基于ＥＤＡ技術的電工基礎實驗改革研究

摘要： 本文通過對高校電工基礎實驗的改革研究，總結出傳統電工基礎實驗在硬件實驗環境建設和實驗教學過程中存在的問題，認為將EDA技術和傳統的電工基礎實驗結合起來應用于實驗課程教學，發揮其各自的優勢，對提高電工基礎實驗課程的教學質量，有著非常深遠的意義。

關鍵詞： 電工基礎實驗 現狀 EDA技術 簡介 改革

1.引言

《電工基礎》是工科電類相關專業的一門專業基礎理論課程。該課程的教學目的是系統地介紹直流電路、交流電路、一階動態電路的基本概念、基本定理定律、基本分析方法。它是《模擬電子技術》、《數字電子技術》等課程的前修基礎課程。它在專業課程中的地位是舉足輕重、不可動搖的。它對培養學生的邏輯思維能力，提高學生的分析問題、思考問題、解決問題的能力，加強學生的動手操作、實踐能力都有著十分重要的作用。

實驗課程是理論課程的延續，是對理論知識的驗證，是對理論知識的鞏固和拓展。由此可見，實驗課程是課程教學中不可或缺的一個重要環節，它關系到學生能否將所學的理論知識鞏固拓展，舉一反三，關系到學生的動手操作能力、分析和解決問題的能力、創新設計能力能否得到培養和提高。況且電工基礎實驗是電類相關的專業學生第一次接觸到的專業基礎實驗課程，是學生從理論學習到實踐驗證的一個重要途徑。隨著無線電通信技術、互聯網技術、電子信息技術的不斷飛速發展，新理論、新技術、新成果的不斷涌現，電工基礎實驗這門課程的內容也要隨之不斷更新，要用發展的觀念來對待這門課程，不斷與時俱進，補充新知識、新技術、新實驗。

2.電工基礎實驗的現狀

很多高校在實驗室的硬件建設方面存在或多或少的問題，諸如：實驗室設備投入少，儀器設備老化嚴重，儀器設備的維護技術落后，專業實驗室管理人員缺少，專業設備維護人員缺少等。同時，電工基礎實驗使用的設備比較多，設備使用率較高，再加上學生的一些不當操作，比如儀表量程的選擇錯誤、實驗線路的搭建錯誤等，實驗設備經常會出現一些故障，如果不能及時維修，就會影響到實驗課程的正常教學，影響到高校教學質量的提高。

傳統的電工基礎實驗教學存在很多問題，比如：強調定理定律的驗證，驗證型的實驗太多，而且學生又容易忽略對誤差的分析。擴展型、創新型、設計型、工程型等綜合性實驗太少，對學生的創新能力、設計能力缺乏培養和提高。教學的模式比較單一，實驗手段比較落后，使學生覺得做實驗就是在完成任務，實驗的積極性不高，影響了實驗的效果和實驗課程在學生心目中的地位。

3.EDA技術的發展簡介

隨著電子技術和計算機技術的發展，EDA技術得到了迅猛的發展。EDA技術的發展經歷了三個階段，20世紀70年代為計算機輔助設計（CAD技術）階段，人們開始用計算機輔助進行IC版圖編輯，PCB布局布線，取代了手工操作；20世紀80年代為計算機輔助工程（CAE技術）階段，與CAD技術相比，CAE除了有純粹的圖形繪制功能外，又增加了電路功能設計和結構設計，并且通過電氣連接網絡表將兩者結合到一起，實現了工程設計；20世紀90年代為電子設計自動化（EDA技術）階段，這時的EDA工具不僅具有電子系統的設計能力，而且能提供獨立于工藝和廠家的系統級設計能力，具有高級抽象的設計構思手段。

4.基于EDA技術的電工基礎實驗改革

高校的實驗教學應該以訓練學生的基本實驗技能，培養學生的邏輯思維和分析解決問題的能力，培養學生的綜合設計能力和創新思維為教學目標。因此，將不受實驗室硬件條件限制的EDA技術引入到電工基礎實驗中來，是高校實驗課程改革的必然趨勢。學生可以通過EDA軟件仿真的方法完成驗證型、創新型、設計型、工程型的全部綜合性實驗。高校還可以根據電子技術的發展，開發適應工程實踐需要的實驗項目，切實聯系實際開設實驗。

基于EDA技術開設電工基礎實驗，利用軟件進行仿真實驗，可以彌補實驗設備不足、實驗設備老化、元器件短缺、專業維護人員缺少、維護技術落后的缺點，從而降低實驗教學成本。還能利用軟件中的各種儀器設備和分析方法，使學生更快更好地完成實驗內容，幫助學生更快更扎實地掌握基本知識，提高教學效率和效果。將EDA仿真技術和傳統的電工基礎實驗教學相結合是現代教育發展的必然趨勢，是對傳統的電工基礎實驗教學的一次改革，同時能更好地培養學生的分析問題、解決問題的能力、邏輯思維能力和創新設計能力，提高學生的競爭力，適應市場對人才的需求。

目前，在各個高校的實驗課程教學中普遍采用的EDA軟件主要有Multisim 2001和EWB（Electronics Workbench，即電子設計工作平臺）兩種。這兩種EDA軟件都是加拿大交互圖像技術有限公司（Interactive Image Technologies，簡稱IIT公司）推出的以Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬電路、數字電路的設計工作。它包含電路原理圖的圖形輸入，具有豐富的仿真分析能力，利用它們提供的虛擬儀器可以以比在實驗室中更靈活的方式進行電工基礎實驗、仿真電路的實際運行情況，熟悉常用電子儀器測量方法。

EDA仿真技術與傳統電工基礎實驗相結合，既能夠傳授實驗技能，又能啟發學生的創新思維，促使學生融會貫通、舉一反三，更好地理解和掌握知識。因此在教學中，要遵循由淺入深，由易到難、由基礎到綜合、由理論驗證到創新設計、循序漸進的原則，按照基礎型、綜合型、創新型三個層次開展實驗教學?；A型的實驗以定理定律的驗證為主，由學生通過EDA軟件搭建實驗電路進行仿真。綜合型的實驗以學生動手為主，教師輔導為輔，教師只給出設計要求或者設計指標，讓學生自由發揮，自己查閱資料，設計電路。創新型實驗就是學生自己動手，自己動腦，主動學習，通過無題目、無要求、無步驟的自主型實驗，培養學生的獨立思考能力，充分調動他們的學習積極性，給他們更多的時間和空間發揮想象，激發學生的創造力。

5.結語

通過對高校電工基礎實驗課程改革的探索研究，本文對基于EDA技術的電工基礎實驗課程與傳統的實驗課程進行了比較，總結歸納出基于EDA技術的電工基礎實驗課程的諸多優點和優勢。只有將基于EDA技術的電工基礎實驗課程和傳統的實驗課程有機地結合起來，發揮各自所長，才能滿足高校對于開設創新型、設計型、工程型的綜合性實驗的要求。這對于提高學生的學習興趣和積極性，提高學習效率和效果，提高高校的教學質量，有著非常深遠的意義。

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