淺析電工電子類仿真綜合實驗室的組建

淺析電工電子類仿真綜合實驗室的組建

　　【論文關鍵詞】 電工電子　仿真　實驗室建設

　　【論文摘要】電工電子類實驗是職業中學電工電子類專業課程的重要組成部分，教學的質量高低在很大程度上取決于專業課演示實驗和學生分組實驗的實際開出率。由于電子技術的飛速發展，學校在實驗設備的配備上很難跟得上實驗教學的要求。在這種情況下，如何尋找實驗教學的突破口，直接影響了實驗教學任務能否順利完成。通過教學實踐和探索，發現利用虛擬仿真軟件可以很好地解決這個問題。 
　　
　　電工電子類實驗是職業中學電工電子類專業課程的重要組成部分，教學的質量高低在很大程度上取決于專業課演示實驗和學生分組實驗的實際開出率。本文以中等職業教育電工電子實驗在教學中的作用為基礎、結合目前中等職業教育電工電子類實驗課開出率的現狀和原因分析，以及仿真實驗在實驗教學中的優勢等方面，探討利用仿真軟件組建電工電子仿真實驗室的可行性和實用性。
　　一、實驗課對教學的重要性
　　教師的演示實驗對學生起著潛移默化的直接示范作用，為學生學習電子技術概念和規律提供了直觀的環境，通過指導學生觀察和分析實驗現象，使學生獲得直觀的感性認識，從而更好地理解和掌握電子概念和規律。成功的演示實驗可以引起學生濃厚的學習興趣，而學生的分組實驗是最具體的，需要學生開動腦筋，動手操作，比用其他方法更能有效地激發學生的學習興趣，更有利于學生觀察現象，并從中發現問題而獲取知識，更能加深學生對知識的理解和掌握。所以，加強實驗教學是學習電工電子技術，推行職業教育，掌握技能的重要措施。
　　二、實驗教學現狀及主要原因分析
　　現實中，總有很多實際情況影響教師演示實驗和學生分組實驗的開出率，從而直接影響了教學效果。究其原因主要還是因為學校已有實驗設備陳舊落后，或者數量跟不上學生規模的發展，使分組實驗難以組織和進行。學校經費不足，對損耗損壞的儀器設備無力及時補充。實驗設備管理有難度，儀器設備人為損壞或學生操作失誤損壞多。
　　三、中等職業教育電子類專業實驗課程簡介
　　1.電工基礎實驗:常用電工儀器儀表的使用 、晶體管簡易測量等。
　　2.數字電子技術實驗:基本邏輯門電路、組合邏輯電路等。
　　 3.模擬電路實驗:電子儀器實驗、晶體管的簡易測試、整流、濾波和穩壓、單級交流放大器、穩壓電源制作等。
　　 4.高頻電子技術實驗: 通頻帶展寬電路、LC振蕩器 、調幅與檢波系統 、非線性波形變換、調頻與鑒頻系統、FM 接收機組裝等。
　　 5.電子設計自動化實驗: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語言程序設計實驗:C語言程序的運行環境和運行、C語言程序 、數據類型、輸入與輸出、綜合程序設計等。
　　 7.電子組裝工藝與設備實驗:波形合成法測頻率、信號發生器的使用、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實驗:清零程序 、ＭＣＳ—５１實驗系統的使用、數據傳送程序 、數據排序實驗等。
　　 9.電子CAD實驗：PROTEL99軟件的安裝、基本操作、原理圖編輯入門、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、仿真軟件功能簡介
　　根據上述電子類專業實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，可供用戶調用組建仿真電路進行實驗；它提供18種基本分析方法，可供用戶對電子電路進行各種性能分析；它還有多達17臺虛擬儀器儀表和一個實時測量探針，可以滿足一般電子電路的測試和實驗。較新的版本NI Multisim10軟件則不僅僅局限于電子電路的虛擬仿真，其在虛擬儀器、單片機仿真等技術方面都有更多的創新和提高。功能相當強大，能勝任各種電子電路的分析和仿真實驗。
　　2．Proteus的ISIS。是一款Labcenter出品的電路分析實物仿真系統，可仿真各種電路和IC，并支持單片機，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業的單片機軟件仿真系統。該軟件的特點是可全部滿足單片機軟件仿真系統的標準，并在同類產品中具有明顯的優勢。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動態仿真、C調試器、SPI調試器、鍵盤和LCD系統仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發生器等。該軟件功能極其強大，可滿足學校C語言程序設計實驗和單片機實驗教學仿真要求。

　　3．FX-TRN-BEG-C是三菱公司新推出的中文版PLC教學軟件，是一個能提供各種控制要求、仿真運行各種控制程序的教學平臺。它利用3D虛擬空間設計，模擬出各種真實場景，操作簡單、效果明顯。例如，交通信號燈控制、正反轉控制、分揀和分配線控制、舞臺裝置控制、升降機控制等等，每一個場景都惟妙惟肖。學生可以在任何一個場景中按照控制要求進行編程，繪出梯形圖，并對PLC進行仿真運行操作，觀察運行結果是否符合設計要求，完全能勝任中等職業教育PLC實驗教學要求。
　　五、仿真實驗在實驗教學中的優勢
　　1．彌補了實驗經費不足的缺陷
　　傳統電工電子類專業實驗需要有儀器設備和元器件的支持。有些實訓器材價格昂貴，如單片機實訓箱、PLC實訓裝置，有些實驗耗材大，有些實驗設備易損壞等等，都制約著學校實驗項目和數量的開出。在這種情況下，仿真電子實驗實訓很好地彌補了因實驗器材和經費不足造成的這種遺憾。而且，仿真實驗一般不用考慮儀器的更新換代，只需通過軟件的升級就能保證仿真設備的先進性。一些因需要價格昂貴或特殊設備而無法開展的實驗，也可以通過仿真輕易實現。
　　2．投入少，幾乎無損耗的實驗過程，維護成本低
　　傳統的電工電子實驗中，如果因為人為原因或者別的因素造成短路或電壓過高、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。使用仿真技術可以從根本上避免實際儀器價錢高、易損壞、維護難的問題。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。更不用擔心學生在實驗過程中會觸電造成人身安全事故。這些都是傳統電工電子類實驗不可能做到的。
　　3．豐富的測量儀器和元器件庫
　　除了常規實驗常用的萬用表、雙通道示波器、函數信號發生器、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、網絡分析儀等。克服一般學校儀器品種、數量不足的問題。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，并且用戶可以通過元件仿真編輯器自行創建或修改所需元件模型，還可以進行元件模型的擴充和更新。更重要的是不再需要購買實際元件，極大地減低了實驗成本。
　　4．有利于學生開展探索性研究性實驗
　　傳統的電工電子實驗教學，由于實驗條件的局限性，實驗老師在課前會把本節課所需的儀器設備和元器件準備好，然后學生按照實驗的要求和步驟進行實驗，這樣的實驗，學生很少有自我發揮的機會，這也不符合目前以學生為主體的教育理念。在仿真實驗中，實驗成本下降了，儀器儀表和元器件的選擇范圍擴大了，更利于以學生為主體，開展一些設計研究性實驗和探索性實驗，更有利于培養學生的創新能力。
　　六、結論
　　隨著計算機技術的飛速發展，一般的電工電子實驗都可以通過計算機輔助分析和仿真技術來完成。計算機仿真在實驗教學中的應用，越來越體現出它相對于傳統電工電子實驗的優勢。通過教學實踐證明，用仿真軟件進行實驗教學是可行的，結合了目前計算機仿真最新技術組建而成的電子仿真實驗室，為電工電子專業教學創設了良好的平臺，能極大地激發學生的學習興趣，完全可滿足電工電子技術課程多層次實驗教學的需要，使學生的創新、創造能力得到全面的鍛煉和發揮，滿足現代仿真教學的需要。
　　
　　【參考文獻】
　　[1]楊澤富.電工基礎實驗教學改革的研究[J].2006（10）.
　　[2]周宏.電工電子實驗教學改革模式的探討[J].2005(3).
　　[3]習友寶.工科電子實踐教學的改革[J]. 實驗室研究與探索，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].機電產品開發與創新， 2006,19（3）：137-138.
　　[5] 田建艷，夏路易.EDA 支持下的電子技術教學實踐[J].教育理論與實踐，2005（6）：54-55.

上一頁  [1] [2] 

【淺析電工電子類仿真綜合實驗室的組建】相關文章：

淺析電工電子類仿真綜合實驗室的組建論文03-24

論電工電子類課程的實驗教學11-18

秸桿綜合利用淺析11-20

淺析電工電子實訓教學體系的改革11-18

在電工電子教學中應用仿真技術的探索與實踐11-19

淺析汽車運用與維修的課程綜合化11-19

議仿真物理實驗室對新課改中學物理教學02-22

淺析如何提高電工電子課程教學質量11-18

淺析中職電工電子實習教學模式的優化11-18