淺析電工電子類(lèi)仿真綜合實(shí)驗室的組建論文
【論文關(guān)鍵詞】電工電子 仿真 實(shí)驗室建設
【論文摘要】電工電子類(lèi)實(shí)驗是職業(yè)中學(xué)電工電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程的重要組成部分，教學(xué)的質(zhì)量高低在很大程度上取決于專(zhuān)業(yè)課演示實(shí)驗和學(xué)生分組實(shí)驗的實(shí)際開(kāi)出率。由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展，學(xué)校在實(shí)驗設備的配備上很難跟得上實(shí)驗教學(xué)的要求。在這種情況下，如何尋找實(shí)驗教學(xué)的突破口，直接影響了實(shí)驗教學(xué)任務(wù)能否順利完成。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐和探索，發(fā)現利用虛擬仿真軟件可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。
電工電子類(lèi)實(shí)驗是職業(yè)中學(xué)電工電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程的重要組成部分，教學(xué)的質(zhì)量高低在很大程度上取決于專(zhuān)業(yè)課演示實(shí)驗和學(xué)生分組實(shí)驗的實(shí)際開(kāi)出率。本文以中等職業(yè)教育電工電子實(shí)驗在教學(xué)中的作用為基礎、結合目前中等職業(yè)教育電工電子類(lèi)實(shí)驗課開(kāi)出率的現狀和原因分析，以及仿真實(shí)驗在實(shí)驗教學(xué)中的優(yōu)勢等方面，探討利用仿真軟件組建電工電子仿真實(shí)驗室的可行性和實(shí)用性。
一、實(shí)驗課對教學(xué)的重要性
教師的演示實(shí)驗對學(xué)生起著(zhù)潛移默化的直接示范作用，為學(xué)生學(xué)習電子技術(shù)概念和規律提供了直觀(guān)的環(huán)境，通過(guò)指導學(xué)生觀(guān)察和分析實(shí)驗現象，使學(xué)生獲得直觀(guān)的感性認識，從而更好地理解和掌握電子概念和規律。成功的演示實(shí)驗可以引起學(xué)生濃厚的學(xué)習興趣，而學(xué)生的分組實(shí)驗是最具體的，需要學(xué)生開(kāi)動(dòng)腦筋，動(dòng)手操作，比用其他方法更能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，更有利于學(xué)生觀(guān)察現象，并從中發(fā)現問(wèn)題而獲取知識，更能加深學(xué)生對知識的理解和掌握。所以，加強實(shí)驗教學(xué)是學(xué)習電工電子技術(shù)，推行職業(yè)教育，掌握技能的重要措施。
二、實(shí)驗教學(xué)現狀及主要原因分析
現實(shí)中，總有很多實(shí)際情況影響教師演示實(shí)驗學(xué)生分組實(shí)驗的開(kāi)出率，從而直接影響了教學(xué)效果。究其原因主要還是因為學(xué)校已有實(shí)驗設備陳舊落后，或者數量跟不上學(xué)生規模的發(fā)展，使分組實(shí)驗難以組織和進(jìn)行。學(xué)校經(jīng)費不足，對損耗損壞的儀器設備無(wú)力及時(shí)補充。實(shí)驗設備管理有難度，儀器設備人為損壞或學(xué)生操作失誤損壞多。
三、中等職業(yè)教育電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課程簡(jiǎn)介
1.電工基礎實(shí)驗:常用電工儀器儀表的使用、晶體管簡(jiǎn)易測量等。
2.數字電子技術(shù)實(shí)驗:基本邏輯門(mén)電路、組合邏輯電路等。
3.模擬電路實(shí)驗:電子儀器實(shí)驗、晶體管的簡(jiǎn)易測試、整流、濾波和穩壓、單級交流放大器、穩壓電源制作等。
4.高頻電子技術(shù)實(shí)驗:通頻帶展寬電路、LC振蕩器、調幅與檢波系統、非線(xiàn)性波形變換、調頻與鑒頻系統、FM接收機組裝等。
5.電子設計自動(dòng)化實(shí)驗:1位全加器輸入設計、多路選擇器設計、8位硬件加法器設計、7段數碼顯示譯碼器設計等。
6.C語(yǔ)言程序設計實(shí)驗:C語(yǔ)言程序的運行環(huán)境和運行、C語(yǔ)言程序、數據類(lèi)型、輸入與輸出、綜合程序設計等。
7.電子組裝工藝與設備實(shí)驗:波形合成法測頻率、信號發(fā)生器的使用、頻率特性測試儀的使用、元器件的識別與測量、檢測等。
8.單片機原理與接口技術(shù)實(shí)驗:清零程序、ＭＣＳ—５１實(shí)驗系統的使用、數據傳送程序、數據排序實(shí)驗等。
9.電子CAD實(shí)驗：PROTEL99軟件的安裝、基本操作、原理圖編輯入門(mén)、原理圖設計、元件庫編輯、印制電路板的編輯、PCB元件庫編輯、電路仿真等。
四、仿真軟件功能簡(jiǎn)介
根據上述電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課程內容選擇仿真軟件。
1．電子仿真軟件Multisim。它有十分豐富的電子元器件庫，可供用戶(hù)調用組建仿真電路進(jìn)行實(shí)驗；它提供18種基本分析方法，可供用戶(hù)對電子電路進(jìn)行各種性能分析；它還有多達17臺虛擬儀器儀表和一個(gè)實(shí)時(shí)測量探針，可以滿(mǎn)足一般電子電路的測試和實(shí)驗。較新的版本NIMultisim10軟件則不僅僅局限于電子電路的虛擬仿真，其在虛擬儀器、單片機仿真等技術(shù)方面都有更多的創(chuàng )新和提高。功能相當強大，能勝任各種電子電路的分析和仿真實(shí)驗。
2．Proteus的ISIS。是一款Labcenter出品的電路分析實(shí)物仿真系統，可仿真各種電路和IC，并支持單片機，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專(zhuān)業(yè)的單片機軟件仿真系統。該軟件的特點(diǎn)是可全部滿(mǎn)足單片機軟件仿真系統的標準，并在同類(lèi)產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢。具有模擬電路仿真、數字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統的仿真、RS-232動(dòng)態(tài)仿真、C調試器、SPI調試器、鍵盤(pán)和LCD系統仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。該軟件功能極其強大，可滿(mǎn)足學(xué)校C語(yǔ)言程序設計實(shí)驗和單片機實(shí)驗教學(xué)仿真要求。
3．FX-TRN-BEG-C是三菱公司新推出的中文版PLC教學(xué)軟件，是一個(gè)能提供各種控制要求、仿真運行各種控制程序的教學(xué)平臺。它利用3D虛擬空間設計，模擬出各種真實(shí)場(chǎng)景，操作簡(jiǎn)單、效果明顯。例如，交通信號燈控制、正反轉控制、分揀和分配線(xiàn)控制、舞臺裝置控制、升降機控制等等，每一個(gè)場(chǎng)景都惟妙惟肖。學(xué)生可以在任何一個(gè)場(chǎng)景中按照控制要求進(jìn)行編程，繪出梯形圖，并對PLC進(jìn)行仿真運行操作，觀(guān)察運行結果是否符合設計要求，完全能勝任中等職業(yè)教育PLC實(shí)驗教學(xué)要求。
五、仿真實(shí)驗在實(shí)驗教學(xué)中的優(yōu)勢
1．彌補了實(shí)驗經(jīng)費不足的缺陷
傳統電工電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗需要有儀器設備和元器件的支持。有些實(shí)訓器材價(jià)格昂貴，如單片機實(shí)訓箱、PLC實(shí)訓裝置，有些實(shí)驗耗材大，有些實(shí)驗設備易損壞等等，都制約著(zhù)學(xué)校實(shí)驗項目和數量的開(kāi)出。在這種情況下，仿真電子實(shí)驗實(shí)訓很好地彌補了因實(shí)驗器材和經(jīng)費不足造成的這種遺憾。而且，仿真實(shí)驗一般不用考慮儀器的更新?lián)Q代，只需通過(guò)軟件的升級就能保證仿真設備的先進(jìn)性。一些因需要價(jià)格昂貴或特殊設備而無(wú)法開(kāi)展的實(shí)驗，也可以通過(guò)仿真輕易實(shí)現。 2．投入少，幾乎無(wú)損耗的實(shí)驗過(guò)程，維護成本低
傳統的電工電子實(shí)驗中，如果因為人為原因或者別的因素造成短路或電壓過(guò)高、儀器檔位選擇錯誤等，都很容易燒毀元器件，甚至燒毀貴重儀器。使用仿真技術(shù)可以從根本上避免實(shí)際儀器價(jià)錢(qián)高、易損壞、維護難的問(wèn)題。甚至即使是人為地大幅度增大電源電壓、人為選擇錯誤量程，都不用擔心儀器會(huì )損壞，把對儀器設備的投入轉化成計算機軟硬件的投入，把儀器設備的維護轉變成對計算機軟硬件的維護，極大地減少了投入成本和維護成本。更不用擔心學(xué)生在實(shí)驗過(guò)程中會(huì )觸電造成人身安全事故。這些都是傳統電工電子類(lèi)實(shí)驗不可能做到的。
3．豐富的測量?jì)x器和元器件庫
除了常規實(shí)驗常用的萬(wàn)用表、雙通道示波器、函數信號發(fā)生器、掃頻儀等，還有邏輯分析儀、邏輯轉換儀、失真分析儀、頻譜分析儀、網(wǎng)絡(luò )分析儀等�？朔话銓W(xué)校儀器品種、數量不足的問(wèn)題。元器件庫，包括基本元件、半導體器件、運算放大器、TTL和CMOS數字電路等，并且用戶(hù)可以通過(guò)元件仿真編輯器自行創(chuàng )建或修改所需元件模型，還可以進(jìn)行元件模型的擴充和更新。更重要的是不再需要購買(mǎi)實(shí)際元件，極大地減低了實(shí)驗成本。
4．有利于學(xué)生開(kāi)展探索性研究性實(shí)驗
傳統的電工電子實(shí)驗教學(xué)，由于實(shí)驗條件的局限性，實(shí)驗老師在課前會(huì )把本節課所需的儀器設備和元器件準備好，然后學(xué)生按照實(shí)驗的要求和步驟進(jìn)行實(shí)驗，這樣的實(shí)驗，學(xué)生很少有自我發(fā)揮的機會(huì )，這也不符合目前以學(xué)生為主體的教育理念。在仿真實(shí)驗中，實(shí)驗成本下降了，儀器儀表和元器件的選擇范圍擴大了，更利于以學(xué)生為主體，開(kāi)展一些設計研究性實(shí)驗和探索性實(shí)驗，更有利于培養學(xué)生的創(chuàng )新能力。
六、結論
隨著(zhù)計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，一般的電工電子實(shí)驗都可以通過(guò)計算機輔助分析和仿真技術(shù)來(lái)完成。計算機仿真在實(shí)驗教學(xué)中的應用，越來(lái)越體現出它相對于傳統電工電子實(shí)驗的優(yōu)勢。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐證明，用仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗教學(xué)是可行的，結合了目前計算機仿真最新技術(shù)組建而成的電子仿真實(shí)驗室，為電工電子專(zhuān)業(yè)教學(xué)創(chuàng )設了良好的平臺，能極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，完全可滿(mǎn)足電工電子技術(shù)課程多層次實(shí)驗教學(xué)的需要，使學(xué)生的創(chuàng )新、創(chuàng )造能力得到全面的鍛煉和發(fā)揮，滿(mǎn)足現代仿真教學(xué)的需要。
【參考文獻】
[1]楊澤富.電工基礎實(shí)驗教學(xué)改革的研究[J].2006（10）.
[2]周宏.電工電子實(shí)驗教學(xué)改革模式的探討[J].2005(3).
[3]習友寶.工科電子實(shí)踐教學(xué)的改革[J].實(shí)驗室研究與探索，2005（8）.
[4]吳小花，邵忠良，李殊驍.Multisim及其在電子設計中的應用[J].機電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng )新，2006,19（3）：137-138.
[5]田建艷，夏路易.EDA支持下的電子技術(shù)教學(xué)實(shí)踐[J].教育理論與實(shí)踐，2005（6）：54-55.
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