學習和創新性實驗項目等。

四、實驗教學改革的應用

1.單片機、數字電路、模擬電路實驗教學。

學生可以在Proteus平臺上按實驗內容自己畫原理圖,編寫簡單的應用程序,完成后,可以通過Proteus提供的虛擬儀表進行檢測,觀察實驗現象,了解實驗的本質。Proteus虛擬仿真實驗不需要實驗硬件設備投入就可以完成大量實驗,對于學生而言,計算機平臺利用比較普及,學生比較喜歡,更有利于課外拓展性實驗的進行。此外也有利于學生創新思維能力的培養,基于Proteus的開放型實驗平臺,學生只要有想法,就可以進行電路原理圖的設計、編寫程序代碼、調試、PCB設計,了解產品的整個開發過程。

2.實驗考核方式的改革[9]。

傳統的實驗考核方式一般采用實驗箱操作,但是在實驗中如果出現線路虛焊、導線接觸不良、仿真器燒壞等問題,就算是學生平時都做出來的實驗,因為選定的設備問題可能會影響實驗過程及結果,這在教學過程中經常遇到。新的實驗教學方法則需要配套新的考核方式。而基于Proteus的開放型實驗平臺與創新型校園網絡可以形成新的考核方式,可以讓學生充分發揮自己的想象力,不會存在設備器材問題,老師給出實驗課題,學生設計電路圖、編寫或改寫程序完成,以最終運行的實驗效果評定實驗成績。

3.課外電子競賽培訓活動。

利用Proteus軟件平臺還可以進行電子競賽培訓活動,這樣就為每年舉辦的大學生電子設計競賽等活動提供了一個良好的培訓學習平臺。

Proteus虛擬仿真實驗室的建立有利于提高學生創新的積極性,增長學生的見識,開闊學生的視野,同時可以創建興趣團隊,組織競賽培訓等。課外電子競賽可以讓學生充分展示自己的創新成果,如果在比賽中獲獎,則可以以新聞的方式介紹學生的創新成果,而基于Proteus的虛擬仿真實驗室正好提供了這樣的平臺。

五、結語

實驗教學是電子類課程教學的重要組成部分,由于傳統的實驗教學存在實驗器件老化,讀數誤差大、調試不方便、設計性實驗比例偏少等問題,創新型、開放型實驗教學逐漸引起教師和學生的關注,創新型、開放型實驗教學可以充分發揮學生的主觀能動性,培養學生獨立實驗,獨立思考、培養學生的創新能力和綜合素質。本文介紹了Proteus仿真軟件及其虛擬實驗室,提出了建立基于Proteus的開放型實驗平臺與創新型校園網絡教學,使教學變得更簡單、更靈活,在培養學生觀察問題、分析問題、解決問題的能力方面有重要作用,有利于增強學生實踐能力和創新意識、促進實踐教學的改革。因此,高等院校實行創新型、開放型實驗已成為一種必然趨勢。

參考文獻:

[1]毛景魁,蔣煒華.基于Proteus的教學虛擬實驗室研究[J].河南機電高等專科學院學報,2010,18(5):7-9.

[2]唐紅雨.基于Proteus的《單片機原理與應用》教學應用研究[J].江蘇教育學院學報(自然科學),2013,29(1):33-36.

[3]茍軍年.基于Proteus的網絡化虛擬單片機開放實驗室建設探討[J].信息技術教學與研究,2010,(52):185-186.

[4]唐會.基于PROTEUS在中職電子線路教學中的運用的思考[J].現代企業教育,2013,(6):216.

[5]李成學,姜斯平.電工電子虛擬實驗室技術研究[J].大學物理實驗,2009,22(1):89-93.

[6]謝玲等.高校開放嵌入式實驗室的探索[J].計算機教育,2010,(7):55-57.

[7]張文梅.PROTEUS仿真軟件在項目導向教學中的應用[J].廣東農工商職業技術學院學報,2011,27(3):34-38.

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