摘要:将仿真技术融合于高职电气课程教学中,具有教学方法新颖、手段先进、内容生动直观等的特点,从而能增强学生的学习兴趣,加深学生对理论知识的理解,提高了学生的动手能力,达到理想的教学效果。
关键词:高職教育 仿真技术 电气课程教学
近年来,随着我国EDA技术的飞速发展,仿真技术在电子电气系统设计、制造和调试过程中应用越来越广泛,极大的提高了劳动效率。将仿真技术应用了高职电气专业课程教学中,是课程改革的一个方向。
一、简介EDA技术和Multisim仿真软件。
在多种EDA软件中,Multisim是一款非常适于应用在电气课程教学中的仿真软件。EDA是“Electronic Design Automation”的缩写,该技术已经在电气设计领域得到广泛应用。美国、日本等发达国家目前已经基本上不存在电子电气产品的手工设计、绘图。一个电气项目、一台电气产品的设计过程,从概念、功能的确立,到包括电路电气原理、PCB板图、单片机程序、机内结构、FPGA的构建及仿真、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在内的物理级设计,再到PCB钻孔图、自动贴片、焊膏漏印、元器件清单、总装配图等生产所需资料已全部可以在计算机上完成。Multisim是加拿大图像交互技术公司(Interactive Image Technoligics简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。
二、将仿真软件应用于辅助教学。
在课堂教学中,我们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图,并对电路性能进行仿真。Multisim提供了简单易学的使用方式,无需懂得深入的技术,只要将一个个直观的图标放在一起,线路连接也只需将两个连接点之间用鼠标拖动即可,可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计,这也使其更适合电子电气教育。通过Multisim仿真软件和虚拟仪器技术,学生可以完成从理论到原理图绘制与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。
Multisim仿真软件可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。学生可以很好地、显现地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真将结论真实的再现出来。极大地提高了学员的学习热情和积极性。其设备操作的安全性、可重复性、直观性,以及低成本在教学活动中得到很好的体现。理论教学 --> 计算机仿真 --> 实验仿真环节的教学流程在有效节约教育成本的同时,达到了非常好的教学效果。
三、在电气教学实践反馈。
下面以一个反馈放大电路的教学过程进行说明。电路如下:
模式一:
传统教学方式:教师讲授,黑板作为载体。
实训方式:电子实训台
缺点:知识表达方式单一,学生注意力不易集中,教学效果不明显;实训时,由于对电路缺乏熟悉掌握,仅满足于线路的连接,忽视电路的原理分析和组成,出现问题则学生茫然不知所以。
模式二:
用Multisim辅助教学:教授讲授+演示,计算机作为载体。
实训方式:Multisim仿真+电子实验台
优点:用Multisim仿真电路,演示,由于仿真过程是动态的,所以非常直观和生动。测试仪器的连接鼠标点击便可完成,并立即显示测试结果。不会因为教师忙于连接仪器,而使学生注意力转移,弱化教学效果;不会因为偶然的电路问题,而使教学演示失败,得出错误结果。在电气实训前先进行Multisim的计算机仿真实验,通过大量练习和设立故障,使学生熟悉电路组成与原理,掌握使用仪表检测和排除故障的能力。并且仿真实验消除了实验设备自身的不确定性对实验的影响,使学生专注于电路本身。在后续的电子实训中出现的问题自然应付自如。尤为重要的是,在实训过程中,学生可在教授的指导下,可以适度、随时修改参数,验算多种可能,可以使学生明晰的理解书中的原理。
从而,可以看出利用Multisim仿真软件辅助专业课程教学可以达到如下目标:
1.通过创设教学情景,引导学生实现自主学习。
用Multisim仿真软件就像一个真正的实验工作室台,随时以图形、表格及曲线显示出电路参数和输出结果,并且可以根据教学需要创设教学情景,让学生即时观察输出效果,并记录结果,进行分析,加深对电路组成和原理的理解。将抽象枯燥的知识变得生动形象,引导学生主动设置、探讨问题,提高了学生学习兴趣。
2.增强演示效果,加深学生对知识的理解。
传统的课堂教学是以黑板为载体,通过文字、图表来表达知识。教学效率低,电路精确度差。而利用Multisim软件,可以清晰快速地表现电路,接入测试仪器,实时显示电路参数、波形。教学效果明显改善。
3.提高学生兴趣,实现教与学的互动。
利用学生对计算机的兴趣,发挥当代学生计算机操作能力强的特点,充分挖掘Mutisim仿真软件的优势,提高学生的学习兴趣,变被动学习为主动学习。使学生与教师在课堂上产生交流,实现教与学的互动。
4.可以适时进行学习评价。学生学习的效果可以直接由完成工程项目的情况来衡量,包括教师评价、学习小组评价和自评三部分,这样通过项目完成质量可以完全体现学生的思路,避免学生质疑教授的结论。
作者:袁健,男,本科学历,新疆阿克苏人,研究方向:电气工程自动化。