搜索
基于EWB的电子技术课程教学方法的探讨金珍珍（台州职业技术学院电子电气工程系浙江台州318000）摘要：随着电子技术的不断发展，“粉笔+黑板”的传统教学模式已经远远不能满足现代教学的需要，再加上电子技术课程本身枯燥难懂的特点，迫切需要在课堂中引入行之有效的计算机仿真技术来充分发挥学生的主观能动性，提高教学质量，增加教学效果。而采用EWB仿真软件进行辅助教学，则显示出其具有传统教学所不能比拟的优越性。本文对基于EWB的电子技术课堂教学方法进行了初步探讨。关键词：EWB；电子技术；教学方法《电子技术》课程包括模拟电子技术和数字电子技术两部分，是电类专业（含电气自动化技术、数控维护、计算机、应用电子技术等专业）必修的专业基础课。该课程具有概念多、公式多、定量计算多、图形多、宏观现象的微观分析多、分析抽象、教学内容多和实践性强的特点，专业性强，使教师的教和学生的学都存在一定的难度，特别是在实验条件差、学生基础差的学校更是如此。许多教师深感“粉笔+黑板”传统教学模式的艰辛，即使教师想尽办法，学生总是感到困惑和不理解，教学质量难以提高。因此，如何根据课程的特点将现代科学技术成果应用于电子技术课堂教学，改进、完善、发展和创新教学方法，为教师、学生建立发挥创造潜力的教与学的环境，不断提高教学质量和效率，是广大教师一直探索的问题。而把电子工作台（EWB）仿真软件引进电子技术课堂教学，可以看到明显的效果。一、EWB简介EWB(ElectronicsWorkbench,电子工作平台)是加拿大InteractiveImageTechnologies公司推出的一个专门用于电子电路仿真和设计的EDA（ElectronicsDesignAutoimmunization，电子设计自动化）工具软件，是计算机仿真技术在电子技术中的应用。EWB软件提供了上万种真实精度的电子元器件模型，标准的电子元器件符号、外形和操作方法与实际电子仪器十分相似的虚拟仪器（万用表、函数信号发生器、示波器、数字信号发生器、逻辑分析仪等）以及静态分析、瞬态分析、噪声分析和失真分析等十多种对电路进行仿真分析的手段，易学易用。此外,EWB对电路参数的设置，数据、图形的分析和处理，结果的输出和存储等都只须鼠标点几下即可完成。它是电子电路课堂教学的理想平台。二、基于EWB辅助教学的优越性电子电路是一门实践性很强的课程。长期以来在其课堂教学中，尽管采用了实物演示，幻灯、投影、电影、录象、VCD以及CAI课件等多种教学方法来加强教学的直观性、形象性、生动性，试图做到理论教学与实践的紧密结合，提高课堂教学效率和教学质量。然而它们都存在这样那样的不足。教师只能按预先课件设计的程式去教，学生按固定程式去学，远远不能满足交互教学的需要。然而基于EWB的电子电路课堂教学，是在EWB虚拟的电子电路环境（在计算机上的电子实验室）中，可方便地设计电路，并进行仿真。通过改变电路参数，可以观察不同电路参数对电路性能的影响，用虚拟仪器可以观察各实验点的波形及整个电路的实验结果，一个方案不成功可刷新重来，反复多次后选择出最佳的设计方案。由于该软件具有丰富的元件库和仪器库，可以充分发挥每个设计者的想象力和创造力，大胆进行设计尝试，不必担心元器件会损坏，这样的设计可以随心所欲、花样叠出。若电路设计有误，通过仿真，软件会做出警告或提示，当设计方案正确无误后，再按此方案搭接实际电路，使学生产生亲临真实电子电路环境的感受和体验。同时EWB软件提供了上万种真实精度的电子元器件模型和准确的虚拟仪器，弥补了传统实验室中实验仪器、元件少的不足，避免了实验仪器、元器件的损坏。由于把电子电路理论教学放在了虚拟的电子实验室里进行，使电子技术课堂教学情境化，增强了教学的直观性、形象性、生动性和时效性，激发了学生的学习兴趣，实现了课堂理论教学与实践的紧密结合，提高了课堂教学效率和教学质量。三、EWB在课堂教学中的应用长期以来，《电子技术基础》课程教学是以理论课教学、课程实验和课程设计等教学环节构成。我们在教学实践的过程中，结合理论教学的进程，利用EWB软件在计算机上进行基础验证模拟实验，作为教学的补充，使学生增强对电路的感性认识，掌握各种仪器的基本使用、电路参数的测试方法。实验可由教师结合教学内容通过多媒体教学平台演示完成，也可由学生在课外参照有关习题完成。通过人机对话的方式，能使每个人都能亲自动手接触电路,进行元件接线,参数设定。边连线，边测试，边修改，边分析，并与理论计算结果进行对照。通过EWB软件的“componentproperties”(组成部件属性)可随时调整和修改元器件参数,分析各元件参数对电路的作用与影响。在这样的实验中,把实验与理论有机地结合起来，加深了学生对理论的认识。方法与内容：实验方法如图１所示，结合具体的教学内容，在理论教学过程中穿插进行。根据所学电路的原理图，用ＥＷＢ模拟连接电路，确定电路中的各元器件参数，使用EWB虚拟仪器进行在线测量。对照电路设计要求更改相关元件参数，观察所得的变化，最后与理论计算进行对照比较。例如在单级放大电路的教学中，我们可以依据学生已有的知识背景（学生已具备PN结、放大、晶体三极管导通的外部条件等基本知识，会用EWB，能正确使用数字电表、示波器、信号发生器等虚拟仪器等），对单管放大电路进行静态测量、动态测量以及元件参数的改变对放大倍数的影响的验证，具体如下：(1)单管共射放大电路静态值的测量测量不同Rb时的IBQ、ICQ和UCEQ的值并与理论值进行比较，根据实验电原理图，用EWB软件进行模拟连线，在基极和集电极串接一电流表，在集电极和发射极并联一电压表。实际测试的EWB计算机模拟界面如图2所示：图2静态值测量连接图依次改变Rb的值将测试结果和理论计算值填入表1中。表1bR不同时Q点各值比较参数名称300K400K500K600K750K800K900KbI理论值（цA）3123.2518.615.512.411.62510.33bI测量值（цA）31.0223.2718.6315.5312.4311.6610.37cI理论值（mA）4.9254.7663.8133.1782.5422.3832.117cI测量值（mA）4.9294.5863.7333.1482.5482.3962.140CEQU理论值（V）0.150.4682.3743.6444.9165.2345.766CEQU测量值（V）0.1430.8272.5343.70484.9045.20845.7198可以看出，测试结果与理论计算具有很好的一致性。(2)放大电路电压放大倍数的测量以Rb＝750kΩ，输入信号的频率为1KHz、幅度为2mV。测量放大器的电压放大倍数并与理论值进行比较。根据实验电原理图，用EWB软件进行模拟连线后的测量电路及结果如图3所示：图3电压放大倍数的测量交流毫伏表测得输出电压U0，与输入电压比较可以算得电压放大倍数。Au=300/2=150倍。而电压放大倍数的理论值由公式计算可得：Rb=750kΩ，Ib=12.4цA，Ic=2.542mA,rbe=2.4Ω,Au=170倍，理论计算与模拟实验具有很好的一致性。通过双踪示波器可观察放大器的输入与输出波形，其中红色线条为输入波形，黑色线条为输出波形，二者有一相位差π。图2电路还可用来考察放大电路参数的变化对放大倍数的影响，现讨论之。（3）集电极电流变化的影响。在其它参数不变条件下，通过改变Rb分别获得不同的Ic，测出放大倍数与集电极电流之间的关系如表2。从表2中可反映两点：当集电极电流大于某值，即三极管处于饱和时，电路的电压放大倍数小于1；当管子处于正常放大状态时，随着Ic的减小，电路的电压放大倍数随之减小。表2CQI变化对uA的影响Rb（KΩ）8K400K500K600K750K800K900KCQI测量值（mA）4．9874.5863.7333.1482.5482.3962.140uA(放大倍数)0．96250208183150143129四.结束语基于EWB的电子技术课堂教学不仅实现了理论教学与实践的紧密结合，同时可以把许多抽象和难以理解的内容变得生动有趣，动态地演示一些现象,化难为易,使教学中的难点、重点变得一目了然,便于学习者观察与思维,从而更好地理解和掌握所学知识，有效地实现精讲，突出重点，突破难点，丰富了电子电路课堂教学方法，拓展了教学内容的广度和深度。使学生的学习状态由被动变为主动，学习积极性大大提高。同时用EWB软件设计电子电路改变了传统的基于电路板的设计方法，从而可以大大缩短设计时间，节约开发费用，提高效率。参考文献：1.钟文耀、段玉生、何丽静，EWB电路设计入门与应用，北京清华大学出版社，2002。2.李克庆、张俊燕，计算机辅助教学体系初探[J]，中国冶金教育,20013.路而红，虚拟电子实验室，人民邮电出版社。4.周常森，电子电路计算机仿真技术，山东科学技术出版社。5.于枫等，电子系统仿真分析教程，科学出版社。DiscussionabouttheTeachingmethodsofelectronictechnologycoursesbasedonEWBJinzhenzhen(TheElectric&ElectronicengineeringDepartmentofTaizhouVocational&TechnicalCollege,Zhejiang,Taizhou,318000)Abstract:Withthedevelopmentoftheelectronictechnology,thetraditionaleducationalmodeof”chalk+blackboard”isfarfrommeetingtheneedsofmoderneducation.Inaddition,,thecourseofelectronictechnologyhasthecharacteristicsofbaldnessandabstruseness,soit’seagertoapplythecomputertechniqueofemulating.inclasstoexertthestudents’activeness,toimproveeducionalqualityandgetbetterresultsinteaching.ButadoptingthesimulationsoftwareofEWBtoComputer-AidedInstruction,willdemonstratethesuperioritythatthetraditionaleducationdoesn’thave.ThisarticlewilldiscussetheteachingmethodsofelectionictechnologycoursesonEWB.Keywords:EWB；Electionictechnology；Teachingmethods