提高非電類專業電子技術課程教學效果的研究與實施

夏仁江，王可，李良榮

（1.貴州大學電子科學系，貴州，貴陽，550025 2.北京郵電大學信息與通信工程學院2008級本科生，北京100876 3.遵義醫學院物理學教研室，貴州,遵義，563000）

提高非電類專業電子技術課程教學效果的研究與實施

夏仁江1，3，王可2，李良榮1

（1.貴州大學電子科學系，貴州，貴陽，550025 2.北京郵電大學信息與通信工程學院2008級本科生，北京100876 3.遵義醫學院物理學教研室，貴州,遵義，563000）

電子技術；仿真；教學質量

隨著電子技術的發展，其應用已經嵌入到人類生活的各個方面。這使得學科界限越來越模糊，“寬口徑人才培養模式”已經成為目前各高校建設和發展的特點。電子技術課程教學已經被列入很多非電類專業學生的教學計劃之中，如何提高教學效果，讓學生學以致用，就逐漸被提到了教學研究的層面。

傳統的電子技術實驗主要以實物為主，元件與儀器設備都存在數量有限、分散、電路連線較多等問題。當學生對電路不熟悉或者操作不當時，極易造成儀器設備和元器件的損壞。如今，隨著計算機仿真技術的發展，電子技術實驗大多可以通過仿真軟件來完成，再輔以實踐就可以讓學生的學習效率大為提高。現結合傳統電子技術實驗和仿真技術實驗，以實例分析為基礎闡述非電類專業電子技術教學改革的必要性及提高教學質量的有效方法。

1 目前實驗的現狀

在電子技術課程教學中，很多知識點如果有實驗輔助手段，學生將很容易理解、接受并掌握。但是有很多院校，特別是欠發達地區院校，電子技術實驗的教學矛盾日益突出，其具體表現為：①教學內容多，教學學時偏少；②實驗室能提供的實驗儀器設備有限，每組實驗人數偏多；③學生對非專業課程的學習不夠重視，缺乏積極性；④教學模式程式化，教學手段單一。

學生有受良好教育的權利，學校及授課教師有改善教學條件、改善教學方法的義務，引進新的教學手段提高課程教學質量已經勢在必行。

2 采用仿真測試技術改善電路教學環境[1]

隨著我國教學體制的改革，本科教育已從“精英教育”轉向“大眾教育”，招生人數不斷增加，用傳統的實驗方法教學，勢必增加設備和房屋等投資，而且隨科技發展實驗設備也需要不斷更新，這給實驗室建設帶來了巨大的壓力，對欠發達地區高校來說，以較少的投入獲取高質量的教育效果是最佳選擇。

用仿真技術對電路進行模擬是一種新型的實驗方法，它以計算機為載體占用資源較少，用軟件模型方式完成絕大多數電路理論的驗證，并可靈活設計電子電路。雖然硬件實驗設備不斷更新升級，而仿真技術也在不斷發展和完善，相比之下仿真實驗系統減少了實驗投資。另外，用仿真軟件做實驗，實驗環境是一個虛擬環境，元器件及實驗設備齊全，實驗過程中沒有元器件損壞、接觸不良、儀器損壞等現象（可以模擬元器件等的損壞現象）。做實驗時學生問題減少，教師指導學生的人數可以增多，每個實驗需要的時間會大幅度縮短，在相同的時間內實驗人機數可以大大增加。實驗過程中仿真結論（圖表）直觀明了、有聲有色猶如做游戲，學生可以依據自己的理解任意修改電路參數、連接等再仿真，于是獲得更多的時間和空間進行創新。

3 實例分析

3.1 傳統實驗方法如圖1所示電路為分壓式靜態工作點穩定放大器電路。電路通常是在實驗板或實驗箱上進行搭接，它的偏置電路采用（RP+R1）與R2組成的分壓電路，并在發射極接有R4，以穩定靜態工作點。當靜態工作點設置合適，在輸入端加上信號ui后，電路的輸出端就可以得到一個被放大了的相位相反的信號u0。

圖1 單管放大電路

3.2 仿真實驗方法EDA軟件很多，本文以Multisim應用為例簡單闡述仿真測試技術提高電路課程教學效果。在Multisim設計窗口中創建如圖1所示電路圖，并根據實驗項目添加適當的測試儀表（示波器、波特圖示儀等，在實驗過程中要注意，不要把需要的設備一次全添加上去，它會占用計算機資源）。典型分析如下。

3.2.1 直流工作點分析直流工作點分析就是在輸出不失真的情況下分析恒定激勵電路的穩態響應[3]。運行“Simulate/Analyses/DC Operating Point…”命令，選擇仿真變量，仿真圖表如圖2所示，其中V(2)、V(3)、V(5)分別為晶體管b、e、c的直流電位(圖1中節點名可隱藏，用萬用電表直接測量結果與直流分析的結果完全吻合)。

3.2.2 瞬態分析瞬態分析是分析電路的時域響應。在進行瞬態分析時，直流電源保持常數，交流信號源隨時間而改變。實驗中使用示波器其實就是調用瞬態分析，但操作更加直觀形象，如圖3所示。圖中可以看到輸入、輸出信號反相位，其與理論分析結論是一致的，電路的放大倍數（調整圖1所示電路中的RP，使輸出最大且不失真）

圖2 直流工作點分析結果

圖3 輸入、輸出信號波形圖

圖4 失真度測量

3.2.3 失真度分析由于晶體管的非線性，以及阻容元件等影響，失真是不可避免的，示波器往往不便觀察，這時可用失真度測量儀來進行測定（圖1中的XDA1，也可用失真度分析命令），分析結果如圖4所示。

根據頻帶寬度的測試原理，移動測試指針，使幅度下降3dB[4]，如圖5所示。此時放大器的頻帶寬度為：fH=5.089MHz，fL=63.096Hz，頻帶寬度：fW=fH-fL= 5.089MHz

圖5 用測試指針確定放大器帶寬的上、下限

3.3 優缺點比較通過以上分析可以看出，傳統實驗教學鍛煉了學生在實踐中發現問題、分析問題和解決問題的能力，但傳統儀器設備更新周期長，維護工作艱難，功能固定，可操作性、可擴展性差；實驗室管理缺乏靈活性，資源浪費現象嚴重；在開展綜合性、研究性實驗的時候，就往往感覺功能不能滿足需求。仿真測試技術功能較強、可操作性強，元器件、儀器設備齊全，其開放性、靈活性、安全性及可靠性等等技術特征都比傳統實驗儀器更有優勢。

但硬件實驗方法也必不可少，仿真實驗僅能從理論上說明設計的可能性，具體是否可行必須進行實踐檢驗，要做到仿真與實踐相結合，方能讓學生學以致用。

綜上所述，在教學過程中，利用科學技術發展的優勢和傳統實物教學相結合，取長補短，能很好的解決教學中資金投入不足、學時緊張、教學手段單一、學生學習缺乏積極性等突出矛盾。這對于欠發達地區電子技術實驗室建設相對滯后的院校豐富教學手段、提高教學質量和課程建設具有重要意義。

[1]李良榮.采用EDA實驗教學改善電路教學環境[J].貴州大學學報，2002，（8）：280-283.

[2]高翠霞.醫學電子學基礎[M].人民衛生出版社,2000，（11）：40.

[3]聶典，丁偉.Multisim10計算機仿真在電子電路設計中的應用[M].電子工業出版社，2009.

[4]李良榮.EWB9電子設計技術[M].機械工業出版社，2007.

[責任編輯：王福軍]

C42[文獻標識碼]B[文章編號]1000-2715（2010）04-0409-03

2010-06-27

貴州大學第二批實踐教學改革項目（41）“現代電子技術創新實訓基地的建設與探索”

李良榮（1963—），男，副教授，貴州大學理學院電子科學系。研究方向：電路與系統、EDA技術。