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電路原理教學(xué)中計算機仿真應用論文
摘要：電路原理是電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的必修課，具有理論性和邏輯性強、推導嚴謹，公式繁雜的特點(diǎn)，所以在電路原理教學(xué)中教學(xué)的任務(wù)中，教學(xué)難度大，教學(xué)的效果不理想。尤其是傳統的教學(xué)模式難以滿(mǎn)足教學(xué)的目標和效果。進(jìn)行教學(xué)方式和方法的改善有重要的意義。因此，計算機仿真技術(shù)在電路原理的教學(xué)中受到極大的歡迎。本文從傳統電路原理教學(xué)中存在的問(wèn)題角度進(jìn)行分析，探討計算機仿真技術(shù)的特點(diǎn)、計算機仿真技術(shù)在教學(xué)中的應用以及獨特的優(yōu)勢，希望能對電子信息行業(yè)的工作者有一定的幫助。
關(guān)鍵詞：計算機仿真技術(shù)；電路原理教學(xué)；Multisin應用
在高校的電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)中，電路原理教學(xué)是一門(mén)基礎課程，對學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識和技能的掌握具有重要的意義[1]。然而由于抽象性較強、難度較大等原因教學(xué)的效果不理想。近年來(lái)隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，計算機也逐漸普及開(kāi)來(lái)，計算機仿真技術(shù)在高校教學(xué)中的比重越來(lái)越大，有利于提高教學(xué)的效果和質(zhì)量[2]。
一、傳統電路原理教學(xué)中存在的問(wèn)題
電路原理教學(xué)需要作圖進(jìn)行授課，抽象性強。但是傳統的教學(xué)模式難以滿(mǎn)足教學(xué)的要求，教學(xué)的效果低下。首先是理論性強、抽象。電路原理教學(xué)需要學(xué)生對電路、元件等等各個(gè)環(huán)節都要熟悉，比較注重原理概念性的教學(xué)。同時(shí)還需要學(xué)生進(jìn)行大量的計算推導和聯(lián)想，將抽象的東西轉化為具體的事物，所以整個(gè)課堂氣氛沉悶，學(xué)生感到枯燥乏味，教學(xué)效果不理想[3]。其次是在電路原理的教學(xué)過(guò)程中，需要畫(huà)大量的電路圖，通過(guò)圖形來(lái)進(jìn)行講解。在傳統的黑板教學(xué)中，圖形復雜導致畫(huà)圖不精確，另外也浪費了大量的課堂時(shí)間，整節課沒(méi)有很好地利用，教學(xué)的效率不高。最后，傳統的課堂教學(xué)實(shí)驗中，難免會(huì )出現儀器的故障、電子元件的損壞等情況，影響實(shí)驗的正常開(kāi)展，不僅浪費了上課的時(shí)間，也造成了資金的浪費，打擊了學(xué)生的動(dòng)手積極性和參與性，制約了教學(xué)工作的開(kāi)展和完成。在這種形勢下，加強對傳統教學(xué)模式的改革尤為重要。在目前的高校電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)中，計算機仿真技術(shù)的應用越來(lái)越廣泛，教學(xué)的效果大幅度提高。
二、計算機仿真技術(shù)的特點(diǎn)
第一是更加生動(dòng)直觀(guān)，便于學(xué)生理解。傳統的教學(xué)模式以黑板教學(xué)為主，圖形復雜，注重理性的分析，學(xué)生很難接受。在電路原理教學(xué)中引入計算機仿真技術(shù)，可以將繁復的電路圖等資料詳細地繪制出來(lái)，具備直觀(guān)、生動(dòng)的界面，學(xué)生也更容易接受，有利于學(xué)生的理解和記憶。
第二是為電路原理教學(xué)提供了多重的手段。傳統的教學(xué)理論型較強，需要經(jīng)過(guò)嚴謹的推導和大量的計算，學(xué)習的難度較大。在教學(xué)中應用計算機仿真技術(shù)，可以把許多元件細致地描繪出來(lái)，而且更加的齊全，為學(xué)生的學(xué)習提供了便利。另外，計算機仿真技術(shù)功能強大，不但可以保存各種工作狀態(tài)中的電路數據，還可以打印出來(lái)進(jìn)行教學(xué)。最重要的就是當電路中出現短路或其他故障時(shí)，計算機仿真技術(shù)可以進(jìn)行提前的預防和提醒。
第三是為課堂教學(xué)提供簡(jiǎn)單有效的實(shí)驗方法。在電路原理教學(xué)活動(dòng)中，實(shí)驗是必不可少的一個(gè)環(huán)節，對鞏固知識具有重要意義。在教學(xué)中引進(jìn)計算機仿真技術(shù)，保證了成本的低投入，學(xué)生的實(shí)驗過(guò)程避免受到其他不必要因素的影響，保證了實(shí)驗過(guò)程的順利開(kāi)展和完成。另外，學(xué)生在實(shí)驗過(guò)程中，不會(huì )造成原料和器材的損壞浪費，可進(jìn)行長(cháng)期的、反復的實(shí)驗。計算機仿真技術(shù)幫助學(xué)生學(xué)習，激發(fā)學(xué)生學(xué)習的興趣，提高教學(xué)的效果。
三、計算機仿真技術(shù)在電路原理教學(xué)中的應用
一方面計算機是一種智能化的工具，在電路原理教學(xué)中，能夠自動(dòng)建立電路運算方程，并且進(jìn)行計算，將結果通過(guò)圖形的方式表達出來(lái)。因此，在電路原理教學(xué)中，引用Multisin（電路仿真軟件）軟件進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，提高學(xué)生的參與能力和動(dòng)手操作的能力，有利于幫助學(xué)生直觀(guān)地了解掌握知識，提高教學(xué)的效果。
另一方面Multisin軟件具備齊全的電子元件，并且可以進(jìn)行長(cháng)期的實(shí)驗而不必擔心器材和原料的損壞，資金投入較少。另外，Multisin軟件的功能齊全，可以進(jìn)行各種類(lèi)型的仿真電路實(shí)驗活動(dòng)，得到詳細的數據報告和圖形，并且可以將Multisin軟件和多媒體技術(shù)相結合，在大屏幕上演示整個(gè)實(shí)驗的過(guò)程，讓學(xué)生更加直觀(guān)地參與、了解電路的原理，掌握專(zhuān)業(yè)的知識和技能[4]。
再者，因為社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展和對人才的需求，Multisin軟件應用于電路原理教學(xué)已經(jīng)成為一種趨勢，對于高校教學(xué)工作具有重要意義。Multisin軟件是一款專(zhuān)門(mén)針對于電路設計和仿真的工具類(lèi)軟件，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和多媒體技術(shù)的發(fā)展，Multisin軟件在國內和國外的電子行業(yè)應用的范圍越來(lái)越廣泛，已經(jīng)成為高校電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)教師和學(xué)生進(jìn)行授課和學(xué)習的教學(xué)工具。
四、Multisin軟件在電路原理教學(xué)中的獨特優(yōu)勢
第一是有助于幫助學(xué)生加強對基本概念和原理的理解和掌握。電路原理課程具有銜接性和實(shí)踐性，因此在高校的教學(xué)活動(dòng)中，通過(guò)將Multisin軟件和PPT相結合的方式，制作一個(gè)教學(xué)用的多媒體課件，并在課件中標明重點(diǎn)和難點(diǎn)。在教學(xué)過(guò)程中，理論部分的學(xué)習通過(guò)PPT幻燈片制成文字進(jìn)行授課；在實(shí)驗部分，依賴(lài)于Multisin軟件強大的仿真能力，利用圖形、視頻、現場(chǎng)操作等方式對學(xué)生進(jìn)行演示，將抽象的、邏輯性較強的文字轉變成生動(dòng)的、具體的圖像，實(shí)現理論和實(shí)踐的良好配合。另外，在PPT幻燈片的制作過(guò)程中，可以將電路原理的仿真過(guò)程穿插到課件當中，使整個(gè)多媒體課件內容豐富，文字圖形的協(xié)調搭配為課件增添了吸引力，同時(shí)能夠讓學(xué)生直觀(guān)地接受知識，提高學(xué)生的學(xué)習積極性和動(dòng)手操作能力，保證教學(xué)活動(dòng)的正常開(kāi)展和完成，促使電路原理教學(xué)實(shí)現改革和完善。
第二是有利于學(xué)生自己分析解決問(wèn)題，提高自主能力。在“電路原理教學(xué)”中，運算量大，公式的運用和推導復雜，造成整個(gè)電路的工作原理十分的抽象和枯燥，難以集中學(xué)生的學(xué)習注意力。其次，教師在授課過(guò)程中進(jìn)行純理論知識的灌輸，用文字對電路工作的原理進(jìn)行分析和講授，學(xué)生往往是難以接受，教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”之間脫節，抑制了學(xué)生的學(xué)習積極性，教學(xué)的效果不理想。只有將理論變得生動(dòng)和具體，抽象變得形象化，學(xué)生對知識有充分的興趣，主動(dòng)地參與課堂，才能夠更好地學(xué)習和掌握電路原理，完成教學(xué)的任務(wù)和進(jìn)度。因此，在教學(xué)中引入Multisin軟件，利用Multisin軟件獨特的電路分析的能力，例如運算放大器對數據的放大性能分析等等，學(xué)生可以自主地發(fā)現并解決出現的問(wèn)題，并在實(shí)驗的過(guò)程中通過(guò)多次反復的實(shí)驗來(lái)驗證結論，提高學(xué)生獨自分析問(wèn)題的能力，將對電路原理的學(xué)習從理性的認識上升到感性的認識。
第三是有利于幫助學(xué)生掌握電路的結構。在電路原理教學(xué)中，需要繪制復雜的電路圖來(lái)進(jìn)行授課和設計。但是在傳統的教學(xué)活動(dòng)中，電路原理是通過(guò)黑板教學(xué)完成的，用手繪圖形保證不了電路繪制的準確性。另外，手繪圖形的復雜導致學(xué)生難以辨認，無(wú)法集中學(xué)生的注意力，造成上課的效果低下。在教學(xué)中應用Multisin軟件后，情況大大改善。因為在Multisin軟件的元器件庫中，具備數量齊全的各種電子元件，在進(jìn)行電路原理教學(xué)中所需的電子元件都可以找到，而且元件的大小并不是固定的，可以根據實(shí)際教學(xué)和實(shí)驗所需的參數和大小進(jìn)行更換。因此在教學(xué)中繪制電路圖的效率和速度大幅度的提高，并且還可以隨時(shí)地增刪。與黑板教學(xué)相比，Multisin軟件仿真技術(shù)具有獨特的優(yōu)勢，成為電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)中的主流工具。再者，利用Multisin軟件繪制完電路圖之后，可以直接將電路圖進(jìn)行課堂的演示，在教學(xué)中對電路圖進(jìn)行仿真分析，幫助學(xué)生更加了解電路的結構和各個(gè)元器件的作用，集中學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習積極性和能動(dòng)性，提高教學(xué)的效果。
五、結束語(yǔ)
傳統的教學(xué)模式和教學(xué)的手段已經(jīng)難以適應時(shí)代的潮流，所以進(jìn)行教學(xué)方式的改進(jìn)和完善，應用先進(jìn)的技術(shù)輔助教學(xué)是非常有必要的。電路原理這門(mén)課程的理論性和操作性強，學(xué)生在學(xué)習的過(guò)程中因為知識比較抽象而感到難度過(guò)大，因此在教學(xué)中運用Mul—tisin仿真技術(shù)輔助教學(xué)是非常有作用的。Multisin軟件將抽象的理論文字轉換成直觀(guān)的、具體的圖形和圖像，并且針對教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)充分利用自身獨特的優(yōu)勢和PPT軟件相結合，制作內容豐富、生動(dòng)的課件，幫助學(xué)生更好地進(jìn)行學(xué)習，了解和掌握專(zhuān)業(yè)的知識。將傳統的教學(xué)和先進(jìn)技術(shù)相結合，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習積極性，提高了教學(xué)的效果，促進(jìn)了電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)的長(cháng)遠發(fā)展。
參考文獻：
[1]張立新，魏巍。計算機仿真軟件在“電路原理”教學(xué)中的應用[J]。吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報，2008，（07）：28—29。
[2]左麗霞。Multisim在《電路原理》教學(xué)改革中的應用[J]�？萍夹畔�，2008，（30）：479+486。
[3]王爾申，龐濤，李鵬，鄭丹。Multisim和Proteus仿真在數字電路課程教學(xué)中的應用[J]。實(shí)驗技術(shù)與管理，2013，（03）：78—81。
[4]鄭賓。Multisim仿真在模擬電路實(shí)驗教學(xué)中的應用[J]。實(shí)驗室研究與探索，2013，（02）：103—105+122。
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