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【摘 要】隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,電子科技也在不斷更新,并且逐漸滲透到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域,虛擬仿真技術(shù)在中職學(xué)校也得到了廣泛的運(yùn)用和發(fā)展,取代了大部分電子設(shè)計(jì)。電子技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科,對(duì)學(xué)生的要求也很高。在中職學(xué)校,電子技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用也存在著一些問(wèn)題,本文針對(duì)中職學(xué)校電子技術(shù)教學(xué)對(duì)虛擬仿真技術(shù)運(yùn)用的現(xiàn)狀,分析了虛擬仿真技術(shù)在中職學(xué)校電子技術(shù)教學(xué)中的不足和優(yōu)勢(shì)。
關(guān)鍵詞 虛擬仿真技術(shù);中職;電子技術(shù);教學(xué)應(yīng)用
中圖分類號(hào):G718.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-0568(2015)20-0122-02
電子技術(shù)是一門專業(yè)技能課,它在中職學(xué)校中的快速發(fā)展,不僅推動(dòng)了現(xiàn)代教育的進(jìn)步,而且還提高了中職的教學(xué)水平和質(zhì)量、學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,豐富了課堂知識(shí)內(nèi)容。在電子技術(shù)教學(xué)中,應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)是把理論和實(shí)踐相結(jié)合的重要方法,也是讓學(xué)生們提高綜合素質(zhì)的重要方式。
一、虛擬仿真技術(shù)的概念
虛擬仿真技術(shù)是虛擬系統(tǒng)對(duì)真實(shí)系統(tǒng)的模仿,在電子技術(shù)教學(xué)中一直被使用,是電子計(jì)算機(jī)發(fā)展過(guò)程中研究出來(lái)的新方法。隨著科技的飛速發(fā)展,虛擬仿真技術(shù)也在不斷變革,并漸漸成為不可缺少的一部分。
二、虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
在虛擬仿真技術(shù)不斷發(fā)展的情況下,該技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用中開(kāi)始普及,虛擬仿真技術(shù)在電子技術(shù)教學(xué)中,已經(jīng)成為教學(xué)的重要教學(xué)工具,其他很多行業(yè)也在開(kāi)始引進(jìn)虛擬仿真技術(shù)。虛擬仿真技術(shù)到目前為止,一直使用的是Multisim仿真軟件,并且該軟件已經(jīng)更新到了EWB5.0,這個(gè)軟件是建立在PC平臺(tái)上的一個(gè)圖形操作界面,模仿一個(gè)真實(shí)版的電子電路實(shí)驗(yàn)臺(tái),可以對(duì)所有工作臺(tái)進(jìn)行操作和指揮,體驗(yàn)真實(shí)的電子電路實(shí)驗(yàn)。目前,我國(guó)普遍采用的是EDA軟件,主要是對(duì)電子電路進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和仿真。
三、虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用
1.理論教學(xué)。理論教學(xué)是電工電子教學(xué)中不可缺少的一部分。理論教學(xué)可以使學(xué)生有足夠的專業(yè)理論知識(shí),為實(shí)踐教學(xué)打下基礎(chǔ)。專業(yè)理論課一般比較枯燥無(wú)味,有些學(xué)生基礎(chǔ)比較差,比較薄弱,就沒(méi)有很大的興趣,老師教起來(lái)就相對(duì)來(lái)說(shuō)比較困難,而且還影響教學(xué)效果。隨著虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展,課堂上漸漸地引進(jìn)了這項(xiàng)技術(shù),在進(jìn)行理論講解的同時(shí),利用仿真技術(shù)進(jìn)行多媒體演練,把理論教學(xué)中抽象的概念形象化、簡(jiǎn)單化、直觀化。例如:在基本放大電路中,對(duì)靜態(tài)工作的選擇,直接影響到放大器的性能。一般在理論課上,學(xué)生都會(huì)利用公式進(jìn)行推理,這樣就不能深刻理解,會(huì)對(duì)基本放大電路的知識(shí)掌握不好。但是,通過(guò)虛擬仿真的演示,學(xué)生很直觀地去了解和認(rèn)識(shí);在模擬電子線路中,三根管的公式是:Ie=Ic+Ib,在理論教學(xué)中都是用表格的方式列出相應(yīng)的數(shù)據(jù),證明是很多實(shí)驗(yàn)之后的出來(lái)的結(jié)果,學(xué)生只有死記硬背,沒(méi)有真實(shí)體驗(yàn),所以用虛擬仿真的技術(shù),讓學(xué)生們自己動(dòng)手去驗(yàn)證公式的到來(lái),這樣就會(huì)更容易牢記。
2.實(shí)踐教學(xué)。電子技術(shù)教學(xué)更注重實(shí)踐,是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中安全第一,但是也避免不了出現(xiàn)一些意外,存在很多安全隱患。而虛擬仿真技術(shù)只需要在計(jì)算機(jī)房就可以完成實(shí)驗(yàn),可以避免安全隱患的發(fā)生。虛擬仿真技術(shù)可以讓學(xué)生不受任何因素的限制,只要有計(jì)算機(jī)就可以完成實(shí)驗(yàn),可以更好地把理論和實(shí)踐相結(jié)合,提高學(xué)生的應(yīng)用能力和課堂效果。例如:實(shí)踐工作中沒(méi)有邏輯轉(zhuǎn)換儀器,但是仿真技術(shù)中有,在數(shù)學(xué)電路中,利用邏輯轉(zhuǎn)換儀器,將邏輯電路和邏輯表達(dá)方式、真值表之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換,可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)更加方便。
四、虛擬仿真技術(shù)在中職電子技術(shù)教學(xué)中的意義
1.虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)環(huán)境中創(chuàng)造了很多種場(chǎng)景,讓教學(xué)環(huán)境多元化,因?yàn)榉抡婕夹g(shù)具有交互性強(qiáng)、生動(dòng)形象等特殊特點(diǎn),可以把各種各樣的假設(shè)模型通過(guò)系統(tǒng)更直觀的讓學(xué)生們看到各種假設(shè)所出現(xiàn)的結(jié)果,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維。這樣課堂就不會(huì)枯燥無(wú)味,學(xué)生們就會(huì)更加積極地參與到課堂中。例如,在學(xué)習(xí)《彩色電視機(jī)原理及維修》時(shí),可以借助多媒體信息軟件,為學(xué)生展示電視劇發(fā)展的歷程,講解彩色電視機(jī)市場(chǎng)的特點(diǎn),結(jié)合實(shí)際生活,提問(wèn)“自己家中使用的電視劇是什么樣的”,形成互動(dòng)型教學(xué)模式。所以,虛擬仿真技術(shù)不僅能夠使學(xué)生掌握專業(yè)的技能知識(shí),還能激發(fā)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的興趣,還能有效地提高課堂效率。
2.在傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中,學(xué)生和教師反映適應(yīng)性差是普遍問(wèn)題之一,其只要因素是硬件設(shè)備。仿真技術(shù)使用廣泛,兼容性強(qiáng),適用于教學(xué)的全過(guò)程,并且不受專業(yè)技術(shù)、學(xué)科類別的影響,如電子專業(yè)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目教學(xué)、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)等,都可利用具有仿真功能的通用型軟件Protel和Multisim來(lái)完成。
3.仿真技術(shù)不僅僅可以解決實(shí)訓(xùn)費(fèi)用過(guò)高的問(wèn)題,還能夠降低環(huán)境污染、意外問(wèn)題的發(fā)生。在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)中,經(jīng)常會(huì)有危險(xiǎn)的環(huán)節(jié),而仿真技術(shù)可以提前讓學(xué)生掌握其流程,減小危險(xiǎn)事故的發(fā)生,可以使學(xué)生放心大膽地去完成每一個(gè)試驗(yàn)。
五、虛擬仿真技術(shù)在中職電子技術(shù)教學(xué)中存在的問(wèn)題
雖然虛擬仿真技術(shù)改善了教學(xué)手段,豐富了教學(xué)內(nèi)容,但是教學(xué)中完全使用仿真技術(shù)會(huì)大大降低學(xué)生對(duì)真實(shí)元器件的封裝、檢測(cè)的認(rèn)識(shí)度,降低對(duì)儀器的操作能力和削弱對(duì)電子產(chǎn)品的布線能力、安裝調(diào)試能力等。為了避免這種現(xiàn)象,必須采取兩種相結(jié)合的方法,在強(qiáng)調(diào)仿真技術(shù)對(duì)教學(xué)的輔的同時(shí),還要強(qiáng)調(diào)實(shí)際動(dòng)手能力的重要性,兩者有效結(jié)合。對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)合理地安排,提供科學(xué)、合理的仿真實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生多自己動(dòng)手設(shè)計(jì)、制作,提高學(xué)生的動(dòng)手能力。
六、虛擬仿真技術(shù)在中職電子技術(shù)教學(xué)中應(yīng)用方法的研究
1.仿真技術(shù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展緊密結(jié)合。目前,大多數(shù)仿真技術(shù)軟件都是外國(guó)開(kāi)放的,這些軟件不僅價(jià)格昂貴,而且不適合我國(guó)的教育發(fā)展。所以我國(guó)應(yīng)該建立仿真技術(shù)服務(wù)平臺(tái),研究開(kāi)發(fā)適合我國(guó)教育發(fā)展的仿真軟件,開(kāi)發(fā)仿真軟件要緊密的與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相結(jié)合,跟上科技發(fā)展的腳步,全力開(kāi)發(fā)先進(jìn)的、適用的、全面覆蓋的仿真技術(shù)。
2.仿真技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。許多中職學(xué)校在自行研發(fā)仿真技術(shù)軟件,但是到目前為止沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。所以對(duì)仿真技術(shù)要標(biāo)準(zhǔn)化,學(xué)生的使用要流程化、對(duì)軟件的設(shè)計(jì)要規(guī)范化,把仿真技術(shù)和多媒體技術(shù)緊密結(jié)合,提高仿真技術(shù)在中職電子技術(shù)教學(xué)中的教學(xué)質(zhì)量。
3.堅(jiān)持虛實(shí)結(jié)合。雖然仿真技術(shù)能夠很大程度的提高學(xué)生的理解能力和動(dòng)手能力,但是仿真技術(shù)缺乏實(shí)物感,與真實(shí)的實(shí)驗(yàn)不一樣。比如:在網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)中,利用到的一些設(shè)備路由器、交換機(jī)等,雖然在仿真技術(shù)中學(xué)生都會(huì)使用,但是實(shí)物和仿真存在著差異,會(huì)導(dǎo)致在實(shí)物訓(xùn)練中無(wú)從下手。所以,應(yīng)該合理的安排仿真實(shí)驗(yàn),有計(jì)劃地進(jìn)行實(shí)訓(xùn),把仿真技術(shù)和實(shí)物訓(xùn)練結(jié)合在一起,提高教學(xué)的質(zhì)量和效果。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,虛擬仿真技術(shù)在我們生活用廣泛使用,在中職電子教學(xué)技術(shù)中也具有重要的意義。它使理論教學(xué)概念變得生動(dòng)化、形象化,不僅創(chuàng)新了電子技術(shù)教學(xué)的模式,而且還提高了學(xué)生的電子技術(shù)綜合能力,使學(xué)生對(duì)專業(yè)理論知識(shí)更加深入的掌握。學(xué)生通過(guò)實(shí)踐,形成了一定的創(chuàng)新意識(shí)和思維想法,為未來(lái)的工作和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) 虛擬仿真 改革與實(shí)踐
中圖分類號(hào):G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2016)10(b)-0082-02
數(shù)字電子技術(shù)是筆者學(xué)校精品課程,目前正在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源共享課的建設(shè),同時(shí)它也是理工科電氣工程及其自動(dòng)化、電氣自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其制動(dòng)化、物聯(lián)網(wǎng)工程、應(yīng)用物理學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程不僅具有自身的理論體系而且實(shí)踐性非常強(qiáng)。該課程主要的內(nèi)容是解決數(shù)字電子電路相關(guān)理論的入門,學(xué)生能夠在掌握基本理論的同時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì),掌握分析和設(shè)計(jì)的基本方法和基本技能,為后學(xué)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。
以往的數(shù)電實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本上是硬件實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部操作。學(xué)生在學(xué)習(xí)完理論課后,在實(shí)驗(yàn)課上直接通過(guò)實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證性操作或者簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)再通過(guò)實(shí)驗(yàn)箱搭建電路,這樣的操作設(shè)計(jì)性比較差,很多知識(shí)的掌握達(dá)不到加強(qiáng)鞏固的效果。如果有一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠讓學(xué)生對(duì)所學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行及時(shí)的驗(yàn)證,教學(xué)效果會(huì)大幅度地提高。對(duì)一些興趣比較高、學(xué)有余力的學(xué)生還可以針對(duì)實(shí)際問(wèn)題設(shè)計(jì)一些電路,然后在平臺(tái)上練習(xí),從而發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題。去年該校購(gòu)置了虛擬仿真平臺(tái),但是由于網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定、平臺(tái)的操作不熟練等因素影響,目前數(shù)電實(shí)驗(yàn)?zāi)壳斑€停留在實(shí)驗(yàn)箱的階段,雖然經(jīng)過(guò)一定的改革增加了面包板,學(xué)生的動(dòng)手能力有一定的提高。但因有許多問(wèn)題出現(xiàn),如初學(xué)者對(duì)原理掌握不牢固、理論知識(shí)跟不上實(shí)驗(yàn)內(nèi)容效果不佳、教學(xué)評(píng)價(jià)和實(shí)驗(yàn)考核手段比較單一、設(shè)備的故障頻發(fā)、設(shè)備升級(jí)不方便等諸多因素嚴(yán)重影響教學(xué),也限制了學(xué)生的創(chuàng)造力和學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。
1 數(shù)字電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的意義
數(shù)字電子技術(shù)工程性和實(shí)踐性極強(qiáng),相應(yīng)實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)設(shè),不僅可以幫助學(xué)生理解和掌握該課程的基本內(nèi)容,還可以提高學(xué)生的動(dòng)手能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與虛擬仿真技術(shù)在計(jì)算機(jī)上構(gòu)建一個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)室環(huán)境,提供可操作虛擬實(shí)驗(yàn)儀器,使學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)上通過(guò)接近真實(shí)的人機(jī)交互界面完成實(shí)驗(yàn),同時(shí)還提供網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一體化管理功能[1]。該校在電類專業(yè)中開(kāi)展了部分仿真課程的公共選修課和專業(yè)選修課,已經(jīng)購(gòu)置了仿真平臺(tái),以及計(jì)算機(jī)機(jī)房等硬件設(shè)備,對(duì)于數(shù)電實(shí)驗(yàn)的仿真有一定的基礎(chǔ)。但是實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和人才培養(yǎng)模式還有一定的差距,而且并不互相兼容,需要系統(tǒng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)機(jī)制來(lái)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理的有效性和可行性。
采用虛擬仿真的數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)不僅可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)硬件實(shí)驗(yàn)的不足,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、動(dòng)手能力的培養(yǎng)及綜合素質(zhì)的提升,而且具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。
(1)解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)資金不足或不能及時(shí)到位的現(xiàn)象。虛擬仿真不像硬件實(shí)驗(yàn)室那樣需要比較高額的維護(hù)費(fèi)用,而且維護(hù)起來(lái)不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制,利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理。
(2)通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)群,實(shí)現(xiàn)綜合利用資源。數(shù)電實(shí)驗(yàn)涉及到信號(hào)的產(chǎn)生,數(shù)字電路的實(shí)現(xiàn),可將虛擬軟件平臺(tái)和EDA實(shí)驗(yàn)室及信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室等多個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建,共同完成綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的仿真及操作。
(3)互動(dòng)性較強(qiáng)。網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)室虛擬操作可以實(shí)現(xiàn)生與生、生與師、師與師之間的遠(yuǎn)程互動(dòng)與交流。老師可以有效地對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、監(jiān)督和考核,學(xué)生通過(guò)交流很快地掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,有效地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。
(4)提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。學(xué)生可以根據(jù)自身?xiàng)l件,除了完成老師交代的內(nèi)容之外,設(shè)計(jì)自己喜歡的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)?zāi)J剑晕以O(shè)計(jì)與創(chuàng)造,提高自我學(xué)習(xí)的能力、鍛煉動(dòng)手能力和設(shè)計(jì)能力。
(5)與科技發(fā)展同步,保證實(shí)驗(yàn)的先進(jìn)性與前瞻性。及時(shí)有效地對(duì)虛擬軟件進(jìn)行更新,與時(shí)俱進(jìn)地采用新的方法授課,引入新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,提高學(xué)生開(kāi)展探索性、研究性、創(chuàng)新創(chuàng)意性實(shí)驗(yàn)。
2 虛擬仿真數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)改革與實(shí)踐的舉措
為了培養(yǎng)中國(guó)特色應(yīng)用技術(shù)型人才,教學(xué)中必須加強(qiáng)學(xué)生的技術(shù)理論、注重技術(shù)應(yīng)用、突出實(shí)踐教學(xué),而加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)建設(shè)正是整個(gè)教學(xué)過(guò)程的一個(gè)基礎(chǔ)。
2.1 改革教學(xué)過(guò)程
通過(guò)學(xué)習(xí)其他院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,根據(jù)當(dāng)前信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展特點(diǎn),參考其教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與做法,對(duì)該課程的教學(xué)過(guò)程加以調(diào)整。針對(duì)不同的專業(yè)選用不同的教材,精選教學(xué)內(nèi)容、精煉講課題材。
2.2 完善教學(xué)大綱,實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo),適應(yīng)人才培養(yǎng)模式
通過(guò)課題組成員授課經(jīng)驗(yàn)及學(xué)習(xí)研究的結(jié)果,商討完善教學(xué)大綱,制定比較合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核機(jī)制,實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)。
2.3 改革實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和方法
通過(guò)引入現(xiàn)代化的教學(xué)手段,推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段的提高及改革。構(gòu)建以網(wǎng)絡(luò)為載體的教學(xué)平臺(tái),借助一些虛擬軟件實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)方法。通過(guò)已有的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)合原有的硬件設(shè)備進(jìn)行數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué),提高了設(shè)備的利用率,降低了實(shí)驗(yàn)成本,提高了實(shí)驗(yàn)授課效果。通過(guò)改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,優(yōu)化驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),加強(qiáng)綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn),注重學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。
教學(xué)內(nèi)容采用虛實(shí)結(jié)合的授課方式,突出實(shí)驗(yàn)多元化、層次化和系統(tǒng)性。具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由數(shù)制和碼制、基本門電路的測(cè)試、組合邏輯電路、觸發(fā)器、時(shí)序邏輯電路、脈沖的產(chǎn)生與整形、ADC和DAC、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件等構(gòu)成。[1]通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)電路的搭建,使學(xué)生對(duì)實(shí)際電路具有比較直觀的認(rèn)識(shí),培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
2.4 建O綜合實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)
通過(guò)教師或?qū)W生自發(fā)組織相關(guān)協(xié)會(huì)構(gòu)建綜合實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì),定期進(jìn)行數(shù)字電子技術(shù)實(shí)踐理論知識(shí)的講授和電子線路的設(shè)計(jì)。形式可以多樣化、多元化,如講座、授課、競(jìng)賽和觀摩等。
2.5 構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室,實(shí)現(xiàn)開(kāi)放式教學(xué)
利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字電子技術(shù)硬件實(shí)驗(yàn)室共同構(gòu)建虛擬數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室,實(shí)現(xiàn)一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)上的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)主要包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理、實(shí)驗(yàn)教學(xué)務(wù)管理、實(shí)驗(yàn)前理論知識(shí)學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程智能指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果自動(dòng)批改、互動(dòng)交流通知、實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)估和實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源管理等9個(gè)模塊,實(shí)現(xiàn)開(kāi)放式虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理和共享。該平臺(tái)不僅可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)操作,還可以擴(kuò)展到課程設(shè)計(jì)和課程實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的教學(xué)。
利用網(wǎng)絡(luò)建立關(guān)于數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)為主題的論壇,以促進(jìn)不同用戶間的信息交流,了解最前沿的數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn),開(kāi)拓視野[3]。
2.6 構(gòu)建綜合實(shí)驗(yàn)群
打破課程界限,實(shí)行多門實(shí)驗(yàn)交叉匯合,建立綜合實(shí)驗(yàn)群。數(shù)字電子技術(shù)是一門邏輯性非常強(qiáng)的課程,邏輯變量的產(chǎn)生、傳輸和處理過(guò)程要求比較嚴(yán)謹(jǐn),具有工程性和實(shí)踐性兩大特點(diǎn)。將已有的數(shù)電實(shí)驗(yàn)室、通信實(shí)驗(yàn)室、虛擬仿真平臺(tái)和EDA、信號(hào)與系統(tǒng)等多個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建一個(gè)適用于工科專業(yè)的電類虛擬實(shí)驗(yàn)綜合實(shí)驗(yàn)群,共同來(lái)完成綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的操作,提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,促進(jìn)教學(xué)效果的提高。
2.7 改革實(shí)驗(yàn)教材
針對(duì)該校轉(zhuǎn)型發(fā)展的目標(biāo),該院在人才培養(yǎng)模式上也應(yīng)有所變化,要促進(jìn)電類學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)的平衡協(xié)調(diào)發(fā)展,提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。結(jié)合實(shí)際情況改革實(shí)驗(yàn)教材。這樣既能提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),也能培養(yǎng)其解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。
2.8 改革考評(píng)機(jī)制
過(guò)去的數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)都是平時(shí)成績(jī)加期末抽取實(shí)驗(yàn)操作一次性考核的方式進(jìn)行。通過(guò)虛擬仿真后的試驗(yàn)考核方式采用考勤成績(jī)、平時(shí)操作成績(jī)、提交作業(yè)成績(jī)、創(chuàng)新成績(jī)綜合考評(píng)。同時(shí)建立學(xué)評(píng)學(xué)、師評(píng)學(xué)、學(xué)評(píng)師的考核機(jī)制,共同進(jìn)步,共同促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。
3 結(jié)語(yǔ)
堅(jiān)持“育人為本”“以生為本”的基本教育理念,培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才是我們的最終目標(biāo)。通過(guò)實(shí)踐證明,對(duì)已有的實(shí)驗(yàn)室及其設(shè)備進(jìn)行合理整合,構(gòu)建綜合實(shí)驗(yàn)群,不僅可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的有效進(jìn)行,也可以實(shí)現(xiàn)其他實(shí)驗(yàn)的有效進(jìn)行。
通過(guò)豐富的仿真實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)軟件培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,提高學(xué)生設(shè)計(jì)和創(chuàng)新的能力;整合已有硬件資源和虛擬網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的方式使學(xué)生對(duì)實(shí)際電路有比較直觀的認(rèn)識(shí),既提高了現(xiàn)有設(shè)備的利用率,降低了實(shí)驗(yàn)成本,又提高了實(shí)踐教學(xué)的效果;最終促進(jìn)學(xué)生“善學(xué)習(xí)、善實(shí)踐、善應(yīng)用”的專業(yè)素養(yǎng)和實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:虛擬仿真技術(shù);“電子技術(shù)”;教學(xué)
1虛擬教學(xué)法應(yīng)用背景
在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中,除了掌握“電子技術(shù)”課程必需的基礎(chǔ)知識(shí)外,還需要培養(yǎng)學(xué)生“電子技術(shù)”方面的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力,進(jìn)而鍛煉學(xué)生的思維,提高教師“電子技術(shù)”課程教學(xué)的水平。把虛擬教學(xué)法應(yīng)用到“電子技術(shù)”教學(xué)中,可以有效增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,最終提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)水平。因此,高職院校擔(dān)任“電子技術(shù)”課程教學(xué)的教師應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)虛擬仿真技術(shù)的分析和應(yīng)用,明確在“電子技術(shù)”課程教學(xué)中應(yīng)用虛擬教學(xué)法的重要性、有效性和創(chuàng)新性,從而研究、制定出相關(guān)的方法和措施,促進(jìn)學(xué)生整體學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)技巧的提升。
2“電子技術(shù)”課程的特點(diǎn)
“電子技術(shù)”課程是電氣工程專業(yè)、自動(dòng)化專業(yè)以及其他相關(guān)專業(yè)的主要課程,其教學(xué)內(nèi)容是和電子、控制技術(shù)以及電氣相互融合在一起的,“電子技術(shù)”課程具有很多特點(diǎn),具體如下:第一,“電子技術(shù)”課程的教學(xué)理論性較強(qiáng),在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中,課程內(nèi)容較為單一和枯燥,因此,學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中通常情況下都會(huì)出現(xiàn)理解上的困難,影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。第二,“電子技術(shù)”課程的系統(tǒng)模式化特點(diǎn)較為鮮明,且模型參數(shù)的變化也較為明顯,其中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目反而相對(duì)是獨(dú)立存在的。第三,“電子技術(shù)”課程的項(xiàng)目設(shè)計(jì)的綜合性較高,且技術(shù)的推廣應(yīng)用也較廣,在實(shí)際的技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程中,相關(guān)的案例也較為成熟。故而教師在教學(xué)過(guò)程中也可以將虛擬教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相互結(jié)合起來(lái),改變傳統(tǒng)教學(xué)方式的局限性,幫助學(xué)生對(duì)抽象理論知識(shí)的理解,最終促進(jìn)“電子技術(shù)”專業(yè)課程的創(chuàng)新發(fā)展。
3虛擬仿真平臺(tái)的選用
“電子技術(shù)”課程的系統(tǒng)化程度較高,且理論分析上也較為復(fù)雜,因此,教師在采取虛擬教學(xué)法的過(guò)程中,在虛擬仿真平臺(tái)的選擇上,Matlab仿真平臺(tái)是最佳選擇,其在使用過(guò)程中具有很多的優(yōu)勢(shì),具體如下:第一,Matlab仿真平臺(tái)的計(jì)算功能較為強(qiáng)大,且在使用過(guò)程中,Matlab仿真平臺(tái)的運(yùn)算速度也較快,將其應(yīng)用在“電子技術(shù)”課程的教學(xué)中,可以有效解決課程中的計(jì)算問(wèn)題,提高教學(xué)水平。第二,Matlab仿真平臺(tái)也可以提供兩種虛擬仿真的形式,即利用編寫代碼文件進(jìn)行仿真和利用Simulink的仿真平臺(tái)進(jìn)行圖形化仿真,其教學(xué)效果非常直觀且形象。第三,對(duì)于Simulink的仿真平臺(tái)來(lái)說(shuō),將其應(yīng)用在“電子技術(shù)”課程教學(xué)過(guò)程中,不僅可以提供實(shí)體圖形化的模型和相關(guān)的仿真儀器等,還可以提供專門的電氣系統(tǒng)模型,雖然并不是真實(shí)的物體,但是卻具有真實(shí)物體的特征和屬性,也具有較高的使用價(jià)值。另外,Matlab仿真平臺(tái)的應(yīng)用成本也相對(duì)較低,根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示,其虛擬仿真結(jié)果和實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較也具有一致性,教師在應(yīng)用時(shí),可以將Matlab仿真平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái),以此來(lái)提高“電子技術(shù)”課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率[1]。
4在“電子技術(shù)”課程中應(yīng)用虛擬教學(xué)法的可靠性
4.1教學(xué)條件上滿足應(yīng)用條件
隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,我國(guó)各大高校在教學(xué)條件上也得到了相應(yīng)的完善,大部分高校在教學(xué)過(guò)程中采取的都是多媒體教學(xué)的方式,為虛擬教學(xué)法的應(yīng)用提供了可靠的教學(xué)條件。教師通過(guò)在計(jì)算機(jī)上安裝相關(guān)的虛擬仿真軟件,就可以利用多媒體技術(shù)進(jìn)行“電子技術(shù)”課程的教學(xué)。另外,完善的硬件設(shè)施使得教師也可以利用虛擬仿真軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行演示教學(xué),解決了我國(guó)傳統(tǒng)“電子技術(shù)”課程教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)問(wèn)題。
4.2開(kāi)發(fā)虛擬仿真技術(shù)的條件較為完善
在計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中,我國(guó)高校的電子類專業(yè)實(shí)驗(yàn)室也設(shè)置了相關(guān)的計(jì)算機(jī)設(shè)備,使得高校具備了開(kāi)發(fā)虛擬仿真技術(shù)的條件。另外,我國(guó)的很多高校的“電子技術(shù)”專業(yè)中也具備了較為完善的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及數(shù)字信號(hào)處理等實(shí)驗(yàn)室也配備了相關(guān)的微機(jī)。同時(shí),高校也在微機(jī)上安裝了Matlab等仿真平臺(tái),為“電子技術(shù)”課程的虛擬仿真教學(xué)提供了完善的條件。除此之外,部分高校的學(xué)生也有自己的電腦,可以在電腦中安裝相關(guān)的虛擬仿真軟件,可以不受時(shí)間和空間地限制進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。
5在“電子技術(shù)”課程中應(yīng)用虛擬教學(xué)法的重要性
5.1有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性
通過(guò)在“電子技術(shù)”課程中應(yīng)用虛擬教學(xué)法,有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。第一,高校在電子信息技術(shù)課程的教學(xué)過(guò)程中,通過(guò)建立實(shí)驗(yàn)基地,可以打造出鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力的綜合性平臺(tái),幫助學(xué)生將所學(xué)到的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際的操作過(guò)程中,從而加深對(duì)理論知識(shí)的理解,提高自身的實(shí)踐能力。第二,在實(shí)際的虛擬仿真軟件的操作過(guò)程中,也可以將學(xué)生難理解的理論知識(shí)用更加形象的方式表達(dá)出來(lái),讓學(xué)生更加直觀地感受到“電子技術(shù)”課程的相關(guān)知識(shí),提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。第三,教師在應(yīng)用虛擬教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)的時(shí)候,也可以通過(guò)教學(xué)節(jié)奏的把控,來(lái)幫助學(xué)生探索并思考相關(guān)的知識(shí)結(jié)構(gòu),使其主動(dòng)參與到教學(xué)過(guò)程中,凸顯學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位,最終實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。
5.2有利于提升學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,企業(yè)生產(chǎn)工藝更新加快,新技術(shù)被采用的步伐加快,這對(duì)高職院校人才培養(yǎng)提出了更高的要求,高職院校在“電子技術(shù)”課程的教學(xué)過(guò)程中著重以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為教學(xué)目標(biāo),在教學(xué)過(guò)程中,重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、動(dòng)手能力和實(shí)踐能力。而通過(guò)在“電子技術(shù)”課程教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用虛擬教學(xué)法,可以有效提升學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。高校通過(guò)為學(xué)生提供實(shí)踐操作平臺(tái)和操作環(huán)境,可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)理論知識(shí)的應(yīng)用,加深對(duì)“電子技術(shù)”課程的了解。虛擬教學(xué)法在教學(xué)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性,學(xué)生通過(guò)虛擬技術(shù)體驗(yàn)知識(shí)要點(diǎn)和能力要點(diǎn),實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)和實(shí)踐操作完美融合,進(jìn)一步提高“電子技術(shù)”課程教學(xué)的趣味性、有效性,幫助學(xué)生及時(shí)地發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題。
6我國(guó)高校在“電子技術(shù)”教學(xué)中的問(wèn)題
6.1相關(guān)的學(xué)習(xí)環(huán)境有待完善
“電子技術(shù)”課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,對(duì)于學(xué)習(xí)情景的要求也較高,但是在我國(guó)傳統(tǒng)的教學(xué)工作中,教師一般選擇生活中的例子來(lái)演示和創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。生活中的例子只能說(shuō)明結(jié)果,無(wú)法獲取演進(jìn)過(guò)程,學(xué)生在學(xué)習(xí)中只能知道是什么,卻難以知道因?yàn)槭裁础A硗猓瑢?duì)于演示實(shí)驗(yàn)所需的教材,由于學(xué)校經(jīng)費(fèi)有限,相關(guān)儀器設(shè)備缺乏或陳舊,導(dǎo)致部分實(shí)驗(yàn)無(wú)法完成。即使能進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn),由于人員、空間、溫度、濕度等諸多因素,實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)受到一定的影響,產(chǎn)生一定的誤差,難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的教學(xué)目的。
6.2學(xué)生的主動(dòng)探索意識(shí)有待加強(qiáng)
在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下,教師在進(jìn)行“電子技術(shù)”課程教學(xué)時(shí),教學(xué)內(nèi)容主要來(lái)自于教材,主要教具是粉筆和黑板,即使有演示實(shí)驗(yàn),也大多是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程中總是被動(dòng)的,即只記錄和標(biāo)記老師的講解。在學(xué)習(xí)過(guò)程中,即使有自己獨(dú)到的見(jiàn)解,也由于缺乏必要的實(shí)驗(yàn)測(cè)試,最終無(wú)法實(shí)現(xiàn),學(xué)生的主動(dòng)探索意識(shí)有待加強(qiáng)[2]。
7基于虛擬教學(xué)法下的“電子技術(shù)”教學(xué)措施
7.1將虛擬仿真技術(shù)融入教學(xué)課堂
我國(guó)以往的“電子技術(shù)”課程教學(xué)模式,通常情況下注重理論知識(shí)的掌握而忽視實(shí)踐能力的培養(yǎng),課堂大部分時(shí)間也用在了理論知識(shí)的傳授上,課堂氣氛較為活躍,很容易影響學(xué)生聽(tīng)課積極性。另外,如果理論知識(shí)沒(méi)有得到實(shí)踐的補(bǔ)充和驗(yàn)證,無(wú)形中也會(huì)增加學(xué)生的學(xué)習(xí)難度,因此,教師需要將虛擬仿真技術(shù)融入教學(xué)課堂,解決我國(guó)傳統(tǒng)的“電子技術(shù)”課堂實(shí)驗(yàn)的困境。教師在講解理論知識(shí)的同時(shí),要充分利用多媒體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示,通過(guò)演示抽象的理論概念,幫助學(xué)生進(jìn)行理解,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使其愿意主動(dòng)思考問(wèn)題,愿意動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn),進(jìn)而鞏固相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。
7.2創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法
“電子技術(shù)”課程的技術(shù)性很強(qiáng),而學(xué)生的技術(shù)能力是需要在實(shí)踐中進(jìn)行不斷積累的,因此,教師在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中,理論知識(shí)只是對(duì)技術(shù)實(shí)踐的知識(shí)補(bǔ)充,兩者需要進(jìn)行充分結(jié)合方能實(shí)現(xiàn)最好應(yīng)用。同時(shí),教師需要?jiǎng)?chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用虛擬教學(xué)法,通過(guò)應(yīng)用虛擬仿真軟件,讓學(xué)生將所學(xué)到的理論知識(shí)在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行強(qiáng)化。另外,教師在實(shí)際應(yīng)用虛擬教學(xué)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),還需要加強(qiáng)和學(xué)生之間的交流,及時(shí)了解學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題,幫助其制定解決問(wèn)題的方案。同時(shí),教師也要鼓勵(lì)學(xué)生之間加強(qiáng)交流,通過(guò)學(xué)生之間的相互學(xué)習(xí)、相互影響,主動(dòng)尋找實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的知識(shí)支撐,從而提高學(xué)生之間的相互協(xié)作能力,完善實(shí)驗(yàn)方案,提高學(xué)生主動(dòng)尋找問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,最終提高學(xué)生“電子技術(shù)”課程的整體學(xué)習(xí)水平。
7.3增多課程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)
教師在應(yīng)用虛擬教學(xué)法進(jìn)行“電子技術(shù)”課程教學(xué)時(shí),還需要增加實(shí)踐環(huán)節(jié)的課程設(shè)計(jì),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)時(shí)間目標(biāo)、教學(xué)目標(biāo)的有效控制。首先需要教師對(duì)“電子技術(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行多個(gè)單元模塊的劃分,以此來(lái)提高虛擬教學(xué)法的有效性;其次,教師在教學(xué)過(guò)程中,需要對(duì)學(xué)生進(jìn)行“電子技術(shù)”課程的演示實(shí)驗(yàn),在按步驟規(guī)范地操作一次以后,要將實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生,讓學(xué)生自主實(shí)驗(yàn),自主分析,獨(dú)立思考,獨(dú)立制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃;最后,教師在學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束以后,要安排學(xué)生對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)單的講解和總結(jié),引發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的思考,讓學(xué)生在總結(jié)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)二次思考,最終實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)的牢固掌握[3]。
8結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞: EWB 電子技術(shù) 虛擬實(shí)驗(yàn) 應(yīng)用
1.引言
虛擬電子平臺(tái)實(shí)驗(yàn)是利用計(jì)算機(jī)構(gòu)造一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)M環(huán)境,通過(guò)建立模擬電路并對(duì)模擬電路的數(shù)據(jù)和功能進(jìn)行分析而達(dá)到實(shí)驗(yàn)效果和目的一種新的實(shí)驗(yàn)方法。EWB軟件可以在計(jì)算機(jī)上建立電子元件型號(hào)及參數(shù)庫(kù),通過(guò)選擇實(shí)驗(yàn)所需的電子元件型號(hào)、參數(shù)和虛擬測(cè)試儀器就可進(jìn)行模擬電路的連接和仿真運(yùn)行和測(cè)試,并在模擬儀器上讀出測(cè)試結(jié)果,特別易于學(xué)生學(xué)習(xí)和使用。作為傳統(tǒng)電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充,EWB使學(xué)生掌握仿真軟件技術(shù),間接地了解電子元件設(shè)計(jì)和制造的發(fā)展動(dòng)向。它既繼承了實(shí)物實(shí)驗(yàn)可操作性、參與性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),又利用了計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì),發(fā)揮其直觀、動(dòng)態(tài)模擬、迅速準(zhǔn)確、資源共享、資金投入量少等特點(diǎn)。
2.EWB的主要功能
EWB具有齊全的虛擬電子設(shè)備,在虛擬電子平臺(tái)上操作這些設(shè)備如同操作真實(shí)的設(shè)備一樣,非常真實(shí),而且操作起來(lái)更加容易。EWB提供了相當(dāng)廣泛的元器件,還提供了較寬的選擇余地,學(xué)生也可以根據(jù)元器件生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品使用手冊(cè)中的元器件參數(shù)添加新的元件或擴(kuò)充已有的元器件庫(kù)。同時(shí)EWB提供的圖形操作界面,學(xué)生可單擊鼠標(biāo),托放虛擬元器件或測(cè)試儀器,可以輕松地完成原理圖的輸入和連線,同時(shí)也允許用戶調(diào)整電路連線和元件的位置及自動(dòng)排列連線的功能,它具有如下特點(diǎn)。
(1)功能完善,實(shí)驗(yàn)用的元器件及測(cè)試儀器儀表齊全,可以做各種類型實(shí)驗(yàn)。
(2)實(shí)驗(yàn)不消耗器材,實(shí)驗(yàn)所需器材種類和數(shù)量不限制,實(shí)驗(yàn)成本低。
(3)實(shí)驗(yàn)速度快,效率高,容易開(kāi)展各種設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、提高了電路設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)效率。
3.使用EWB進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的基本方法
學(xué)生可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和要求創(chuàng)建一個(gè)線路圖,按下電源開(kāi)關(guān)后,就可以從示波器等測(cè)試儀器上讀得電路中被測(cè)數(shù)據(jù)。整個(gè)運(yùn)行過(guò)程可分成以下幾個(gè)步驟。
(1)數(shù)據(jù)輸入:將已創(chuàng)建的電路圖結(jié)構(gòu)、元器件數(shù)據(jù)讀入,選擇分析方法。
(2)參數(shù)設(shè)置:程序會(huì)檢查輸入數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),以及電路中的闡述內(nèi)容,對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
(3)電路分析:對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行分析,它將占據(jù)CPU工作者的大部分時(shí)間,是電路進(jìn)行仿真和分析的關(guān)鍵。它將形成電路的數(shù)值解,并將所得數(shù)據(jù)送至輸出級(jí)。
(4)數(shù)據(jù)輸出:從測(cè)試儀器如示波器或萬(wàn)用表上獲得仿真運(yùn)行的結(jié)果,也可以從“分析”欄中的“分析顯示圖”中看到測(cè)量、分析的波形圖。
4.實(shí)例分析
(1)在EWB上先創(chuàng)建需進(jìn)行分析的電路圖如圖1所示。
(2)選定“選項(xiàng)/參數(shù)”欄中的“電路選項(xiàng)(Schematic Options)”,選定“顯示節(jié)點(diǎn)名(Show Nodes Name)”,把電路的節(jié)點(diǎn)標(biāo)志(ID)顯示在電路圖2上。
(3)在“仿真/分析(Analysis)”欄內(nèi)選定“直流工作點(diǎn)(DC Operating Point)”,如圖2所示。設(shè)置要仿真的節(jié)點(diǎn),然后運(yùn)行仿真(Simulate),EWB會(huì)自動(dòng)把電路中所選節(jié)點(diǎn)的電壓數(shù)值和電源支路的電流數(shù)值顯示在“分析圖(Analysis Graph)”如圖3所示中。
由此可見(jiàn),一臺(tái)計(jì)算機(jī)加一套EWB軟件,就相當(dāng)于擁有一個(gè)設(shè)備先進(jìn)的虛擬電子實(shí)驗(yàn)室。
5.充分發(fā)揮虛擬電子平臺(tái)仿真技術(shù)在教學(xué)中的作用
現(xiàn)代教育的職能是為學(xué)習(xí)者服務(wù)、為用人單位服務(wù)。人才需求的變化,技術(shù)發(fā)展之快更是需要有人才培養(yǎng)的超前意識(shí)。這就需要我們思維創(chuàng)新,教學(xué)手段創(chuàng)新。學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)就應(yīng)該以技術(shù)為突破口,引入計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)手段,將虛擬電子平臺(tái)仿真技術(shù)技術(shù)引入到各專業(yè)的教學(xué)中,利用計(jì)算加軟件功能,完善原始的教學(xué)設(shè)備,提高教學(xué)的質(zhì)量,解決部分實(shí)踐性環(huán)節(jié)教學(xué)難題,從而加快高素質(zhì)人才培養(yǎng)的速度。
綜上所述,由于虛擬電子平臺(tái)仿真技術(shù)在教學(xué)中的廣泛應(yīng)用,因此它必將引領(lǐng)今后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展方向,對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段的改革起到推動(dòng)作用。
參考文獻(xiàn):
[1]秦曾煌.電工學(xué)[M].北京:高等教育出版社,1999.
[2]馮春楊等.談高職教育中的多媒體教學(xué)[J].遼寧高職學(xué)報(bào),2004,(4):155-156.
[3]孫懷東.開(kāi)展電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)的做法與體會(huì)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2006.10,Vol25,(10).
Abstract: The problems existing in the traditional teaching mode according to the electronic technology curriculum in higher vocational colleges are analyzed. The viewpoints and methods of simulation teaching of Proteus software used in circuit basis and analog circuit are introduced. The teaching effect and quality is improved by Proteus software through the simulation examples.
關(guān)鍵詞:電子技術(shù);Proteus;仿真教學(xué)
Key words: electronic technology;Proteus;simulation teaching
中圖分類號(hào):TP391.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-4311(2011)24-0163-02
0引言
在傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程中,電子技術(shù)學(xué)科的關(guān)鍵課程如電路基礎(chǔ)、模擬電子、數(shù)字電子等大多采用“理論+實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)模式。這種傳統(tǒng)教學(xué)存在很多問(wèn)題,主要有:①理論內(nèi)容教學(xué)抽象,學(xué)生難以理解和接受,學(xué)習(xí)效率低;②對(duì)于復(fù)雜電路,板書畫圖講解,耗時(shí)費(fèi)力,教學(xué)效率低;③實(shí)驗(yàn)教學(xué)多為模塊化設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)箱,不可避免會(huì)遇到元件毀壞、儀器性能不穩(wěn)定等問(wèn)題,影響了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性,極大地限制了學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力[1]。因此,改進(jìn)電子技術(shù)課程的教學(xué)方法一直是很多教師不斷嘗試探索的課題。Proteus仿真軟件在單片機(jī)課程中的應(yīng)用為解決這一難題提供了新的思路。利用Proteus軟件來(lái)進(jìn)行電路仿真,效果形象生動(dòng),提高學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣。
1Proteus軟件介紹
Proteus是英國(guó)Labcenter公司研發(fā)的多功EDA軟件,具有模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)系統(tǒng)等的仿真功能。Proteus軟件提供了豐富的虛擬儀器資源:如示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI 調(diào)試器、I2C調(diào)試器、信號(hào)發(fā)生器、模式發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、交直流電壓表、交直流電流表等。除了現(xiàn)實(shí)存在的儀器外,Proteus軟件還提供了一套仿真圖表(graph ) 顯示功能,可以將線路上變化的信號(hào),以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái),其作用與虛擬儀器相似,但功能更多,顯示更直接[2]。因此,Proteus在電子技術(shù)課程的教學(xué)中具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
2基于Proteus的仿真實(shí)例
電子技術(shù)課程的理論知識(shí)抽象,概念多,工程實(shí)踐性強(qiáng)。在教學(xué)過(guò)程中,一方面要考慮電路的理論知識(shí),另一方面還要考慮電路的具體結(jié)構(gòu)以及電路信號(hào)的特點(diǎn)等因素[3]。將Proteus仿真技術(shù)引入教學(xué),老師可以通過(guò)多媒體展示電路的仿真,形象地講解電路理論及原理,使學(xué)生清晰觀察到電路運(yùn)行的現(xiàn)象、信號(hào)波形以及各種參數(shù)曲線,從感性上加深對(duì)電路原理與性能的理解,直觀地掌握教學(xué)內(nèi)容,提高教學(xué)的效果[4]。
2.1 驗(yàn)證基爾霍夫定律電路仿真如圖1所示為R1、R2、R3三個(gè)電阻的串并聯(lián)電路,在Proteus中仿真來(lái)驗(yàn)證基爾霍夫電壓和電流定律,利用軟件中的虛擬儀器DC VOLTMETER和DC AMMETER觀察電壓和電流數(shù)據(jù),滿足KVL和KCL,結(jié)果直觀且正確。
2.2 模擬信號(hào)積分運(yùn)算電路仿真積分運(yùn)算電路如圖2所示,將信號(hào)發(fā)生器設(shè)置成10mV、1kHz的方波,設(shè)置界面如圖3所示。其中Waveform用來(lái)選擇波形型號(hào),F(xiàn)requency進(jìn)行頻率設(shè)定,Amplitude進(jìn)行幅度設(shè)定。
仿真結(jié)果如圖4所示,方波在半周期內(nèi)是直線輸出,積分后就成了線性輸出――三角波。
3結(jié)語(yǔ)
Proteus仿真軟件為電子技術(shù)課程提供了一個(gè)很好的教學(xué)平臺(tái),使教師能夠在教的過(guò)程中隨時(shí)提供實(shí)驗(yàn)演示和電路分析,使學(xué)生在學(xué)的過(guò)程中加深理解和夯實(shí)基礎(chǔ)。
本文由金肯職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子技術(shù)基礎(chǔ)課程建設(shè)經(jīng)費(fèi)支持。
參考文獻(xiàn):
[1]王靖.Proteus仿真在模擬電子技術(shù)課程中的應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2009,5,(19):5333-5334.
[2]曹會(huì)國(guó).基于Proteus的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)仿真電子技術(shù)實(shí)踐教學(xué)研究[J].電子技術(shù),2009,36,(11):4-5.
關(guān)鍵詞:電子技術(shù);仿真;Multisim;課堂教學(xué)
作者簡(jiǎn)介:翁玲(1978-),女,河南信陽(yáng)人,河北工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院,講師;
陳盛華(1973-),女,遼寧開(kāi)原人,河北工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院,講師。
基金項(xiàng)目:本文系河北工業(yè)大學(xué)2011年教學(xué)改革立項(xiàng)項(xiàng)目“加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討”、“電子技術(shù)基礎(chǔ)課堂動(dòng)態(tài)教學(xué)的探討”的研究成果。
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2013)14-0075-02
電子技術(shù)基礎(chǔ)是電類學(xué)科各專業(yè)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程,包括模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩門主要課程,還包括電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)、電子工藝實(shí)習(xí)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。電子技術(shù)課程的教學(xué)任務(wù)是讓學(xué)生獲得電子技術(shù)方面的基本理論、基本知識(shí)和基本技能,培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力,為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展,在學(xué)時(shí)不變的情況下,面對(duì)越來(lái)越多的教學(xué)內(nèi)容,傳統(tǒng)的課堂教學(xué)已經(jīng)難以勝任。在課堂教學(xué)中加入仿真軟件,可以用來(lái)設(shè)計(jì)電路,模擬各種電路的功能,將學(xué)生難以理解的原理用生動(dòng)的畫面來(lái)解釋,幫助學(xué)生克服抽象概念較難理解的障礙,并且?guī)椭鷮W(xué)生理解并學(xué)習(xí)各種測(cè)量電路的方法,增強(qiáng)對(duì)電路的感性認(rèn)識(shí)。[1-5]
河北工業(yè)大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱“我校”)電子學(xué)教研組積極進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)改革。自2004年開(kāi)始在實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)不變的情況下增加電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)仿真,給每組實(shí)驗(yàn)臺(tái)配備電腦,讓學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行仿真驗(yàn)證,提高了學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)的興趣和學(xué)生的創(chuàng)新能力。[6-7]然而由于班級(jí)較多,每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的安排不方便做到每次課堂教學(xué)后就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和推理,因此在電子技術(shù)課堂教學(xué)中也引入仿真,在開(kāi)展理論教學(xué)的同時(shí),利用仿真幫助學(xué)生理解難懂的內(nèi)容,幫助學(xué)生掌握各種儀器的基本使用及電路參數(shù)的測(cè)試方法。事實(shí)證明運(yùn)用該方法取得的教學(xué)效果形象生動(dòng),并能有效地激發(fā)學(xué)生對(duì)電子技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。電子技術(shù)仿真教學(xué)已經(jīng)成為課堂教學(xué)的有力補(bǔ)充。
一、課堂教學(xué)中引入仿真軟件的必要性
電子技術(shù)課程尤其是模擬電子技術(shù)課程理論抽象,學(xué)生反映該課程比較枯燥并難以理解和接受,甚至被學(xué)生稱為“天書”。傳統(tǒng)的電子技術(shù)課堂教學(xué)中存在以下問(wèn)題:電子電路復(fù)雜,若采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式,課堂臨時(shí)畫電路圖進(jìn)行講解和分析,這樣花費(fèi)時(shí)間非常多。另外,在學(xué)時(shí)不變的情況下,課堂教學(xué)進(jìn)行的電路工作原理的分析只能采用理性分析,分析過(guò)程不夠形象,不便于學(xué)生的理解和接受,教學(xué)效率較低。目前雖然我們已經(jīng)在電子技術(shù)的課堂教學(xué)中引入了多媒體教學(xué),制作的課件也越來(lái)越形象,在一定程度上增強(qiáng)了教學(xué)效果,[7]但是,僅僅是多媒體教學(xué)還不能滿足電子技術(shù)的教學(xué)要求。采用多媒體方式教學(xué)時(shí),只能滿足理論教學(xué),對(duì)電路的分析、驗(yàn)證和電路參數(shù)的測(cè)試顯得不足。
電子技術(shù)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)科,在進(jìn)行教學(xué)時(shí),理論與實(shí)踐相結(jié)合,才能使學(xué)生更好地領(lǐng)會(huì)、理解、掌握。將仿真教學(xué)加入到多媒體的課堂教學(xué)中,在課堂教學(xué)上也能觀察到原先在實(shí)驗(yàn)室才能觀察到的現(xiàn)象。教師可以在講解完電子電路后,在多媒體教室中分析該電路的特性,講解各種輸入信號(hào)的變化或者電路參數(shù)的改變對(duì)電路輸出信號(hào)的影響,操作速度快。比如要測(cè)電路中某個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓波形,只需要添加一個(gè)示波器就能看到相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)波形,學(xué)生能夠形象直觀地觀察到電路的工作情況,了解到不同形式的電路的功能。在演示過(guò)程中教師可以隨時(shí)改變電路元件的參數(shù)或增加電路元件的數(shù)量,讓學(xué)生直觀地看到從簡(jiǎn)單電路到復(fù)雜電路的變化過(guò)程,體會(huì)不同電路性能和特性的變化。將仿真教學(xué)加入到課堂教學(xué)中,可以將課堂上的教學(xué)內(nèi)容形象地展現(xiàn)在學(xué)生面前,變抽象為直觀,加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握。
學(xué)生在課堂上掌握了電路的原理后,對(duì)仿真軟件的用法、電路參數(shù)的測(cè)量方法也有一定的了解。有的學(xué)生會(huì)在課后主動(dòng)裝載仿真軟件,自行完成電路設(shè)計(jì)及分析過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí),我們一般采用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目仿真分析和硬件測(cè)試同時(shí)進(jìn)行的方法,學(xué)生在硬件測(cè)試完電路參數(shù)后,在計(jì)算機(jī)上用仿真軟件設(shè)計(jì)電路,進(jìn)行仿真分析。改變電路參數(shù),觀察不同電路參數(shù)對(duì)電路性能的影響,使用虛擬儀器觀測(cè)出各實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的波形及整個(gè)電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由于課堂教學(xué)中學(xué)生已經(jīng)大體掌握了軟件的用法,在后續(xù)的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)和電子工藝實(shí)習(xí)階段,學(xué)生能熟練地應(yīng)用仿真軟件。仿真軟件的引入,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,使學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí),調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性,同時(shí)使學(xué)生能逐漸將新知識(shí)、新技術(shù)、新手段應(yīng)用到實(shí)踐中去,極大提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。
NI Multisim10.0是美國(guó)NI公司于2007年推出的版本,該版本并不局限于電子電路的虛擬仿真,其在LabVIEW虛擬儀器、單片機(jī)仿真、VHDL和VerilogHDL建模、Ultiboard設(shè)計(jì)電路板等技術(shù)方面都有更多的創(chuàng)新和提高,屬于EDA技術(shù)的更高層次范疇。[8]鑒于Multisim10的優(yōu)良性能,在電子技術(shù)課堂教學(xué)中引入了NI Multisim10.0軟件。
二、教學(xué)應(yīng)用案例
1.60進(jìn)制計(jì)數(shù)器
計(jì)數(shù)器是數(shù)字系統(tǒng)里應(yīng)用最多的時(shí)序邏輯電路。[9]利用計(jì)數(shù)器可以很方便地構(gòu)成計(jì)時(shí)器電路,例如秒表等。常見(jiàn)的集成計(jì)數(shù)器芯片有十進(jìn)制、十六進(jìn)制、7位二進(jìn)制、12位二進(jìn)制、14位二進(jìn)制等。在需要其他任意一種進(jìn)制的計(jì)數(shù)器時(shí),只能用已有的計(jì)數(shù)器產(chǎn)品經(jīng)過(guò)外電路的不同連接方式得到。[9]任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成方法是數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)理論課講解的重點(diǎn)內(nèi)容,學(xué)生在掌握了任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成后,教師可以在課堂上通過(guò)仿真方便地對(duì)這些內(nèi)容做擴(kuò)展,比如構(gòu)成60進(jìn)制計(jì)數(shù)器即秒表電路,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
圖1為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器仿真電路圖。仿真時(shí)采用兩片十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160U1和74160U2,其中第一片74160U1接成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,其2管腳時(shí)鐘CLK由50Hz方波提供。第二片74160U2根據(jù)置零法接成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器,其時(shí)鐘CLK由第一片74160的最高位QD提供。第一片74160的計(jì)數(shù)循環(huán)為0到9,在第一片74160計(jì)數(shù)到9時(shí),第二片74160開(kāi)始計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)循環(huán)為從0到5。兩個(gè)74160的輸出端QD、QC、QB、QA分別接到兩個(gè)顯示數(shù)碼管上,直觀地顯示計(jì)算時(shí)鐘個(gè)數(shù)的數(shù)值。當(dāng)仿真運(yùn)行時(shí),兩個(gè)數(shù)碼管上分別顯示的計(jì)數(shù)循環(huán)為00~59,即為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器的顯示結(jié)果。這樣的仿真擴(kuò)展,課上大約需要10~15分鐘的時(shí)間。在學(xué)生掌握了任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成方法后,應(yīng)用這種仿真方法對(duì)學(xué)生的知識(shí)進(jìn)一步擴(kuò)展,能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生課下可以繼續(xù)設(shè)計(jì)類似的電路,提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。
2.RC橋式正弦波振蕩電路
正弦波振蕩電路是在沒(méi)有外加信號(hào)輸入的情況下,依靠電路自己振蕩而產(chǎn)生的正弦波輸出電壓的電路。[10]這部分電路對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)比較生澀難懂。在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,學(xué)生也很難觀察到振蕩電路從起振到最終輸出正弦波電壓的過(guò)渡過(guò)程,因此,學(xué)生對(duì)振蕩電路的學(xué)習(xí)往往感覺(jué)很難,興趣不大。在講解這部分內(nèi)容時(shí),配合Multisim仿真教學(xué),讓學(xué)生從仿真軟件中觀察振蕩電路起振過(guò)程,從而加深了對(duì)振蕩電路各部分組成的理解。
仿真電路圖如圖2(a)所示,選用集成運(yùn)放LM324,其4、11管腳分別為±12V電壓。RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)、同相比例運(yùn)算電路構(gòu)成了RC橋式正弦波振蕩電路。二極管D2、D3為非線性環(huán)節(jié),作用是穩(wěn)定輸出電壓的幅值。[10]利用虛擬示波器可以方便地觀察振蕩電路輸出端波形,仿真結(jié)果如圖2(b)所示。給學(xué)生講解完振蕩電路構(gòu)成原理后,學(xué)生們已經(jīng)明白電路若能起振,同相比例運(yùn)算電路的反饋電阻R2、R1之間必須保證R2≥R1。為了使學(xué)生便于理解振蕩電路起振過(guò)程,在仿真中加入可調(diào)電阻R5,仿真過(guò)程中改變R5的值,即可在示波器中清楚地觀察振蕩電路起振、輸出正弦波、輸出矩形波等過(guò)渡過(guò)程。從仿真結(jié)果圖2(b)可以直接觀察出在實(shí)驗(yàn)室難以觀察的起振過(guò)程,加深學(xué)生對(duì)振蕩電路的理解。
三、結(jié)束語(yǔ)
在課堂教學(xué)中加入仿真軟件,一方面可以使學(xué)生更容易學(xué)習(xí)生澀難懂的理論知識(shí),幫助學(xué)生掌握各種儀器的基本使用及電路參數(shù)的測(cè)試方法,另一方面還可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。我校在最近幾年的電子技術(shù)教學(xué)改革中,首先增加了實(shí)驗(yàn)仿真,學(xué)生反映較好。而后又在學(xué)時(shí)不變的情況下,在課堂教學(xué)中隨時(shí)加入仿真,經(jīng)過(guò)實(shí)踐,這種教學(xué)方法取得的教學(xué)效果較好,值得推廣。
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關(guān)鍵詞:虛擬實(shí)驗(yàn)室;電子技術(shù);多媒體
1 實(shí)行虛擬實(shí)驗(yàn)的必要性
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是課堂教學(xué)的延續(xù),隨著計(jì)算機(jī)及多媒體技術(shù)、仿真技術(shù)和虛擬技術(shù)的迅速發(fā)展,傳統(tǒng)的教學(xué)方式已不能適應(yīng)現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)教學(xué),用現(xiàn)代新技術(shù)來(lái)改革傳統(tǒng)的教學(xué)方式已成為大多數(shù)人的共識(shí)。虛擬電路實(shí)驗(yàn)就是結(jié)合電子電路的特點(diǎn),利用計(jì)算機(jī)構(gòu)造一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境,通過(guò)電路的建立和對(duì)數(shù)據(jù)與電路功能的分析,達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的和要求。目前,電路的仿真軟件很多,如:常用的虛擬電子實(shí)驗(yàn)室軟件有CircuitMaker、Multisim及Protel。其中Multisim(又叫ElectronicsWorkbench即EWB)軟件是比較常見(jiàn)的電子技能訓(xùn)練工具,這些軟件是以電路符號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,與實(shí)物實(shí)驗(yàn)差別很大,而且軟件不具有開(kāi)放性,仿真只能在這些軟件本身的環(huán)境下實(shí)現(xiàn),無(wú)法在多媒體環(huán)境下進(jìn)行。本文構(gòu)建的“電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”,實(shí)現(xiàn)了仿真技術(shù)和多媒體技術(shù)的有機(jī)結(jié)合,它既不同于以往的原理電路的仿真軟件,又不同于一般多媒體軟件對(duì)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的模擬演示,而是讓學(xué)生在逼真的多媒體“虛擬場(chǎng)景”中,利用各種“虛擬元件、儀器儀表”任意搭接電路,即時(shí)得到仿真結(jié)果,學(xué)生可以在計(jì)算機(jī)上自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并自動(dòng)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果,最終生成標(biāo)準(zhǔn)的電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
2 工作流程
由于我們的教學(xué)主要是理論傳授,不需要去開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)電路,所以上述的實(shí)驗(yàn)流程并不包括電路設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)部分。但是EDA軟件在極大地滿足我們的實(shí)驗(yàn)要求的基礎(chǔ)上,還有非凡的應(yīng)用潛力,這無(wú)疑是個(gè)廣闊的天地。在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)實(shí)踐中,學(xué)生上機(jī)普遍存在兩個(gè)問(wèn)題:一是面對(duì)眾多的計(jì)算機(jī),教師難以準(zhǔn)確、全面地掌握學(xué)生練習(xí)的實(shí)際情況,及時(shí)進(jìn)行個(gè)別輔導(dǎo);二是難以做到上機(jī)時(shí)學(xué)生之間、師生之間進(jìn)行交流,使上機(jī)操作變成學(xué)生自己的活動(dòng),影響教學(xué).因此這就要求建立一種虛擬試驗(yàn)的教學(xué)模式,使教學(xué)信息交流雙向化。
3 虛擬實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)
3.1 虛擬實(shí)驗(yàn)室所能實(shí)現(xiàn)的功能
(1)虛擬實(shí)驗(yàn)室作為一個(gè)儀器設(shè)備和數(shù)據(jù)等資源的交互。共享以及可交互控制平臺(tái),應(yīng)具有以下功能:虛擬工作臺(tái);基于虛擬儀器的用于測(cè)量的控件;智能虛擬儀器驅(qū)動(dòng);可視化自動(dòng)測(cè)試環(huán)境;虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)控制系統(tǒng);系統(tǒng)平臺(tái)內(nèi)部的智能決策系統(tǒng);各類數(shù)據(jù)庫(kù)的信息管理系統(tǒng);虛擬實(shí)驗(yàn)室的監(jiān)控系統(tǒng);虛擬儀器的管理操作系統(tǒng);同時(shí)還應(yīng)考慮到系統(tǒng)的擴(kuò)展性、兼容性等方面具有良好性能的特征。
(2)虛擬實(shí)驗(yàn)室作為電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)具有以下特點(diǎn):無(wú)論是學(xué)生還是教師,都可以自由地、隨時(shí)隨地進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室操作儀器,進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn);操作人員通過(guò)友好的圖形界面及圖形化編程語(yǔ)言控制儀器動(dòng)行,完成對(duì)被測(cè)試量的采集、分析、判斷、顯示及數(shù)據(jù)生成;教師可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要設(shè)計(jì)出各種虛擬儀器來(lái)供學(xué)習(xí)者自行選擇;學(xué)生可以根據(jù)所學(xué)的專業(yè)知識(shí),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)題目及內(nèi)容,給出實(shí)驗(yàn)方案,在虛擬環(huán)境中進(jìn)行自己感興趣的實(shí)驗(yàn)。
3.2 虛擬實(shí)驗(yàn)室的基本組成
虛擬實(shí)驗(yàn)室的核心部件是虛擬儀器的硬件主要由計(jì)算機(jī)、傳感器和信號(hào)采集調(diào)理模塊組成,完成對(duì)被測(cè)信號(hào)的采集、傳送、顯示輸出結(jié)果。信號(hào)采集調(diào)理模塊主要有數(shù)據(jù)采集卡、VXI儀器模塊、GPIB儀器模塊。目前應(yīng)用較多的是數(shù)據(jù)采集卡和VXI儀器模塊。
3.3 虛擬實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)步驟
具體的虛擬模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)步驟有三個(gè)方面:
(1)學(xué)生在已建立的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中完成基本的電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),掌握用虛擬儀器代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,觀察分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,診斷設(shè)備故障等。
(2)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求,自行設(shè)計(jì)各種軟件面板,定義儀器的功能,并以各種形式表達(dá)輸出結(jié)果,進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。
(3)增加綜合性實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生自己選題,擬訂方案,設(shè)計(jì)虛擬儀器檢測(cè)系統(tǒng),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和科研能力。
4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
負(fù)反饋放大電路圖,開(kāi)關(guān)K1、K2上拔,K3閉合,可以形成電壓串聯(lián)負(fù)反饋(同相比例運(yùn)算器)。開(kāi)關(guān)K1下拔、K2上拔,K3閉合,可以形成電壓并聯(lián),按要求連接好電路,打開(kāi)直流電源和信號(hào)源,調(diào)整其數(shù)值,就會(huì)看到萬(wàn)用表上顯示的輸出電壓的值。把輸出電壓的值除以信號(hào)源的值,就可以得到由虛擬測(cè)試得出的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Auf。然后把測(cè)試結(jié)果與下框中的理論計(jì)算相比較,以判斷測(cè)試的正確性和存在的誤差。同理,也可以算出輸入、輸出電阻的值。該實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)選項(xiàng)菜單設(shè)置相應(yīng)的電阻。通過(guò)一系列電路的測(cè)試和數(shù)據(jù)的讀取分析與實(shí)物實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果進(jìn)行比較,得出本文設(shè)計(jì)的基于電子技術(shù)的仿真系統(tǒng)的電子線路虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)芡暾?zhǔn)確、快速地達(dá)到所有電子線路課程的要求。
5 結(jié)語(yǔ)
虛擬實(shí)驗(yàn),通過(guò)多媒體技術(shù)和仿真技術(shù)的有機(jī)結(jié)合,虛擬出逼真的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景,通過(guò)相應(yīng)數(shù)學(xué)模型的建立,提供與實(shí)際實(shí)驗(yàn)的操作方法相類似的實(shí)踐體驗(yàn)。作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要輔助手段,一方面,可以大大提高實(shí)驗(yàn)效率和效果,拓寬學(xué)生由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)的途徑,使學(xué)生在愉悅和主動(dòng)的思維中牢固地掌握知識(shí);另一方面,能更好地完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)的結(jié)構(gòu),激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。模擬電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立和實(shí)踐,明顯提高了實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果。虛擬實(shí)驗(yàn)室不受時(shí)間及空間的限制,學(xué)生可以自主地完成實(shí)驗(yàn),具有良好的發(fā)展前景。但虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作,目前僅僅涉及的是簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建,還有許多理論和技術(shù)繁雜問(wèn)題有待仿進(jìn)一步的探討。因此,在現(xiàn)有的條件下,虛擬實(shí)驗(yàn)是不可能完全代替實(shí)物實(shí)驗(yàn)的。實(shí)物實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中的元件參數(shù)分散性、誤差、噪聲等現(xiàn)象都是客觀存在的,開(kāi)放性實(shí)物實(shí)驗(yàn)的立體直觀對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的真切感受和創(chuàng)造性思維是至關(guān)重要的。
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作者簡(jiǎn)介:井超(1996―),男,上海人,沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)生。
關(guān)鍵字:Mulitsim10;24S籃球倒計(jì)時(shí)器;BCD碼
中圖分類號(hào):G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673-9795(2013)06(b)-0000-00
0.引言
數(shù)字電子技術(shù)課程是電子、通信、計(jì)算機(jī)、數(shù)控等相關(guān)專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課,強(qiáng)調(diào)集成電路設(shè)計(jì)方法和分析方法的研究,并且該課程具有非常強(qiáng)的實(shí)踐性。在教學(xué)和實(shí)踐中引入基于Multisim10的虛擬仿真軟件,理解數(shù)字電子技術(shù)理論,設(shè)計(jì)數(shù)字電路都具有著非常重要的作用。Multisim10軟件的應(yīng)用可以有效地輔助數(shù)字電子技術(shù)理論教學(xué)、補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足、提高課程設(shè)計(jì)質(zhì)量、節(jié)約教學(xué)成本。
將Mulitisim10軟件與數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái),鼓勵(lì)學(xué)生利用仿真軟件建立一個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn),幫助學(xué)生更好的完成實(shí)驗(yàn)。現(xiàn)在以Multisim10仿真軟件為平臺(tái),通過(guò)實(shí)施具體的實(shí)踐項(xiàng)目,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,并調(diào)動(dòng)學(xué)生們的積極性。本文以籃球24S倒計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為例,介紹了Multisim10仿真軟件在數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。
1.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目各模塊的設(shè)計(jì)
籃球24S倒計(jì)時(shí)器電路主要包括兩大部分,一部分是秒信號(hào)發(fā)生器,另一部分是BCD碼24進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。為了達(dá)到更好的視覺(jué)效果,電路中加入顯示電路。下面對(duì)電路中主要模塊的仿真分別進(jìn)行描述。
2.秒信號(hào)發(fā)生器
秒信號(hào)發(fā)生器采用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器,該電路是一種比較典型的秒脈沖發(fā)生電路,它具有電路簡(jiǎn)單,性能可靠,信號(hào)精準(zhǔn)的特點(diǎn)。其電路圖及輸出脈沖波形如圖1所示。該電路是利用電容的充放電來(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖波形的產(chǎn)生,可以通過(guò)調(diào)節(jié)充放電回路中的電位器Rw,來(lái)調(diào)整脈沖波形的周期,使輸出波形的周期為1S。利用虛擬儀器安捷倫示波器可以觀察波形的周期,頻率,以及占空比等信息,有助于調(diào)節(jié)秒信號(hào)。Multisim10仿真軟件中,提供的安捷倫示波器十分逼真,如同操作真實(shí)示波器一樣,可以很輕而易舉的在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行操作。在仿真操作過(guò)程中,不僅大大增強(qiáng)學(xué)生對(duì)儀器的熟悉程度,還節(jié)約了教學(xué)成本,避免了外界條件對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的制約。
3.BCD碼24進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器
8421BCD碼24進(jìn)制遞減計(jì)數(shù)器是由74LS192構(gòu)成的。 24進(jìn)制遞減計(jì)數(shù)器的預(yù)置數(shù)為N=(0010 0100)8421BCD=(24)D。它的技術(shù)原理是,每當(dāng)?shù)臀挥?jì)數(shù)器的端產(chǎn)生負(fù)跳變借位脈沖時(shí),高位計(jì)數(shù)器減1計(jì)數(shù)。當(dāng)高、低位計(jì)數(shù)器處于全0,同時(shí)在CPD=0時(shí),置數(shù)端,計(jì)數(shù)器完成并行置數(shù)。
該電路的工作過(guò)程是按下J1啟動(dòng)/停止按鍵,將計(jì)數(shù)器置數(shù)成24,倒計(jì)數(shù)開(kāi)始。當(dāng)計(jì)數(shù)器減到0時(shí),高位計(jì)數(shù)器產(chǎn)生借位信號(hào)時(shí),將屏蔽計(jì)數(shù)器的脈沖,從而計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。圖2為計(jì)數(shù)器電路及計(jì)數(shù)器輸出波形。該仿真電路由虛擬儀器中的字發(fā)生器提供計(jì)數(shù)脈沖,并通過(guò)邏輯分析儀來(lái)觀察輸出觀測(cè)輸出波形。
4.參考電路
秒信號(hào)發(fā)生電路替代字發(fā)生器,計(jì)數(shù)器的輸出通過(guò)數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)值,就可以構(gòu)成簡(jiǎn)單的籃球24S倒計(jì)時(shí)器。
5.結(jié)論
利用Mulitisim10仿真軟件不僅提供了數(shù)千種電路元器件,還提供了許多虛擬儀器。對(duì)于數(shù)字電路實(shí)驗(yàn),仿真方式開(kāi)辟了新的設(shè)計(jì)渠道。該仿真方式對(duì)于驗(yàn)證電路的原理,開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)電路極為方便,同時(shí)具有極大的靈活性。學(xué)生可以輕松的更換器件,調(diào)用儀器,觀察波形,不受時(shí)間、地點(diǎn)、器件和設(shè)備的限制,隨時(shí)隨地地進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。加強(qiáng)了學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力、實(shí)際操作能力的培養(yǎng),有提高了學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力,培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維。
參考文獻(xiàn):
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1 EAD技術(shù)的概述
EAD技術(shù)又可稱之為是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化.它主要是以大規(guī)模的可編程邏輯器件為設(shè)計(jì)載體,以硬件描述性語(yǔ)言為邏輯描述的主要表達(dá)方式之一,并在實(shí)際應(yīng)用中以計(jì)算機(jī)、大規(guī)模的可編程器件的開(kāi)發(fā)工具軟件以及實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工具,以此來(lái)自動(dòng)的完成用軟件方式描述的電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的編譯、化簡(jiǎn)、分割、綜合及優(yōu)化、布局布線和仿真等一系列的操作流程,直至完成對(duì)特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作,最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)S眉尚酒亩鄬W(xué)科融合的新技術(shù).但就當(dāng)前的發(fā)展而言,在我國(guó)應(yīng)用最多的EAD 技術(shù)軟件大多只是Protel、Quartus、Multisim、EWB以及Max-Plus等,雖然它們的實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)都大同小異,但是細(xì)研究發(fā)現(xiàn),它們之間還是有不一樣的地方出現(xiàn).例如:Quartus主要的操作功能就是為了更快、更好的便于完善數(shù)據(jù)系統(tǒng)的研發(fā);Multisim則是在具體的組合邏輯電路設(shè)計(jì)方面占有優(yōu)勢(shì).因此,在實(shí)際的應(yīng)用中.應(yīng)該結(jié)合具體的情況來(lái)合理的選擇應(yīng)用技術(shù).
2 EAD技術(shù)在數(shù)學(xué)電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中的流程分析
2.1 電路特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)
電子產(chǎn)品自身的元器件就有最佳的容差,并且外部的環(huán)境溫度是促使電路安全運(yùn)行的重要保證.但是在傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)方法中,很難對(duì)元器件的容差以及外部的工作環(huán)境溫度進(jìn)行準(zhǔn)確的系統(tǒng)分析,因此所設(shè)計(jì)出的方案也就無(wú)法達(dá)到最佳效果.而在應(yīng)用EAD技術(shù)中,可以運(yùn)用溫度分析功能以及統(tǒng)計(jì)分析功能來(lái)有效的解決這些問(wèn)題.在具體的實(shí)踐操作中,由于二者自身的功能可以準(zhǔn)確的計(jì)算出元器件的最佳參數(shù)、電路結(jié)構(gòu)以及與元器件相匹配的工作環(huán)境溫度,通過(guò)這樣的方式,不僅可以快速的優(yōu)化電子工程設(shè)計(jì)方案,還能有效的保障使用產(chǎn)品的質(zhì)量.
2.2 設(shè)計(jì)輸入
在傳統(tǒng)的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中,一般的教學(xué)流程包括硬件、搭試、調(diào)試以及焊接等,在模擬環(huán)境下所出現(xiàn)的問(wèn)題,都影響著實(shí)際教學(xué)的效果.因此,針對(duì)這一現(xiàn)象,教師們要在實(shí)踐教學(xué)中為學(xué)生們營(yíng)造出良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境,要求教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中積極地構(gòu)建出EDA 技術(shù)虛擬電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái),并結(jié)合著實(shí)驗(yàn)的具體環(huán)節(jié)和應(yīng)用項(xiàng)目,在設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)時(shí),建立一個(gè)以VHDL形式的文本和原理圖文本,將其輸入模式發(fā)送到虛擬電子實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上,及時(shí)的利用EDA 技術(shù)軟件系統(tǒng)對(duì)VHDL文本的形式進(jìn)行綜合處理,并在具體的操作中將邏輯極線路圖換作為門級(jí)電路形式.在一系列的轉(zhuǎn)換后,最終通過(guò)時(shí)序分析文件以及網(wǎng)表信息文件等方式展現(xiàn)出來(lái),進(jìn)而便于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的研究中能夠進(jìn)行系統(tǒng)化的分析,提升電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)成效.
2.3 各模塊構(gòu)建的分析
電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的實(shí)驗(yàn)仿真功效主要包含了項(xiàng)目信息采集、項(xiàng)目基礎(chǔ)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理以及虛擬實(shí)驗(yàn)四大部分.通過(guò)電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)技術(shù)要求,要讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作前,進(jìn)行基礎(chǔ)知識(shí)的儲(chǔ)備學(xué)習(xí),在上機(jī)操作演練前,結(jié)合實(shí)驗(yàn)的具體要求,選擇合適的EDA 技術(shù)應(yīng)用軟件工具,進(jìn)而對(duì)在實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出的圖表、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、程序代碼以及仿真曲線等進(jìn)行相應(yīng)的分析和匯總,完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)任務(wù),及時(shí)的將匯總信息上傳至服務(wù)器,便于日后的查詢.另外,在基礎(chǔ)學(xué)習(xí)任務(wù)中,其實(shí)驗(yàn)教程主要包含了信息軟件程序語(yǔ)言學(xué)習(xí)、EDA 技術(shù)普及與運(yùn)用、實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)的基礎(chǔ)掌握、實(shí)驗(yàn)儀器操作的說(shuō)明等課程內(nèi)容.在實(shí)際的教學(xué)中,通常用到的EDA 技術(shù)應(yīng)用模塊分析.其結(jié)構(gòu)性較為嚴(yán)謹(jǐn),在實(shí)際的應(yīng)用中能夠提高此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用效率.值得一提的是在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常使用的EDA 技術(shù)工具包括以下幾個(gè):QuarhzsII、Matlab、Prote1等,而在電子實(shí)驗(yàn)中課程教學(xué)中采用最多的編程語(yǔ)言是VHDL語(yǔ)言.除此之外通過(guò)其內(nèi)部的局域網(wǎng)絡(luò)還能夠下載關(guān)鍵的系統(tǒng)技術(shù),能夠在學(xué)習(xí)中為學(xué)生們理清設(shè)計(jì)思路,在運(yùn)用該技術(shù)進(jìn)行實(shí)際的數(shù)字實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)案例時(shí),有利于學(xué)生們深入地了解電子系統(tǒng)知識(shí),在很大的程度上能夠提升其設(shè)計(jì)能力.
2.4 綜合分析
綜合分析主要是通過(guò)利用EDA 技術(shù)軟件對(duì)電子實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)出綜合器環(huán)境,與VHDL技術(shù)應(yīng)用軟件有著緊密的聯(lián)系.EDA 技術(shù)軟件以及相應(yīng)的硬件電路對(duì)于實(shí)現(xiàn)其轉(zhuǎn)化具有著重要的實(shí)踐意義.基于上述的流程概述,能夠在有效的完成源文件的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的綜合分析.這主要是因?yàn)镋DA 技術(shù)在不斷地應(yīng)用過(guò)程中,需要對(duì)大量FPGA 工藝上的系統(tǒng)產(chǎn)品做出分析與判斷.因此,綜合分析后所產(chǎn)生出的結(jié)果會(huì)與系統(tǒng)硬件之間有著密切的關(guān)聯(lián).在運(yùn)用EDA 技術(shù)進(jìn)行分析應(yīng)用時(shí),能夠在運(yùn)行期間促使邏輯優(yōu)化的形成,以此來(lái)產(chǎn)生出相應(yīng)的有實(shí)際關(guān)聯(lián)的網(wǎng)表信息文件.
2.5 適配以及布線布局的分析
在進(jìn)行完綜合分析環(huán)節(jié)后,通過(guò)應(yīng)用CPLD 布線適配器將綜合后的網(wǎng)表信息文件對(duì)某一具體的實(shí)驗(yàn)器件進(jìn)行專業(yè)的邏輯映射操作,在進(jìn)行文本以及圖形編輯器時(shí)可通過(guò)仿真技術(shù)以及VHDL綜合器對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化和分析,以能夠形成詳細(xì)、利用率較高的圖表文件,便于后期工作和教學(xué).其具體操作內(nèi)容主要涉及到邏輯分割、優(yōu)化、布線布局等流程,并針對(duì)流程步驟進(jìn)行相應(yīng)的適配工作,在適配完畢后,則會(huì)立即出現(xiàn)時(shí)序仿真時(shí)用到的下載表格和網(wǎng)表信息文件.CPLD 布線適配器的適配布線布局.
2.6 仿真技術(shù)
在上述所有流程工序完成后,進(jìn)行下一步的編程下載環(huán)節(jié),此過(guò)程是電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中較為重要的一部分,在具體操作中需注意以下內(nèi)容:利用EDA技術(shù)軟件工具對(duì)在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中適配生成后的結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的信息檢測(cè),也就是俗稱的仿真工作.這一實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是進(jìn)行EDA 設(shè)計(jì)的一道重要的設(shè)計(jì)工序,在具體的EDA 設(shè)計(jì)中,其時(shí)序和功能門級(jí)仿真技術(shù)一般是通過(guò)EDA 技術(shù)軟件應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)的,它主要實(shí)現(xiàn)了仿真測(cè)試的兩種功能,一種是功能仿真,一種是時(shí)序仿真.仿真技術(shù)的具體應(yīng)用,可以對(duì)功能仿真和時(shí)序仿真進(jìn)行分析.其一,功能仿真,也就是在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中具體的用來(lái)描述設(shè)計(jì)當(dāng)中邏輯相關(guān)功能的仿真,通過(guò)這種描述能展現(xiàn)出更為清晰的系統(tǒng)最終功能,辨別出是否與設(shè)計(jì)方案相一致,但在具體的實(shí)踐中,存在著一些弊端,就是在實(shí)驗(yàn)仿真的過(guò)程中,并沒(méi)有結(jié)合實(shí)驗(yàn)器件的具體特性,進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)一些錯(cuò)誤的仿真結(jié)論,影響實(shí)驗(yàn)效果.其二,時(shí)序仿真就是在適配任務(wù)結(jié)束后所產(chǎn)生的網(wǎng)表信息文件展開(kāi)的仿真.這種仿真會(huì)在一定條件下實(shí)現(xiàn)仿真模擬測(cè)試,在實(shí)際的測(cè)試運(yùn)行中還會(huì)與真實(shí)的電子實(shí)驗(yàn)器件在運(yùn)行模式下的特性相匹配.時(shí)序仿真在具體的實(shí)踐中充分的結(jié)合了電子實(shí)驗(yàn)器件自身的獨(dú)具特性,因此其仿真效果達(dá)到了較高的精準(zhǔn)度.
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
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