22008年全国骨干教师培训论文

2008年全国骨干教师培训论文仿真技术在《电子线路》教学中的应用单位：天津市塘沽第一职业中专姓名：张利时间：2008-12-12仿真技术在《电子线路》教学中的应用单位：天津塘沽第一职业中专姓名：张利摘要：《电子线路》是一门实践性很强的课程。在传统的理论、实验、实训三段式教学模式下，通常是教师教得辛苦。学生学得痛苦，学生对抽象的概念，复杂的原理等知识的学习比较困难，加之中职生的生源质量日益下降，这就造成学生理解不了概念、原理，从而丧失了理论课程学习的兴趣，而运用仿真软件Multisim10进行辅助教学，使抽象的理论直观化、形象化，使实验与理论得到了有机的结合。教师教的轻松，学生也学的愉快，达到了事半功倍的效果。关键字：Multisim10仿真软件探究学习创新能力兴趣正文：《电子线路》是中等职业学校电子电工类各专业最为重要的专业基础课程之一。也是一门实践性很强的课程。在传统的理论、实验、实训三段式教学模式下，通常是教师教得辛苦。学生学得痛苦，导致该课程的教学效率与学生的学习效率极其低下。多年来，我们一直在探索《电子线路》切实有效的教学方法.近年来，在教学中尝试运用仿真软件Multisim10进行辅助教学，使抽象的理论直观化、形象化，使实验与理论得到了有机的结合。教师教的轻松，学生也学的愉快，达到了事半功倍的效果。一、传统教学模式存在的问题长期以来，中等职业学校的教学一般是理论、实验、实训分开进行的。在电子线路课程中，学生对抽象的概念，复杂的原3理等知识的学习比较困难，加之中职生的生源质量日益下降，这就造成学生理解不了概念、原理，从而丧失了理论课程学习的兴趣。各职业学校的实验、实训设备相对比较陈旧，在学生理论知识准备不足的情况下，实验实习课程的教学效果也不尽乐观。二、Multisim10仿真软件简介Multisim10是美国NI公司推出的EDA软件，直观、高效，功能强大，能够提供电阻、电容、二极管、三极管、集成电路等十四大类几千中元件，而且常用的电阻、电容和电感等元件的参数均可修改，具有以前版本的虚拟原件功能。能提供示波器，万用表，信号发生器等21各虚拟仪器仪表供仿真实验选用。Multisim10和以前的仿真软件相比功能更完善，操作更方便简单，有良好的人机对话界面，更便于中职学生使用，掌握。三、使用Multisim10仿真软件在《电子线路》课程教学中的优点：1、使课程内容的直观性加强，激发了学生的学习兴趣应用Multisim10仿真软件辅助教学，正是一体化教学模式的具体体现。把传统的实验搬到电脑屏幕商，将静止、纸上谈兵的理论教学变成动态的、可视的一体化教学，增加了学生动手操作的机会，从而进一步激发了学生的学习兴趣。传统的教学模式教师在《电子线路》课教学过程中，往往是对着静止的图表很难将一些电路工作的动态过程讲清楚。比如，单管放大电路中静态工作点的调整引起的失真现象的教学，4而应用仿真软件，学生可以自己搭接电路，设置电路不同的工作状态，还可以在虚拟示波器上看到因调整静态工作点引起输出波形失真的变化过程。又如在讲负反馈对放大器性能的影响时，理论知识很抽象，对于只有初中水平的中职生来说，简直就是天方夜谭，雾里看花。但是如果我们利用Multisim10仿真软件，不但老师课上的轻松，更重要是学生学的轻松有效。使原来枯燥的知识形象化，简单化。从而激发了学生的学习激情。下面以负反馈对放大器性能的影响仿真实验为例说明仿真技术《电子线路》课程教学中的应用。负反馈放大器仿真实验电路如图1示，开关S1置右边时，为两级电压串联负反馈放大电路，S1置左边时，为主网络电路。1.1测量静态工作点电源电压VCC=12V，测量直流电压VBQ1、VEQ1、VCQ1、VBQ2、VEQ2和VCQ2。应用直流工作点分析工具，显示节点号，测得直流工作点如图2。也可用电压表或数字万用表对各点直流电压逐个进行测量，与直流工作点分析结果是一致的。图1负反馈放大电路仿真实验电路1.2观察负反馈对放大器放大倍数的影响5在放大器的输入端接入1kHz、5mV的信号，当VCC=12V时，测量主网络和负反馈放大器的电压如表1示；当RL=2kΩ时，测量主网络和负反馈放大器的电压如表2示。从表1、表2的数据可以看出，负反馈使放大器的放大倍数减小，提高放大倍数的稳定性。图2直流工作点分析结果表1VCC=12V时放大倍数RL主网络负反馈放大器AVAVfVVAAVfVfAA输入电压υi输出电压υo输入电压υi输出电压υo2kΩ3.339mV1.479V3.452mV0.227V442.965.80.8900.498100Ω3.338mV0.163V3.393mV0.112V48.833.0表2RL=2kΩ时放大倍数VCC主网络负反馈放大器AVAVfVVAAVfVfAA输入电压υi输出电压υo输入电压υi输出电压υo12V3.339mV1.479V3.452mV0.227V442.965.80.1800.0149V3.350mV1.217V3.451mV0.224V363.364.91.3观察负反馈对放大器输入电阻的影响根据SisiiRR，当RL=2kΩ时，计算得主网络输入电阻Ri=2.01kΩ,负反馈放大器输入电阻Rif=2.23kΩ，可见串联负反馈使放大器输入电阻变大。1.4观察负反馈对放大器非线性失真的影响6用示波器XSC1分别观测节点6和节点17的电压波形，无负反馈时波形见图3，有负反馈时波形见图4。由图可见，负反馈能改善放大器的非线性失真。图3无负反馈时放大器输出波形图4有负反馈时放大器输出波形1.5观察负反馈对放大器频率特性的影响用波特图仪XBP1测量主网络幅频特性曲线如图5示，移动指针测量从最高点下降至-3dB处的频率得上限频率fH=110.6kHz，下限频率fL=50.6Hz，用同样方法测量负反馈放大器上限频率fHf=2.48MkHz，下限频率fLf=19.2Hz。从频率数据知，负反馈扩展了放大器的通频带。图5幅频特性曲线所以说有了仿真软件，学生们可以自己来解决学习中遇到的问题2、有利于学生探究学习、创新能力的培养例如，在《电子线路》课程中对共发射极单管放大电路的静态工作点、电压放大倍数进行仿真分析后，老师提出如果C2开路，会出现什么结果？改变以往老师讲解的直通式的教学方式，让学生们去发现，去探索。7R347kR215kV12N2222AR53.9kR42.2kC110uF1C210uFC310uF2R11.0k5XMM24R63.9kXSC1ABGT60U212V30XFG107共发射极单管放大电路这时如果没有仿真软件，学生们很难找到答案。利用Multisim2001电子仿真软件，此时一部分学生反应很快，用鼠标双击电容C2，从弹出的元器件特性框中选择Fault（故障）选项，设置C2为开路故障，然后执行仿真模拟。在瞬态分析结果图（图四）中可看出输出电压的峰值为15.8225mV，其电压放大倍数Av=15.8225mV/20.0mV=0.79，从而学生们很快得出了结论。3、有利于学生实践能力的培养在《电子线路》课程中第十一章中有许多习题是给出电路及输入波形，让学生分析其输出波形。学生在进行完理论分析之后，可以利用Multisim10电子仿真软件建立电路图，然后进行仿真，将自己分析的结果与仿真的结果进行对比，从而验证其正确性。总之，用Multisim10进行仿真模拟实验，实验过程非常接近实际操作结果。各元器件选择范围广，参数修改方便，不会象实际操作那样多次地把元件焊下而损坏器件和印制电路板，使电路调试变得快捷方便。对《电子线路》课程中的绝大部分电路都能应用，不仅能对单个电路特性和原理进行验证，也能用于多级组合的电路。仿真演示效果形象逼真。虚拟器件可直观显示，如发光二极管可以发红绿蓝光，继电器和开关的触点可以分合动作，熔断器8可以烧断，灯泡可以烧毁，蜂鸣器可以发出不同声调的声音，电位器的触点可以按比例改变阻值等，仿真效果很好。现代信息技术发展迅速，人与计算机交互、网络教学与交流等先进教学手段得到很好的应用，仿真技术的应用符合现代教育技术信息化教育模式的发展方向。仿真技术在《电子线路》教学中的应用，使《电子线路》教学改革得到新的发展。仿真技术在《电子线路》课程教学中的应用关键是教师观念的转变和信息技术能力水平。在这样的学习中，学生的创造性得到了充分的发挥，学生的思维得到了高强度的训练。在平等、安全的学习环境中学生个性也得到了良好的发展，它也超越了过去单纯传授知识的层面。而是把信息技术作为工具，把教材作为凭借，使学习者最大限度的升华出激发创造性的动机。参考文献：Multisim10虚拟仿真和业余制版实用技术黄培根《信息技术与课程整合》何克抗《基础教育课程改革纲要(试行)》