虛擬仿真軟件在電子類課程教學(xué)中應(yīng)用的意義

呂志方

摘要：EWB9是美國NI公司開發(fā)的Electronics Workbench EDA（簡稱EWB）仿真軟件，是早期EWB等版本的升級(jí)換代產(chǎn)品。虛擬仿真軟件EWB9是采用圖形操作界面仿真了一個(gè)與實(shí)際情況相似的電子電路實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)，它幾乎可以完成在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的所有電子實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用于對(duì)電子電路的設(shè)計(jì)、分析、仿真等工作中，是世界上最流行的EDA軟件之一，在高職院校教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用，收到較好效果。本文簡單介紹了虛擬仿真軟件EWB9，對(duì)高職院校虛擬仿真軟件在電子類課程教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)和問題進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真軟件；EWB9； 高職院校教學(xué)

中圖分類號(hào)： G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）06（b）-0000-00

1、 虛擬仿真軟件EWB9簡介：

EWB9（Electronics Workbench 9）是美國NI公司并購加拿大IIT公司后，于2006年發(fā)布的一款EDA軟件，EWB9中有Multisim、MultiMCU、MultisiVHDL、Ultiboard等多個(gè)組件。Multisim是EWB9的核心組件，用其儀表等分析工具進(jìn)行電路理論的驗(yàn)證非常有效，其器件參數(shù)均為標(biāo)準(zhǔn)值，不考慮誤差，器件損壞，接觸不良等實(shí)際電路中的影響因素，并且參數(shù)可以進(jìn)行修改，然后進(jìn)行仿真分析。Multisim9提供了一系列虛擬儀表和3D儀表，如萬用表、信號(hào)發(fā)生器、示波器、波特圖示儀、頻率計(jì)等多種儀器，這些儀器的使用和讀數(shù)與真實(shí)的儀器相當(dāng)，就像在實(shí)驗(yàn)室中使用的儀器。Multisim9還提供了豐富的元器件庫資源，以滿足各種電路設(shè)計(jì)的需要，包括電源組，基本元件組，二極管組，晶體管組，模擬元件組、混合芯片組等。我們進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，除了要對(duì)電路進(jìn)行電流、電壓、波形等測(cè)試外，還需對(duì)電路進(jìn)行分析，這些分析如果用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法完成，很費(fèi)時(shí)，為此，Multisim9提供了多種分析工具，如直流工作點(diǎn)分析，交流分析，瞬態(tài)分析，傅里葉分析等18種分析工具，可以快捷地完成電路設(shè)計(jì)的分析需求。因此，EWB9在電工原理、模擬電路、數(shù)字電路、高頻電子線路等電子類課程中得到了廣泛的應(yīng)用。

2、 高職院校培養(yǎng)人才的標(biāo)準(zhǔn)和電子類課程的教學(xué)現(xiàn)狀

高職教育的基本特征是以培養(yǎng)高等技術(shù)應(yīng)用性專業(yè)人才為根本任務(wù)，以適應(yīng)社會(huì)需求為目標(biāo)，以培養(yǎng)高等技術(shù)應(yīng)用能力為主線，學(xué)生應(yīng)具有基本理論知識(shí)適度，技能應(yīng)用能力強(qiáng)，知識(shí)面寬等特點(diǎn)。

高職院校的電子類課程是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、課程設(shè)計(jì)是教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。目前，有些高職院校由于經(jīng)費(fèi)不足，理論教學(xué)仍僅限于采用傳統(tǒng)教學(xué)模式，采用黑板板書的形式向?qū)W生教授理論知識(shí)，公式推導(dǎo)，對(duì)于疑難問題，少數(shù)學(xué)生理解不了，感到學(xué)習(xí)枯燥無味，不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，有時(shí)教師采用PPT教學(xué)，電子教案，也只起輔助作用，稍微改善了一些教學(xué)效果。

實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生只是將實(shí)驗(yàn)板固定在實(shí)驗(yàn)箱上連接好儀器設(shè)備，測(cè)試數(shù)據(jù)，最后得出結(jié)論，提高了學(xué)生的操作技能，加深了對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解，但由于少數(shù)學(xué)生操作不規(guī)范，容易造成元器件和儀器設(shè)備的損壞，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。

在課程設(shè)計(jì)中，學(xué)生按照老師給出的設(shè)計(jì)題目和電路圖，用元件在面包板上焊接電路，然后安裝調(diào)試，達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際的目的，但是不能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

3、 虛擬仿真軟件EWB9應(yīng)用于教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)仿真軟件來模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備的情況，用于教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)如下：

① 理論教學(xué)用虛擬仿真軟件進(jìn)行教學(xué)直觀、逼真、清晰，有助于學(xué)生理解抽象的知識(shí)，

提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和學(xué)習(xí)的效果，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解，也使教師從繁雜的公式推導(dǎo)中解脫出來，提高了教學(xué)質(zhì)量。

② 實(shí)驗(yàn)用虛擬仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)環(huán)境是計(jì)算機(jī)上的虛擬環(huán)境，實(shí)驗(yàn)元器件是虛擬元器件，實(shí)驗(yàn)設(shè)備是虛擬設(shè)備，為學(xué)生提供了很好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。保證每人一機(jī)操作，得到了充分的理論聯(lián)系實(shí)際的技能訓(xùn)練，按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高了操作效率和實(shí)驗(yàn)的效果，也可滿足學(xué)生的想象力和發(fā)揮創(chuàng)造性的思維。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)不需元器件、儀器設(shè)備的準(zhǔn)備過程，節(jié)省了實(shí)驗(yàn)器材，也節(jié)省了時(shí)間，降低了實(shí)驗(yàn)成本，提高了實(shí)驗(yàn)效率。

③課程設(shè)計(jì)用虛擬仿真軟件，不需要昂貴的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，計(jì)算機(jī)可提供安全有效的設(shè)計(jì)環(huán)境，其電路結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)觀念可以很容易地被修正，也可很方便地更換適合電路規(guī)格需要的元件。另外，直接用計(jì)算機(jī)模擬，分析，驗(yàn)證，可快速地反映出所設(shè)計(jì)的電路性能，與在實(shí)驗(yàn)室中需使用一系列電子元件和實(shí)驗(yàn)設(shè)備才可完成的電路驗(yàn)證相比，即省時(shí)又經(jīng)濟(jì)。

④虛擬仿真軟件實(shí)驗(yàn)安全性高。仿真操作不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、元器件造成損壞，不會(huì)因誤操作對(duì)學(xué)生造成人身危害。例如在實(shí)際操作時(shí)，元器件極性接反，儀器所加電壓過高，人為觸電等現(xiàn)象，這樣節(jié)省了資金，保證了人身安全。

4、 虛擬仿真軟件存在的問題：

① 現(xiàn)在的虛擬仿真軟件功能很強(qiáng)大，但是仿真操作與實(shí)際操作還是有較大的差距，仿真操作學(xué)生用鍵盤、鼠標(biāo)來進(jìn)行操作，不是在實(shí)驗(yàn)室中真正地動(dòng)手操作，來進(jìn)行技能訓(xùn)練，在操作中，即使做了危險(xiǎn)的操作，也不會(huì)對(duì)實(shí)物和仿真軟件造成損壞，容易造成學(xué)生麻痹大意的思想，養(yǎng)成不遵守操作規(guī)程的不良習(xí)慣。

② 虛擬仿真軟件對(duì)計(jì)算機(jī)及相關(guān)的硬件要求高。

③ 教學(xué)類虛擬仿真軟件的質(zhì)量有待提高。

5、 結(jié)束語

綜上所述可見，虛擬仿真軟件EWB9應(yīng)用于教學(xué)是一種新的教學(xué)模式，一種新的教學(xué)理念。但它還不能完全代替理論和實(shí)踐教學(xué)，但能彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足。虛擬仿真軟件應(yīng)用于教學(xué)，能為電子類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)電子類課程提供了較為合適的虛擬電子實(shí)驗(yàn)環(huán)境，降低了實(shí)驗(yàn)成本，提高了教學(xué)質(zhì)量。今后虛擬仿真軟件還應(yīng)深入研究發(fā)展創(chuàng)新，不斷地完善。

參考文獻(xiàn)：

1、 EWB9電子設(shè)計(jì)技術(shù)；李良榮主編；機(jī)械工業(yè)出版社；2007

2、 EWB電路設(shè)計(jì)入門與應(yīng)用；鐘文耀、段玉生、何麗靜編著；清華大學(xué)出版社；2000

3、 Multisim9在電工電子技術(shù)中的應(yīng)用；董玉冰；清華大學(xué)出版社；2008.11