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仿真软件在电工电子课程群教学中的应用

时间:2022-10-25 18:30:07 来源:网友投稿

学习的积极性和主动性,培养学生的创新能力。

关键词: 电工电子课程群教学 仿真软件 教学改革

电工电子课程群包含“电路分析基础”、“电工电子技术”“信号与系统”、“数字信号处理”、“模拟电子技术”等课程。这些课程是理论性与实践性都很强的课程,此类中的绝大部分课程具有抽象性高、理解难度大等特点。传统授课存在理论讲授与实践演示相脱节的弊端,授课过程中难于通过实验操作向学生展示理论知识的直观应用效果,因此往往造成知识讲授枯燥无味、教学效果不佳等问题。仿真软件的引入为这些问题的解决开辟了新径[1]。

一、仿真软件简介

计算机仿真具有效率高、可靠性高和成本低等特点。仿真软件在教学中可以代替硬件实验电路,其强大的实时交互性、信息的集成性和生动直观性,可以为教学创设良好的平台,极大地激发学生的学习兴趣,有利于教师引导学生用科学的思维方法分析问题,提高学生的学习能力、探索和解决问题的能力。常用的仿真软件有Multisim、MATLAB、SIMULINK等几种[2]-[3]。

Multisim软件是一个专门用于电子线路仿真与设计的EDA工具软件。它是一个完整的设计工具系统,具有一个庞大的元件数据库,并提供原理图输入接口,可以进行从原理图到PCB布线工具包的无缝数据传输。Multisim易学易用,便于学生进行综合性的设计﹑实验,有利于培养学生的综合分析能力﹑开发能力和创新能力。

MATLAB是一套高性能的数值计算和可视化软件。它最重要的特点是易于扩展,允许用户自行建立完成指定功能的M文件,从而构成适合其他领域的工具箱,这大大扩大了MATLAB的应用范围。MATLAB作为编程语言可视化工具,具有丰富可靠的矩阵运算、图形绘制、数据和图像处理及交互式编程等功能,可解决工程、科学计算和数学学科中的许多问题,目前在信号处理、控制系统的仿真和神经网络的研究等方面都有广泛的应用。

SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包,它支持连续、离散或者两者混合的线性系统和非线性系统,与传统的仿真软件用差分方程和微分方程建模相比具有直观、方便、灵活的特点。

二、仿真软件在课程群教学中的应用

可把仿真软件引入到教学中来,在课件中加入大量的仿真实例,应用仿真软件辅助课程教学,使理论随时得到验证,从而加深学生对知识的理解。例如将“MATLAB语言”、“SIMULINK”引入到信号与系统的教学中来,将“信号与系统”和“MATLAB语言”两门课程有机结合。利用PowerPoint、Flash及MATLAB语言等工具制作CAI课件,研制MATLAB演示程序,利用具有代表性的实例实时、动态地演示“信号与系统”的课堂讲授内容,提高学生的学习兴趣和理解能力。学生既可以较好地理解一些抽象的理论原理,又能将理论与应用结合起来,从而提高课堂教学效率。

将Multisim、SIMULINK引入到电路分析基础、电工电子技术教学中来,既使学生感受到电路动态与静态的真实状态,将抽象的内容直观化,又能提高学生的学习兴趣和分析能力,大大提高教学质量。图1为用Multisim进行信号发生器仿真的输出波形,图2为利用MATLAB对信号进行过采样后重建的结果。

三、结语

将仿真软件引入到电工电子课程群教学中来,可直观演示各种定律定理,激发学生的学习兴趣。应用仿真软件进行虚拟实验,突破了传统实验在时间和空间的限制,弥补了硬件实验的不足,提高了学生的综合性、创造性能力。

参考文献:

[1]朱晓萍.应用型本科电工系列课程的教学改革与实践[J].中国电力教育,2008(4).

[2]付扬.Multisim仿真在电工电子实验中的应用[J].实验室研究与探索,2011(4).

[3]菅小艳.MATLAB在高等数学中的应用[J].计算机时代,2011(5).

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