（機械電子工程專業(yè)論文）multisim在中職《電子技術基礎》教學中的設計與分析.pdf

浙江工業(yè)大學中職碩士學位論文 m uitisim 在中職 電子技術基礎 教學中的設計與分析 摘要 中等職業(yè)學校電類的專業(yè)基礎課 電子技術基礎 是一門理論性和實踐性很強的課程 面對相對文化基礎知識薄弱 學習行為習慣不良的中職學生 利用傳統(tǒng)的教學手段及貧乏 滯后的實驗設備 已經(jīng)難以培養(yǎng)出合格的技能型人才 如何把枯燥乏味的電子線路知識傳 授給學生 同時又能夠增強學生的實踐和動手能力 顯然實驗教學是解決這個問題的最好 辦法 而電子虛擬仿真又是實驗教學的一個重要的輔助手段 隨著信息技術的快速發(fā)展 學生掌握一種以上e d a 軟件的應用技能 也是對電類專業(yè)學生的基本要求 虛擬仿真實驗 技術作為一門新興的技術迅速崛起 出現(xiàn)了一批電子電路自動設計 e d a 軟件 如美國n i 公司的m u l t i s i m 仿真軟件在電子線路教學中應用普及過程中 它能較好化解電子技術教 學過程中教師難教與學生難學的矛盾 極大改變了傳統(tǒng)的教學模式 本文應用m u l t i s i m 仿真軟件 以中等職業(yè)學校電類則專業(yè)國家規(guī)劃指定教材 電子 技術基礎 為藍本 貫穿教材中的模擬電路每個單元 對其中的重點 難點內(nèi)容進行仿真 實驗和分析 開展驗證性 探索性等類型的實驗 并引導學生與理論分析的比較 論文共 分九章 第一章介紹選題的背景 課題研究的目標及主要內(nèi)容 分析當前中職類學校電子 類專業(yè)教學現(xiàn)狀 闡明研究的目的 意義以及本研究中采用的主要研究方法 第二章簡單 介紹m u l t i s i m 技術的發(fā)展 軟件特點以及為什么選擇m u l t i s i m 進行虛擬實驗教學理由 第三章到第八章按照課本順序?qū)Ω髡轮饕獌?nèi)容進行仿真和分析 鞏固理論教學和拓展學生 實踐分析能力 并初探了實訓裝接訓練前進行3 d 模型的仿真教學 最后一章總結m u l t i s i m 軟件在電子線路中分析和設計教學過程中得到的一些成果 并對不足之處進行分析及后續(xù) 的工作規(guī)劃 本文的創(chuàng)新點在于利用了m u l t i s i m 仿真軟件在中職的電子技術基礎教學過程中對知 識要點做一次系統(tǒng)性設計和分析 展示m u l t i s i m 軟件在電子線路教學應用的優(yōu)越性 關鍵詞 中職 電子技術基礎 m u l t i s i m 仿真 分析 m u l t i s i mu s e di nt h ed e s i g na n d a n a l y s i so f t e a c h i n g e l e c t r o n i ct e c h n o l o g y i n s e c o n d a r yv o c a t i o n a ls c h o o l s a b s t r a c t e l e c t r o n i ct e a c h i n gi sat h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a l c o u r s eo ft h ep r o f e s s i o n a lc o u r s e so f e l e c t r i c i t yms e c o n d a r yv o c a t i o n a ls c h o o l s f a c i n gt h es t u d e n t sw h oa r en o to n l yr e l a t i v e l yw e a k i nb a s i cc u l t u r a lk n o w l e d g e b u ta l s ow i t ht h eb a ds t u d yh a b i t s w eh a v ed i f f i c u l t i e s i n 臼面i l i n g t h e mt ob eq u a l i f i e da n ds k i l l e d p e r s o n sb yu s i n gt r a d i t i o n a lt e a c h i n gm e t h o d sw i t hp o o r l a b o r a t o r ye q u i p m e n t h o wc a l lw et e a c hs t u d e n t st h eb o r i n ge l e c t r o n i c sk n o w l e d g e a n dh o w c a l lt h e ye n h a n c et h e i rp r a c t i c ea n da b i l i t y o b v i o u s l y e x p e r i m e n t si nt e a c h i n ga r ea ne s s e n t i a l a c c e s st ol e a m i n gt h ee l e c t r o n i c s a n de l e c t r o n i cv i r t u a ls i m u l a t i o ne x p e r i m e n ti s a l li m p o r t a n t t e a c h i n ga i d w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y m a s t e r i n gm o r em a no n e e d as o f t w a r ea p p l i c a t i o ns k i l l si sf u n d a m e n t a lt os t u d e n t s v i r t u a ls i m u l a t i o nt e c h n o l o g y 嬲a r a p l dr i s eo fe m e r g i n gt e c h n o l o g y t h e r eh a sb e e nan u m b e ro fe l e c t r o n i c c i r c u i td e s i 蛆 a u t o m a t i o n e d a s o f t w a r e s f o re x a m p l e m u l t i s i mc i r c u i ts i m u l a t i o ns o 行愀i nt 1 1 en iu s w h i c hh a sb e e nu s e di nt h et e a c h i n go fe l e c t r o n i c s r e s o l v i n gt h ed i f f i c u l t i e si n t e a c h i n ga n d l e a r n i n ga n dh a sg r e a t l yc h a n g e dt h et r a d i t i o n a lt e a c h i n gm o d e l i nt h i sp a p e r b a s e do n e l e c t r o n i ct e c h n o l o g y w h i c hi s i n t e n d e df o rt h em i d d l ec l a s s p r o f e s s i o n a le l e c t r i c a lm a t e r i a l sb yo u rn a t i o n w i t ht h ep r i n c i p l eo fg r a d u a lt e a c h i n m u l t i s i m s l m t i l a t i o ns o f t w a r ei su s e dt h r o u g h o u te a c hc h a p t e r f o c u s i n go ns i m u l a t i o na n da n a l y s i sf o rt h e d i f f i c u l t c o n t e n t s c a r r y i n g o u td e m o n s t r a t i o n e x p e r i m e n t sa n dg u i d i n gs t u d e n t s v i mm e c o m p a n s o no ft h et h e o r e t i c a la n a l y s i s m yp a p e ri sd i v i d e di n t on i n ec h a p t e r s c h a p t e ri 砷均d u c e st h eb a c k g r o u n d t h ea i m a n dt h em a i nc o n t e n t so f m yr e s e a r c h a n dt h ea n a l y s i so f t 1 1 ec 咐e n ts i t u a t i o no ft e a c h i n gi ne l e c t r o n i cp r o f e s s i o n a ls c h 0 0 1 ia l s oc l a r i f yt h es i g n i f i c a l l c e i a n dp u r p o s eo ft h er e s e a r c hi nt h i sc h a p t e r t h em a i nr e s e a r c hm e t h o d s i n c l u d e d c h a p t e ri is t a t e s b r i e f l yt h ed e v e l o p m e n ta n df e a t u r e so fm u l t i s i ms o f t w a r e a n de x p l a i n sw h yic h o o s em u l t i s i m v i r t u a le x p e r i m e n t sf o rt e a c h i n g c h a p t e r i v c h a p t e rv i i ia n a l y z e sa n ds i m u l a t e st 1 1 ec o n t e n t s o f t h et e x t b o o ki no r d e r l e a d i n gt ot h ec o n s o l i d a t i o no f t h e o r ya n d e x p a n s i o no f s t u d e n t sa n a l y s i s a b i l i t y a n ds h o w i n g3 ds i m u l a t i o ni nt e a c h i n gb e f o r et r a i n i n g t h el a s t c h a p t e rs 1 l m m 撕z e s s o m eo ft h er e s u l t so b t a i n e db yu s i n gm u l t i s i ms o f t w a r ei nt h ep r o c e s so f t e a c h i n ge l e c t r o n i c 浙江工業(yè)大學中職碩士學位論文 一 i l 一 c i r c u i t s c o n c l u d e st h ei n a d e q u a c ya n dp l a n st h ep o s t w o r ko ft h er e s e a r c h i n n o v a t i o no ft h i sp a p e ri st h a tii k s et h em u l t i s i ms i m u l a t i o ns o f t w a r ei nt h et e a c h i n g e l e c t r o n i ct e c h n o l o g yt od oas y s t e m a t i cd e s i g na n da n a l y s i s d i s p l a y i n gt h e s u p e r i o r i t yo f m u l t i s i ms o f t w a r ea p p l i c a t i o n si nt e a c h i n ge l e c t r o n i cc i r c u i t s ib e l i e v et h a ta p p r o p r i a t eu s eo f t e a c h i n gm e t h o d sw i l lo b t a i nag o o dt e a c h i n ge f f e c t k e yw o r d s m u l t i s i m v o c a t i o n a l e l e c t r o n i ct e c h n o l o g y s i m u l a t i o n a n a l y s i s 浙江工業(yè)大學中職碩士學位論文 第一章緒論 本章針對本課題產(chǎn)生的背景 電類的專業(yè)教學現(xiàn)狀 研究內(nèi)容及意義 可行性 主要 研究內(nèi)容等方面展開闡述 1 1 選題的背景 從2 0 世紀8 0 年代開始 隨著信息技術的快速發(fā)展 電子電路的分析與設計方法發(fā)生 了革命性的變化 虛擬仿真實驗技術作為一種新興的技術迅速崛起 誕生了一大批各具特 色的電子電路自動設計 e d a 軟件 改變了傳統(tǒng)的定量估算及真實的電路實驗為基礎的電 路分析和設計方法 擺脫了在常規(guī)電子電工實驗室對電路的驗證 分析和設計 輕松的把 實驗室搬到講臺 微機房 國外很多傳統(tǒng)實驗條件很好的學校 電子電路自動設計軟件方 面應用已非常廣泛 虛擬仿真電子實驗在電子類課程的教學中也已普遍使用 電子電路自 動設計 e d a 軟件作為教學手段和學習探索工具在教學中發(fā)揮了很好的功效 據(jù)國外研究 報告表明 大約有7 0 以上的中低年級的學生非常樂于使用電子電路自動設計 e d a 軟件 進行電路的分析和設計 對電子產(chǎn)品的設計基本都要走過模擬仿真這一步 從概念的確立 到包括電路原理 p c b 版圖 機內(nèi)結構 單片機程序 f p g a 的構建及仿真 熱穩(wěn)定分析 外觀界面 電磁兼容性分析在內(nèi)的物理設計 最后到p c b 鉆孔圖 自動貼片 焊膏漏印 元器件清單 總裝配圖等生產(chǎn)所需資料等等全部都能在計算機上完成 副 美國n i 公司m u l t i s i m1 1 軟件就是這方面很好的一個工具 在學習電子技術這門課 時 往往受教學課時和實驗室條件限制 不可能做大量的電子電路實驗 脫離了實驗 光學 抽象的理論知識 味同嚼臘 若能一邊學習理論知識一邊進行虛擬仿真實驗驗證 不僅可以 加深對抽象枯燥概念的理解 同時從計算機屏幕上能直觀地看到虛擬儀表顯示的實驗數(shù)據(jù) 和虛擬示波器顯示的波形 把書本上死的 靜止的概念為活的 生動的 能看得見的數(shù)據(jù) 和波形 解決理論電子技術難教與難學矛盾問題 學生可以很好地 很方便地把剛剛學到 的理論知識用計算機仿真真實的再現(xiàn)出來 并且可以用虛擬儀器技術創(chuàng)造出真正屬于自己 的儀表 從而學生的成就感得以體現(xiàn) 激發(fā)了學生的學習興趣 真正做到了要我學到我要 學的局面 新的教學方法應用靈活多變 可以創(chuàng)設不同的實驗條件 滿足不同層次的學生 同時不受空間和時間的限制 教師可以在小媒體上演示性的驗證 在微機房中仿真實驗 3 浙江工業(yè)大學中職碩士學位論文 課后可以也把知識點的鞏固延伸到家庭當中加以鞏固 1 2中職類學校電子類專業(yè)教學現(xiàn)狀 1 2 1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 虛擬電子實驗軟件在國外教學領域應用廣泛 有豐富配套的教材 整套完整教法系統(tǒng) 在電子類基礎性教學中 學生用虛擬軟件學習電路知識 進行探索創(chuàng)造 解決實際問題 豐富的網(wǎng)站資源案例提供下載并且更多b b s 提供他們交流 作為教師也可查閱課程案例作 為教學參考 相關資料 及仿真設計原理圖可以輕松獲得 國外的教學方法大多采用虛擬 軟件進行 教學方法也靈活多樣 利用仿真的軟件的教學進行根據(jù)不同學生的水平容易進 行分層次教學 這樣既有利于學生之間興趣的相互影響 又可以形成良好的協(xié)作學習氛圍 有些老師在課內(nèi)利用虛擬軟件引出課程問題 激發(fā)學生新的話題 引導學生進行討論 布 置仿真驗證 設計的課外作業(yè)成為現(xiàn)實 學生利用虛擬軟件完成家庭作業(yè) 解決實際問題 研究發(fā)現(xiàn) 課余在鼠標點擊過程中積累了電路的分析和設計能力 增強學生探索電路和設 計電路的自信心 因此 虛擬電子工作平臺在我國的課堂教學中引起了廣泛重視 各種相 關教材大量涌現(xiàn) 理工科的高等學校相繼建立起了自己的虛擬電子仿真教學實驗室 確定 結合仿真的的教學軟件課題研究 積累了一些教學經(jīng)驗 形成了大量的教學成果 但是對 于中等職業(yè)學校來說模擬仿真電路教學手段應用于教學實踐還處于磨合階段 由于學校的 師資的教學能力和學生的知識接受能力 相對高等院校還有一定的差距 但是受高職院校 的上游的影響 現(xiàn)代媒體的應用 人們對它有了一定的認識 體會到了它給教學帶來的種 種好處 但目前的研究還存在一些不足之處或尚未涉及的問題 尤其是普通學校中積累的 經(jīng)驗不能直接搬到中職教育中來 所以在中職學生中開展虛擬電子工作平臺應用 還需要 進一步加強實踐與探索 1 2 2國內(nèi)中等職業(yè)電子類課程的教學現(xiàn)狀 中等職業(yè)教育快速的發(fā)展 職業(yè)學校大門逐步向所有想接受教育的適齡學生敞開 入 學沒有門檻教育原因來自兩方面 一 傳統(tǒng)的教育觀念在影響 讀普高能夠接受更好的教 育 享受白領的生活 讀職高是無奈的選擇 未來就是辛苦勞作的工人的生活 導致學生 及家長寧可讀普高 而不去讀職高 二 學校 地方教育部門為了確保職高普高生源比例 達到1 l 職校沒有選擇的余地 為了招生疲于奔命 校際招生戰(zhàn) 區(qū)域招生站 愈 演愈烈 這樣求量的擴充 無法保證質(zhì)的整體素質(zhì) 就讀的職高生并不是智力缺乏 缺乏 的是愛的教育 學習行為的糾正 在初中階段的學業(yè)的放松導致考試的失敗 多次失敗積 4 浙江工業(yè)大學中職碩士學位論文 累經(jīng)驗 沒有良好的教導 反而受到同學和教師的歧視 讓他們心靈更加自閉 恐懼學習 考試 開始厭學 逃學來回避自己學業(yè)上是壓力 中職學生普遍具有有以下特點 文化 基礎薄弱 根據(jù)每年本地的中考成績分析中得知是自然科學中電學知識最為欠缺 這樣就 造成的為進一步學習電學知識繼續(xù)學習造成不利影響 學習自閉癥 學業(yè)困難生思維方 式僵化 思維易形成定勢 對他們來說拿起書本就是一件很困難的申請 缺乏自信心 自 我評價帶有過多的否定性 對任何課本的知識認知感覺是一件非常困難的事情 學習動 機水平偏低 對學業(yè)缺乏信心 對自己認知能力持懷疑態(tài)度 就讀職校的目的不明確 學習自覺弱 學業(yè)后進生具有有較大的懶散心理 教學習過程程中 常常要教師督促提醒 學生學習 總之諸多不良的學習習慣 有偏差的心理行為學生教成 學歷加證書 的雙證 合格職校生任務是非常艱巨 上述中職學生的生源的狀況客觀上等外因為電類課程教學增 加了困難 中職學校的學生的學情的內(nèi)因也對中職學校的提高電類課程的教學質(zhì)量達標提 出了更高的要求 因此 針對以上外因和內(nèi)因存在的問題分析 平常注重單調(diào)古板的專業(yè)理論的基礎上 開展實驗改革勢在必行 作為教師必須深入分析和反思我們的教育教學行為 滯后的電 子技術的課程內(nèi)容不能給學生學以至用 舊的教學模式不利于職校的學生接受 阻礙他 們對新的知識的學習及實際和分析能力的提高 教師的教學手段得不到及時的輸血 阻 礙了教師對課堂教學模式的創(chuàng)新 作為新時期的中職教師應該如何破解這些問題 也是我 們 職教人 不可推卸的責任 本文就是結合自己十多年的教學實踐 應用現(xiàn)代媒體仿真 教學為電子技術基礎的教學進行重新思考 為職業(yè)教育輸入自己點滴的教學經(jīng)驗 盡最大 努力改變教學現(xiàn)狀 1 3 研究的目標及意義 1 3 1 虛擬仿真應用的必要性 在電子技術高速發(fā)展的今天 電子產(chǎn)品更新?lián)Q代快 一個電子產(chǎn)品的快速更新更離不 不開計算機前期的仿真 在虛擬環(huán)境實驗平臺中有用不盡的儀器分析儀器 種類齊全元器 件 一方面克服了電子實驗室條件簡陋的不足 避免了實驗中儀器 器件損壞等不利因素 甚至一些具有危險的實驗也可以實現(xiàn) 另一方面又能以驗證比較型 測試觀察型 設計分 析型 糾錯排故型和創(chuàng)新型等不同形式的針對性訓練 培養(yǎng)學生的分析 應用和創(chuàng)新能力 通過計算機完成電路的功能設計 性能分析 故障測試以及印刷線路板的自動布線 使學 生了解使用仿真軟件進行產(chǎn)品設計的基本流程 與傳統(tǒng)的實驗方式相比 采用虛擬仿真技 5 浙江工業(yè)大學中職碩士學位論文 術進行電子電路的分析和設計 突出了實驗教學以學生為中心的觀點 不僅課堂的內(nèi)容積 率和實驗效果提高 而且訓練學生掌握正確的測量方法和熟練使用儀器的能力 電路的綜 合分析能力和創(chuàng)新能力方面都較傳統(tǒng)方法有比較明顯的改善和提高 從教學環(huán)境層面來講 在中職的電子實驗教學中引入電子仿真設計軟件m u l t i s i m 能夠充分利用各職業(yè)學校的計算機資源 有效解決中等職業(yè)學校經(jīng)費緊張和實驗實習儀器 設備不足的問題 使教師和學生花費較少的資金 做更多的實驗 能夠使教師教學變得更 加直觀 化解電子線路繁瑣的理論學習 把一個個抽象的概念變?yōu)楹唵沃庇^的圖形 有助 與學生學習積極性的提高 讓學生在學習過程體會到成就感 學生由被動學習變?yōu)橹鲃訉W 習 同時為學生的終身學習打下基礎 最終將學生培養(yǎng)成為符合社會需要的電子技術應用 型的人才 1 3 2e d a 軟件與電子課程教學的整合性 2 0 0 2 年1 0 月由國務院召開的全國職業(yè)教育工作會議 頒布了 關于大力推進職業(yè)教 育改革與發(fā)展的決定 浙江省先后在2 0 0 5 年 2 0 1 0 年先后頒布了 浙江省中等職業(yè)學 校的六項行動 浙江省中等職業(yè)學校的新六項行動 進一步明確了今后一個時期職業(yè) 教育改革發(fā)展的指導思想 發(fā)展目標 制定了具體職業(yè)教育改革和發(fā)展的政策和措施 明 確提出 以服務為導向 以就業(yè)為宗旨 的指導方針 從指導方針來看 針對職校學生首 當其沖的的問題就是解決專業(yè)課的技能問題 對于電類的虛擬仿真技術與課程整合是教育 教學改革的新的亮點 對它的研究與實施將有助于學生主體性 創(chuàng)造性發(fā)展 并對培養(yǎng)學 生創(chuàng)新合作能力和實踐能力具有重要意義 m u l t i s i m 軟件與電子課程實驗進行整合對中 職電類的教學是個較為新鮮的課題 以 電子技術基礎 課程教學為切入點 在實驗教學 活動中探索具體可行的教學方法 并在實驗教學手段上進行適當調(diào)整 將m u l t i s i m 虛擬 電子工作平臺與傳統(tǒng)儀器設備綜合利用 用m u l t i s i m 軟件選擇元器件 連接線 模擬組 裝與測量 實現(xiàn)電子電路實驗設計 仿真 制作電路板 然后再為m u l t i s i m 軟件與電子 類課程教學的整合提供實際案例 1 3 3 有利于理論 實驗和實踐教學相統(tǒng)一性 職業(yè)教育發(fā)展的歷史相對普通高中的教育是短的 進幾年來國家提倡了大力發(fā)展職 業(yè)教育 相繼學習了了國外各種教學模式 帶動了職教課程改革的熱潮 無論是哪一種課 程模式 無論名稱有何不同 其基本特點都體現(xiàn)為課程的綜合化和模塊化 國家職成教部 關于全面推進素質(zhì)教育深化中等職業(yè)教育教學改革的意見 強調(diào) 要深化中等職業(yè)教 育課程改革 積極開展現(xiàn)代課程模式 特別是適應于學分制的模塊化課程和綜合化課程的 6 浙江工業(yè)大學中職碩士學位論文 探索和實驗 目前各中等職業(yè)學校都在大力開展綜合化課程的研究與實踐 電子技術實 驗 按性質(zhì)可分為驗證性和訓練性實驗 綜合性實驗 設計性實驗三大類 驗證性和訓練 性實驗主要是針對電子技術本門學科范圍內(nèi)理論驗證和實際技能的培養(yǎng) 著重奠定基礎 這類實驗除了鞏固加深某些重要的基礎理論外 主要在于幫助學生認識現(xiàn)象 掌握基本實 驗知識 基本實驗方法和基本實驗技能 綜合性實驗屬于應用性實驗 實驗內(nèi)容側重于某 些理論知識的綜合應用 其目的是培養(yǎng)學生綜合運用所學理論的能力和解決較復雜的實際 問題的能力 設計性實驗對于學生來說既有綜合性又有探索性 它主要側重于某些理論知 識的靈活運用 例如 在串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的裝接實訓過程中 我們可以引導學生利用仿真 軟件對對輸出的電壓范圍 做驗證性的訓練 對于改善穩(wěn)定性的串聯(lián)電路方法 可以引導 學生利用學過的專業(yè)知識 對各單元功能的改善做一些綜合性的實驗 最后利用軟件的 3 d 效果和面包板的功能 對實物裝接前做一些設計性的實驗 所以在安排實驗內(nèi)容時要 處理好這三大類實驗之問的關系 合理安排實驗內(nèi)容 電子課程融入仿真軟件的應用重要 指導思想是 融現(xiàn)代化教學技術和手段 現(xiàn)代生產(chǎn)設計和制造技術 理論知識 動手技能 和學生綜合素質(zhì)培養(yǎng)于一體的課程建設 同時改變傳統(tǒng)的理論與實踐課脫節(jié)問題 改變傳 統(tǒng)的實驗從屬于理論的做法 將理論教師和實踐教師合二為一 保證電子類課程實驗改革 的順利實施 37 i 1 3 4 有利于解決當前電子類課程教學中存在的問題 當今社會飛速地進入信息化時代 以電子產(chǎn)業(yè)的技術發(fā)展是新型的高新技術產(chǎn)業(yè)代表 中職電子類課程要求專業(yè)理論知識和專業(yè)實踐技能緊密結合 能培養(yǎng)學生系統(tǒng)掌握本專業(yè) 知識 應用理論知識解決實際問題 訓練科學實驗能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié) 然而 目 前一些職業(yè)學校的模擬電路課程的教學中還存在著一些問題 1 結論性的結果直接告知 缺乏分析過程 由于中等職業(yè)學生的有限的知識 課本分析層面更多的是直接告知學生 記住了課本知識 就可以套用它去應付靈活多變的實際問題 用這種教學模式培養(yǎng)出來的 學生可以擁有豐富的知識 但卻沒有自己的思想 缺乏分析和批判 不利于創(chuàng)造性的培養(yǎng) 2 把學習簡單看成是知識由外到內(nèi)的輸入過程 導致學生思維能力的薄弱課本知識都是 人們早己檢驗過的 無需懷疑的定論 而學習就是要把這些知識裝進學習者的頭腦中 教 學就是要把結論告訴學生 讓他們理解了 記憶下來 從而在以后需要的時候可以提取出 來加以應用 即使讓學生去觀察 去實驗 其主要目的也是為傳遞知識 只是換了一種傳 遞方式 讓事實和現(xiàn)象去告訴學生 它并不是讓學生對知識做出檢驗和分析 而在這樣的 教學模式中學生的學習活動基本是理解和記憶 缺少高水平的思維活動 而在需要學生提 浙江工業(yè)大學中職碩士學位論文 出問題 分析問題 解決問題時 他們常常會表現(xiàn)出思維能力的薄弱 3 教學中過于簡 單化的傾向使學生對知識的掌握停留在初級水平 難以產(chǎn)生廣泛 靈活的遷移在模擬電路 教學中 我們要對知識做一定的簡單化處理 比如突出事物的重要的 關鍵的特征 反映 事物的典型情況 排除無關的或不重要的信息等 這種簡單化的處理有助于學生形成對事 物的典型的 關鍵的特征認識 由于對教學內(nèi)容過于簡單化的處理 學生對知識的掌握 基本停留在對關鍵要點的記憶上 甚至只是字面的了解 面對與課本中的例題相類似的問 題 他們可以套用所學的概念 原理來加以解決 但在實際生活中 問題的條件 目的都 隱含具體情景中 而且在不同的情景中會有不同的表現(xiàn)形式 由于沒有授之以漁的方法 面對這樣的問題 我們的學生就常常顯得束手無策了 4 缺乏系統(tǒng)的教學方法 學習電 子技術也最開始對這門課懷有濃厚的興趣 但興趣歸興趣 真要學好電子技術這門功課 還 是要下一番苦功夫的 由于電子技術這門課的一些理論知識比較抽象 有些公式推導要涉 及很多數(shù)學 學著學著 漸漸地學生們會有些稀里糊涂起來 然后就產(chǎn)生畏難情緒 最終選擇 了放棄這些東西 這種簡單機械的學習無法培養(yǎng)學生的求知欲 反而消磨了他們原本的好 奇心 因此 好多學生對電子類課程的學習不感興趣 教師也往往感到電子類課程難傳授 5 沒有充分意識到電子產(chǎn)業(yè)中的各項自動化技術作為教學工具和教學手段的巨大潛力 針對以上問題 根據(jù)中等職業(yè)學校電子類課程發(fā)展的特點 以 學中做 做中學 為指導 思想 f 1 7 在中職模擬電路教學過程中引入m u l t i s i m 等e d a 軟件進行輔助教學 將會對 中職電子類課程實驗的教學改革的深入進行產(chǎn)生一定的影響 1 4 中職電類課程教學中應用e d a 的可行性分析 國家大力發(fā)展職業(yè)教育 各地方投入辦學經(jīng)費大大增加 各中職學校的教室小媒體的 普及及微型計算機房的增加 已經(jīng)足夠滿足仿真軟件對對計算機系統(tǒng)的軟件和硬件要求 學生集體在機房做虛擬仿真實驗條件已經(jīng)具備 家庭電腦的普及 學生能夠有條件完成布 置m u l t i s i m 仿真作業(yè)及課前預習 拓展訓練分析 為仿真軟件教學進一步延伸到家庭提 供了條件 中職學校的學生往往文化基礎知識薄弱 但對計算機操作能力相對比較強 對 感知能力 動手能力往往是他們的特長 這些都為開設m u l t i s i m 軟件提供了教學的條件 職校生已經(jīng)厭倦了傳統(tǒng)的教育方法 一種圖文并茂 形象直觀的教學方法呈現(xiàn)他們面前 更加符合中等職業(yè)學校學生的心理特征及其的學習習慣 刺激他們的感官 激發(fā)他們的學 習積極性 從他們樂于點擊鼠標的過程中 通過視頻和分析成果的分析 感到學習的成就 感 只 浙江工業(yè)大學中職碩士學位論文 1 5 采用的研究方法 本研究采用的研究方法主要為文獻法參考研究法和實踐經(jīng)驗研究法 文獻法主要使用 在研究的開始階段 如查閱相關的文獻資料 并對文獻進行分析 整合 從中提取對自己 有用的信息資料 整合到中等職業(yè)學校課程教學要求中 求合適他們的技能要求 實踐經(jīng) 驗研究法的使用貫穿于每一次教學實踐 實踐經(jīng)驗研究法指的是及時記錄在課題研究中來 自教師 學生等方面的信息 及時總結 分析每一個教學模塊的成功與失敗之處 及時調(diào) 整模擬方針的教學策略 以自己從教學十幾年的教學經(jīng)驗 與電子教研組對中職學生開展 電子基礎課程教學研究積累的成果 并以 實踐一反思總結一再實踐一再反思總結 的循 環(huán)反復中進行的 每一次教學實踐的成功和不足均為我的后續(xù)研究和實踐提供寶貴的經(jīng)驗 逐步利用m u l t i s i m 仿真軟件更貼近中職的教學 1 6 本課題的主要研究內(nèi)容 針對中等職業(yè)教育電類的國家指定教材的 電子技術基礎 高等教育出版社的出版 張龍興主編教材 為藍本 該書的目錄見最后附件 n 3 對每個章節(jié)的主要內(nèi)容進行了逐 一仿真與分析 對重點與難點的的教學內(nèi)容進行教學仿真設計分析 把m u l t i s i m 仿真軟 件靈活應用于課前預習 課堂教學 實驗設計等教學壞節(jié) 化解電子線路教學難學 難教 的局面 通過這樣一種教學手段的介入 提高中職學生學習的積極性 提高學生電路分析 能力和加強實驗技能的提高而開展實踐探索 同時也為虛擬電子實驗平臺 m u l t i s i m 的中 職電類的課程推廣做一些努力 電路仿真處理單元電路包括按照教材安排順序進行 包括 1 半導體的基礎知識 晶體管輸出特性的描述 2 晶體二極管應用電路 整流電路的分 析和比較 故障分析 3 三極管的基本放大電路 靜態(tài)工作點的分析 q 點的選擇 電壓 跟隨器分析 4 負反饋對電路影響的分析 5 功率放大器電路差分放大電路分析 6 集 成運算放大器 正反向電路 加減法電路 7 晶閘管幾個應用 整流電路的應用 8 直 流穩(wěn)壓電源 串聯(lián)型帶放大環(huán)節(jié)的穩(wěn)壓電路仿真及3 d 仿真在裝接中應用 最后總結 m u l t i s i m 仿真軟件的在教學實踐中的帶來的成果并帶來一些不足的進行分析 對完善該 軟件在電子技術基礎教學進一步工作做出規(guī)劃 9 浙江工業(yè)大學中職碩士學位論文 第二章m u ltisim 軟件簡介 本章就虛擬仿真m u l t i s i m 軟件的發(fā)展歷 選擇主要功能作介紹 選擇它仿真教學的 幾點理由 對其簡單操作進行說明 并對該軟件一些重要的分析功能 針對中職學生教學 中常常涉及到 分析儀進行說明 對于本課題軟件版本的使用說明 對于軟件的應用方面 采用考慮到中等職業(yè)學校學生是英文水平 在教學演示過程中采用漢化版的m u l t i s i m l o 教師版 學生實際操作中再采用最新的m u l t i s i m l l l 通用版 2 1電子仿真軟件m uitisim 技術的發(fā)展 m u l t i s i m 軟件件前身是加拿大圖像交互技術公司 i n t e r a c t i v ei m a g et e c h n o l i g i c s 簡稱i i t 公司 推出的e w b 軟件 早在2 0 世紀9 0 年代就在我國得到迅速推廣 受到電子 行業(yè)技術人員的青睞 跨入2 1 世紀初 該軟件增加了許多功能和內(nèi)容 當系統(tǒng)版本到了 m u l t i s i m7 時候 已經(jīng)相當成熟和穩(wěn)定 以后l i t 公司截止至今先后推出了m u l t i s i m8 m u l t i s i m9 m u l t i s i m1 0m u l t i s i m1 1 等幾個版本心3 從最早e w b 主要功能局限一般的 電路虛擬仿真 而i nm u l t i s i m l l 不僅僅局限與電子電路的虛擬仿真 其在l a b v i e w 虛擬 儀器 單片機等仿真技術方面都有很多創(chuàng)新和提高 屬于e d a 的更高層次范疇 它是以 w i n d o w s 為基礎的仿真工具 適用于板級的模擬 數(shù)字電路板的設計工作 它包含了電路 原理圖的圖形輸入 電路硬件描述語言輸入方式 具有豐富的仿真分析能力 當然對于中 等職業(yè)教育學生教學中 我們更關系它在電子線路的虛擬仿真的方面的應用 同時為學生 們的學習可持續(xù)發(fā)展打下基礎 2 2 選擇m u itisim 軟件特點即選擇它仿真教學的理由 使用交互式電路仿真鞏固理論知識啪1 m u l t i s i m 提供了一種易于使用的電路教學環(huán)境 使用了全交互式仿真器 用戶可以 通過仿真實現(xiàn)電路概念而無需擔心復雜的理論分析 m u l t i s i m 讓學生可以專注于理解電 路概念 而不用為學習應用環(huán)境而煩惱 在m u l t i s i m 中 學生可以在連接線 替換元件 修改電路值 然后查看實時仿真結果 通過仿真讓學生探索 假設 情景可以鞏固他們在 課堂或?qū)嶒炇覍W到的知識 如圖2 1 虛擬示波器讀數(shù)中得到理論的驗證 1 0 浙江工業(yè)大學中職碩士學位論文 蜀 撕 1 mm o 囂 移熱x 鏹鏟 一黲魂龜嚷q 稚辨喏 爿 o f 茹筘 17 哿 圖2 一l 波器讀數(shù) 波形與理論結果驗證 鼓勵使用仿真驅(qū)動的儀器進行探索學習 使用m u l t i s i m 可以將仿真驅(qū)動的儀器用于電路圖中 然后就可以像在硬件實驗室 中一樣與電路進行交互 可以使用2 2 種與真實儀器 如圖2 2 相同功能的虛擬儀器對電 路進行測量 探測和故障排除工作 同時m u l t i s i m 是一個優(yōu)秀的電子技術訓練工具 利 用它提供的虛擬元器件 儀器可以用比實驗室中更靈活的方式進行電路實驗 仿真電路的 實際運行情況 熟悉常用電子儀器測量方法 能解決傳統(tǒng)電子實驗過程中繁瑣 費時 不 便進行觀測開路 短路 漏電和過載等問題 非常適合電子類課程的教與學的過程中應用 圖2 2 虛擬儀器 使用2 0 個功能強大的分析工具查看數(shù)據(jù) 浙江工業(yè)大學中職碩士學位論文 使用m u l t i s i m 提供的2 0 個功能強大的分析工具m u l t i s i m 軟件提供了邏輯分析儀 安捷倫儀器 波特圖儀 失真分析儀 頻率計數(shù)器 函數(shù)信號發(fā)生器 數(shù)字萬用表 網(wǎng)絡 分析儀 頻譜分析儀 瓦特表和字信號發(fā)生器等1 8 種虛擬儀器 這些儀器的功能不僅與 實際儀器功能相同 而且控制面板外形和操作方式與實際儀器極為相似 可以對電路特性 進行深入分析如圖2 3 獲得對電路特性的直觀認識 學生可以探索不同的電路配置 元件 選擇 信號源如何影響電路的設計 并可以將數(shù)據(jù)以不同文件格式導出 或進行其他操 作 對分析儀器數(shù)據(jù)進行后期處理 通過上述虛擬儀器 可以免去昂貴的儀表費用 用戶 們可以毫無風險地接觸所有儀器 掌握常用儀表的使用 圖2 3 較數(shù)據(jù)分析圖 將仿真數(shù)據(jù)與m u l t i s i m 內(nèi)n ie l v i s 提供的真實測量值進行比較 只需單擊鼠標 即可從m u l t i s i m 中的仿真電路跳轉到真實物理電路 隨著m u l t i s i m 1 1 和n i 教學實驗室虛擬儀器套件i i n ie l v i si i 的發(fā)布 結合使用這些產(chǎn)品可以彌 補理論和實際的差距 從而提供全新動手學習的方法 學生使用m u l t i s i m 可以對理論概 念進行仿真 使用n ie l v i s 對電路進行原型化 使用m u l t i s i m 環(huán)境中的n ie l v l s 圖解 與n ie l v i s 虛擬儀器 可以將實際測量值與仿真測量值進行比較如圖2 4 所示 浙江工業(yè)大學中職碩士學位論文 圖2 4p l d 圖解簡化數(shù)字電路的教學 通過對復雜的v h d l 語言進行提取概括 使得硬件實現(xiàn)更加容易 從而使學生融入數(shù) 字電子電路的學習 同時通過動手實踐鞏固理論學習 使用m u l t i s i m 學生可以捕捉并 仿真可編程邏輯設備 p l d 圖解中的數(shù)字電路 生成原始v h d l 語言 應用這個v d h l 文 件到現(xiàn)場可編程門陣列 f p g a 硬件中 例如n i 數(shù)字電子f p g a 板如圖2 5 所示 從而簡 化通過仿真學習到的理論與真實實現(xiàn)的過渡 圖2 5n i 數(shù)字電子f p g a 板 元器件庫龐大 m u l t i s i m 軟件提供的電路元器件庫有1 4 0 0 0 個部件 可以滿足理論教學的需要 這 些部件按照類別進行劃分 能夠方便查找元件 m u l t i s i m 包含一些常用部件 包括領先 1 3 浙江工業(yè)大學中職碩士學位論文 制造商如a n a l o gd e v i c e l i n e a rt e c h n o l o g i e s m i c r o c h i p n a t i o n a ls e m i c o n d u c t o r 以及t e x a si n s t r u m e n t s 使用的符號 模型以及i p c 標準連接盤圖形 結合實際情況向?qū)W 生介紹工業(yè)中真實使用的元件 m u l t i s i m 包含的特有部件列述如下 1 交互式部件 如仿真運行時可以操作的開關和 電位計 2 動畫部件 如可以按照仿真結果更改顯示的l e d 和7 段顯示 3 虛擬部件 允許 使用者設置任意參數(shù) 不必考慮實際存在的電子元件 這對理論理想化分析的演示特別有 用 4 額定部件 在特定參數(shù) 比如功率或電流 超出額定值時會 熔斷 即能夠避免 實際電路的電工操作的安全性 也能充分無損耗材的優(yōu)越性 5 3 d 部件 如圖2 6 所示 用真實的實物元件替代傳統(tǒng)的枯燥圖解符號 這有助于學生激發(fā)學習的興趣 體會到真實 的環(huán)境與電路原理圖的差別 瑰簍 p o t e n t i o m e t e r l 一5 k 2 k e y 竺a 圖2 63 d 部件 在教學設計過程中提供強大的教輔功能 m u l t i s i m 也是為繞教師的需要而設計 它的特性簡化了電路理論分析和生動形象了 電子的教學 對m u l t i s i m 用戶界面以及現(xiàn)有的儀器和分析工具進行自定義設置 可以控 制學生在電路中可以看見和使用的部分 這樣就給用戶提供了許多強大的教學功能以及可 以控制的概念引入方式 從而使軟件的復雜特性與學生的知識水平或課堂內(nèi)容相匹配 用 戶還可以簡便地給電路文件加入描述和圖形 以便在實驗室或自學環(huán)境中進一步闡述各種 概念 此外 用戶還可以創(chuàng)建和發(fā)布可反復使用的仿真文件 每個文件都包含完整的s p i c e 參數(shù)設置 以確保學生在逐漸熟悉仿真后 io a 成功完成布置給他們的任務 電路限制功能 可以讓教師自己設置故障點類似電工考核中的設置的實物故障點一樣 有利于教師的對故 障點的分析如圖2 7 所示 或者建立 黑盒子 隱藏電路的故障問題 易于使用的電路分 析檢查功能具有可視化錯誤標記的功能 根據(jù)分析和檢測判斷有助于學生快速查找到電路 故障點 激發(fā)學生的學習興趣 通過模擬的學習過程中 學會的對實際電路出現(xiàn)問題的判 斷 由于前期的準備和積累 對真正進入實訓過程中節(jié)約了探索的的實驗時間 此外 我 1 4 浙江工業(yè)大學中職碩士學位論文 們在電路仿真時候 將測量探針連接到電路中 對任何一點的電壓和頻率值 電流值對圖 解進行注釋 塑纜塑 縫黧糕黧憩緩麓纘緩緩夔鬻綴麓緩綴翳綴凌糍繃戮縷綴綴綴綴緩懣鍪糊 自腳t 雕抖 晰 枷舢 f f 礎牡泓 協(xié) 砑 鯽 嗍一融驀 0 睜一癆睡 瓣晚 瓴味耘 嗡各 刪 黝 白棚怖p h 螄獬 j 審霉 tw 拂 靠螻 口啡母v j 釜 麓荔蠹j 篡紫未 荔夏 纛甜 囂一ii 嚴墨 越o 蓋蘭o 越雀謄型出泓戳蕾o 泓 泌避避妊泓江江山五遁盥掣 蕊i 繳荔曩綴j 愛i ij 囂焉j 一二j q u i zs h o w c i r c u i t 姿 童裹塞黧 產(chǎn)溉一 一 黜黜k 1vccthe v c c 一 v霧 c 撕l 礎o p 睡j 矗e 竹3 s 篁 1 j 釁 卜m 一廠5 vj 1母潑戮黝 吖 p l e 硝 n 自 牡科c o r 霄桴 a 孵忡l 三 t j j 一 一 曩 g 麓梨韶篇鬻姚 仇岫 i 茄一 j 渺 一 二t 三 僻r y 伽p r e s 僦9 n g i h e 鬟等囂舞囂 j 黧餓 b 霉 l l e e co 礎 協(xié)5 n 小a 竹 l j 4 p l 二 蔓 薯 肛o 1 1 u 4 a l r 3 a i 一 女 p g g 佛 良k e i r 嘲瞄f r 靜 k e y r 鬟 p y k i 掣 二 像垡幽璺竺塑 l 緇基絲基 照燧絲i 隧迸絕 縫 l五j 叫 一一一 圖2 7 電路故障的設計 3 d 模擬實驗板環(huán)境中的無風險原型 使用m u l t i s i m3 d 模擬實驗板環(huán)境如圖2 8 n ie l v i si 和n ie l v i si i 系列 學 生可以方便找到硬件原型 在進入實驗室前 學生可以在3 d 模擬實驗板環(huán)境下建立自己 的電路并進行試驗 圖2 83 d 模擬實驗板 浙江工業(yè)大學中職碩士學位論文 m u i t i s i m 與l a b v i e w 的完美結合 通過l a b v i e w 的圖形編程功能 m u l t i s i m 能夠引入自定義的虛擬儀器 從而延伸現(xiàn) 有產(chǎn)品的仿真和分析能力 電子仿真軟件m u l t i s i m 中有一項新的內(nèi)容 就是美國國家儀 器公司 n i 的l a bv i e w 技術 在m u l t i s i m l o 的基本界面虛擬儀器工具條中有4 臺l a b v