導(dǎo)語(yǔ)：電路仿真方法教學(xué)中應(yīng)用論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀(guān)點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

摘要：以電類(lèi)教學(xué)中常用的繪圖仿真軟件PROTEL為例，結(jié)合在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐特色，介紹一種在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)及分析的教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞：PROTEL；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；電路

在電類(lèi)教學(xué)中，通常會(huì)配合教學(xué)進(jìn)度進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程，但是實(shí)驗(yàn)的結(jié)果取決于實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)條件等多方面因素的綜合影響，不準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能會(huì)使學(xué)生形成錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。而借助多媒體教學(xué)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法，可以發(fā)揮計(jì)算機(jī)仿真的數(shù)據(jù)結(jié)果不受實(shí)驗(yàn)環(huán)境影響的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入電路仿真的方法可以快速得到實(shí)驗(yàn)參數(shù)及結(jié)果。這不僅可滿(mǎn)足教學(xué)中對(duì)于實(shí)驗(yàn)觀(guān)察和分析的要求，還可以培養(yǎng)學(xué)生的電路分析設(shè)計(jì)能力。

將計(jì)算機(jī)仿真引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生邊講邊練邊實(shí)踐

通常的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是隨實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的變化而改變的，存在不可預(yù)測(cè)的特性。例如晶體管三極管電路由于其參數(shù)的一致性差，實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)可能會(huì)出現(xiàn)較大的偏差。采用計(jì)算機(jī)圖形仿真與實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合的方法，不但可以檢驗(yàn)誤差的大小，還可以觀(guān)察由于發(fā)生速度快而無(wú)法有效觀(guān)察的瞬時(shí)電路參數(shù)。例如，電子電路里常用的三極管對(duì)稱(chēng)電路瞬態(tài)特性的分析實(shí)驗(yàn)。首先我們將常用的電子元器件符號(hào)轉(zhuǎn)化為PROTEL軟件所識(shí)別的圖形符號(hào)，如圖1所示。然后進(jìn)行計(jì)算機(jī)電路瞬態(tài)特性分析。在實(shí)驗(yàn)電路中，RC時(shí)間常數(shù)為100kΩX20nF=2ms。測(cè)試要在屏幕上看到5個(gè)周期振蕩方波，選擇PROTEL軟件中的OperatingPointAnalysis和Transient/Fourier；要指定一個(gè)10ms的仿真窗口，將TransientStopTime欄設(shè)為10m；要設(shè)置TransientStepTime欄為10μ，表示仿真可以每10μs顯示一個(gè)點(diǎn)。在MaximumStep欄限制時(shí)間間隔大小的隨機(jī)性，設(shè)置TransientMaxStepTime為10μ。將UseTransientDefaults選項(xiàng)設(shè)為無(wú)效，這樣瞬態(tài)特性分析圖形如圖2所示。雖然通過(guò)普通的雙蹤示波器也可以觀(guān)察頻率為20MHz以下的周期性波形，但是實(shí)際過(guò)程中電路的參數(shù)受材料和器材的影響，不可能任意改變電路的基本參數(shù)。例如本實(shí)驗(yàn)中改變RC時(shí)間常數(shù)，采用計(jì)算機(jī)仿真后，仿真快速性的優(yōu)勢(shì)變得明顯起來(lái)，不需要進(jìn)行電子元件的替換就可以直接改變?cè)膮?shù)值，在同樣的時(shí)間里可以觀(guān)察到更多的電路因參數(shù)影響而導(dǎo)致特性曲線(xiàn)的變化。采用計(jì)算機(jī)輔助分析的實(shí)驗(yàn)方法后，學(xué)生可以更改部分電路參數(shù)，從而改變電路輸出特性，明確電路的變化趨勢(shì)，對(duì)于理論課中的知識(shí)有了更加形象的感性認(rèn)識(shí)，加深了對(duì)知識(shí)的理解。

趣味引導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

相對(duì)于普通電路的實(shí)驗(yàn)課程，在進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助仿真實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，不僅要求學(xué)生能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路測(cè)試電路的參數(shù)，而且要在熟練使用計(jì)算機(jī)繪圖軟件的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析。這對(duì)于中職學(xué)生，尤其是對(duì)實(shí)驗(yàn)電路的理解分析能力還沒(méi)有建立起來(lái)的部分學(xué)生來(lái)說(shuō)是難度很大的。這就需要在教學(xué)過(guò)程中引入一種行之有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，從而更好的培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦勤于實(shí)踐的能力。下面以一堂90分鐘的實(shí)驗(yàn)課為例介紹該教學(xué)方法：

首先，教師對(duì)于實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的原理和公式做必要的復(fù)習(xí)，引出實(shí)驗(yàn)中要驗(yàn)證的問(wèn)題。

其次，由教師針對(duì)實(shí)驗(yàn)電路采用啟發(fā)式教學(xué)來(lái)演示實(shí)驗(yàn)，演示過(guò)程中要注意提出實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題和可能會(huì)出現(xiàn)的錯(cuò)誤，比如避免電源短路和測(cè)量?jī)x表過(guò)量程使用，并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象做出必要的分析和講解。通過(guò)步步引導(dǎo)、層層分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

最后，由學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。和以往實(shí)驗(yàn)不同的是，實(shí)驗(yàn)完成后，教師并不立即檢查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)論，而是指導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)完成后將實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路用計(jì)算機(jī)進(jìn)行軟件模擬仿真分析。這樣不僅可以觀(guān)察到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的瞬時(shí)過(guò)程和電路過(guò)渡暫態(tài)，而且可以由學(xué)生自己動(dòng)手驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并分析誤差產(chǎn)生的原因。借助此方法觀(guān)察顯示的實(shí)驗(yàn)圖形，可以從理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果兩個(gè)層面加深學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)結(jié)論印象。

教學(xué)實(shí)踐證明，該方法可以使教師和學(xué)生始終處于互動(dòng)狀態(tài)?？梢猿浞终{(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)積極性，對(duì)于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣效果明顯。

因材施教，逐步建立具備實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)的評(píng)價(jià)體系

由于學(xué)生的基礎(chǔ)和認(rèn)識(shí)能力不同，通常根據(jù)接受能力和認(rèn)知速度將學(xué)生分為ABC三類(lèi)（如下表所示）。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)時(shí)，不僅應(yīng)當(dāng)充分考慮學(xué)生的計(jì)算機(jī)水平和接受能力等實(shí)際情況，而且還應(yīng)考慮學(xué)生的成績(jī)均值，對(duì)于高于自己以往均值的學(xué)生給予鼓勵(lì)，對(duì)于低于自己以往均值的學(xué)生給予提醒。

在進(jìn)行軟件仿真中，容易出現(xiàn)的因電路圖聯(lián)接或者操作過(guò)程不當(dāng)導(dǎo)致結(jié)果錯(cuò)誤，還容易出現(xiàn)因誤操作和元件識(shí)別問(wèn)題出現(xiàn)輸出結(jié)果錯(cuò)誤。這些錯(cuò)誤往往是因粗心所致。這樣的錯(cuò)誤也應(yīng)當(dāng)被評(píng)價(jià)體系所考察。鑒于以上因素，根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)水平，建議采用的評(píng)價(jià)方法為：

NewScore=OldScore-K*（Resore-Exp）

其中，NewScore為本次成績(jī)；OldScore為上次成績(jī)；K為放大系數(shù)；Rescore為本次實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤數(shù)；Exp為錯(cuò)誤期望均值。

這種評(píng)價(jià)方法充分考慮的是學(xué)生的變化性和成績(jī)的穩(wěn)定情況，變化的情況可以由K值的大小反映出來(lái)：對(duì)于A(yíng)類(lèi)學(xué)生主要考慮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，K值一般取1.5即可；對(duì)于B類(lèi)學(xué)生主要考慮實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，K值一般取1.8即可；對(duì)于C類(lèi)學(xué)生主要考慮實(shí)驗(yàn)完成情況，K值一般取2.0即可。

采用此評(píng)價(jià)方法后，學(xué)生的成績(jī)上升趨勢(shì)一目了然，對(duì)于以往對(duì)實(shí)驗(yàn)課程不感興趣或者懼怕實(shí)驗(yàn)的學(xué)生的鼓勵(lì)作用非常明顯。建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)體系后，教師能充分了解學(xué)生的基本學(xué)習(xí)情況，針對(duì)學(xué)生的不同情況因材施教。