虚拟仿真在电工电子试验中的应用

摘 要：如何提高教学效率、效果和效益，是教学改革的重要课题。本文论述了仿真教学的优越性和可行性，探索在电工电子教学中应用计算机仿真技术调动学员兴趣、运行电路分析、突破教学难点、开展仿真实验实训和第二课堂活动的具体做法。

关键词：仿真技术；电工电子；教学；EWB

中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2015）11-012-01

仿真教学，是指应用软件和技术借助windows平台进行辅助教学活动。将仿真技术引入课堂教学和实验实训中，显著地提高了教学效率、效果，节约了教学成本，有效地提高了学员学习应用新知识、新技术的能力，受到了学员的普遍欢迎和好评。随着仿真技术的不断发展，仿真教学越来越受到人们的青睐。

与传统教学方法相比，仿真教学具有以下明显的优越性：一是仿真软件中的虚拟仪器和元器件与实物非常接近，易学易懂，学员爱学爱用，兴趣高，且不受场地限制；二是仿真演示和仿真实验实训直观、清晰、生动，使抽象的概念原理直观化、形象化，有利于突破难点、加深记忆；三是仿真教学、仿真实验实训不必直接接触强电，不用进行元件安装和焊锡操作，从而避免溅锡伤人、线路短路触电等危险，达到安全的目的；四是采用仿真实验、实训，可随意调出软件中元器件库虚拟仪器及各种元器件进行模拟设计、安装，利用虚拟仪器对设计好的电路进行调试及分析，不仅测试仪器的图形与实物相似，而且测试结果与实际调试基本相似，如同置身于实验室中，既节省了购买大量元器件和高档仪器的费用，又避免了仪器损坏和元件消耗。

电子技术、电子电路、脉冲与数字电路等电子类课程概念抽象、直观性差、原理难懂，加上技校学员普遍素质偏低，对理论教学缺乏兴趣，故此传统教法的教学效果比较差。针对我院学员的实际，将仿真技术应用到上述课程的教学活动中，达到了事半功倍、省时高效的效果。

一、应用仿真技术演示抽象内容，激发学员兴趣

兴趣是最好的老师。在电子技术课程教学中，常应用仿真技术巧妙精彩地导入要讲的内容，以激发学员的求知欲。例如在讲授半导体特性这一课题时，学员对电子流和空穴流往往难以理解，为此，应用仿真技术在屏幕上模拟出电子流和空穴流的流动过程：在电场力作用下，电子连续不断地向电源装置的正极移动，形成了一条电子流；而空穴则向电源的负极移动，形成了一条空穴流。它们形成的电流方向一致，外电路的电流等于电子电流和空穴电流之和。通过这样的演示，同学们不但兴趣盎然，而且较好地理解了半导体导电的这个重要特征。

二、应用仿真技术演示电路特点，突破教学难点

将抽象的原理、概念、公式推导直观化，有利于学员理解和记忆，从而突破教学难点。例如电子线路中有关整流滤波电路的教学，传统教法是由教师通过分析电容的充放电过程对输出直流电压的影响，得出一个输出电压的波形图，然后对波形图进行分析，推导出求电容容量C的关系公式，但学员往往感到公式抽象，实际中不会应用数学公式。为了突破这一难题，就利用Multisim2001软件，模拟该电路，经过仿真演示，同学们就较好理解了这一问题，从而有效地突破了教学的难点。

三、应用仿真技术将仿真实验引入课堂，有利于一体化教学

以往进行理实一体化教学，教师需要带学员到实验室上课，或将实验仪器设备搬到普通课堂，十分不便。为达到省时高效，将EWB的仿真实验功能引入课堂，进行一体化教学，开展师生之间、生生之间的互动交流，教学效果显著。

四、应用仿真技术开展模拟实训，实行“虚实结合”

过去，因受场地、经费、器材等硬件条件限制，电类专业的实习课题和时间安排往往达不到规定的要求，不利于学员实践能力的提高。随着仿真技术的应用，在教学中，选取有代表性的课题，开设了一定比例的模拟实训，实行实物实训与模拟实训相结合，发挥了模拟实训省时、高效、安全、经济的长处，解决了过去实训课完全依赖实验仪器，且电子元器件损耗大和实验仪器损坏后维修不及时的问题。的做法是，对基本测量技术、常用仪器仪表及元器件使用、基本电路设计等电子专业的基本功，原则上都进行实物实训；对用真实仪器难以显示或需消耗昂贵元器件的课题，通常采用模拟实训；对设计性、综合性的实训项目，通常安排学员先进行EWB模拟预习，在理解实验原理的基础上再安排实物实训。这样将虚实两种实验结合起来，可以大大提高实训实验效率和质量，节约教学成本。

五、应用仿真技术充实、丰富第二课堂活动，提高学员的创新能力

搞好第二课题活动，有利于学员为适应就业市场竞争而提高就业能力。所以，在课余积极指导电子专业学员开展第二课堂活动，利用EWB进行电子线路应用、设计的模拟训练，有效地促进了研究性学习，提高了学员的电路设计水平。例如，我结合脉冲波形的产生与整形的教学，指导学员应用EWB软件进行单稳态触发器电器电路仿真实验，用信号发生器产生触发信号作为输入信号，通过示波器观察输入、输出波形。在仿真实验的基础上进行电路设计，再应用EWB模拟验证，然后动手制作实物，使学员的电子制作水平显著提高。

总而言之，仿真教学虽然不能完全取代真实的传统教学和实训，但只要我们充分发挥仿真技术的特点，使仿真教学与传统知识讲授有机结合、融为一体，就一定能有效地减少教师无效的工作时间，提高工作效率，节约教学资源，充分调动学员的学习积极性，变被动接受灌输为主动建构知识，从而提高学习效率和效果，实现多快好省地培养高素质技能人才的目标。

参考文献：

[1] 崔建明.电工电子技术[M].北京：高等教育出版社.2008.

[2] 张 阳.张聚恩.仿真技术发展综述[J].航空系统工程.2004.（3）.

[3] 玄 刚.浅谈仿真技术的现状及其发展方向[J].职业教育研究，2009.增刊.