仿真軟件在電工電子課程群教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要： 文章介紹了Multisim、MATLAB、SIMULINK等仿真軟件在電工電子課程群教學(xué)中的應(yīng)用。把仿真軟件引入教學(xué)與實(shí)驗(yàn)中不僅能豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，提高課堂教學(xué)效率，而且有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞： 電工電子課程群教學(xué) 仿真軟件 教學(xué)改革

電工電子課程群包含“電路分析基礎(chǔ)”、“電工電子技術(shù)”“信號(hào)與系統(tǒng)”、“數(shù)字信號(hào)處理”、“模擬電子技術(shù)”等課程。這些課程是理論性與實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，此類(lèi)中的絕大部分課程具有抽象性高、理解難度大等特點(diǎn)。傳統(tǒng)授課存在理論講授與實(shí)踐演示相脫節(jié)的弊端，授課過(guò)程中難于通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作向?qū)W生展示理論知識(shí)的直觀應(yīng)用效果，因此往往造成知識(shí)講授枯燥無(wú)味、教學(xué)效果不佳等問(wèn)題。仿真軟件的引入為這些問(wèn)題的解決開(kāi)辟了新徑[1]。

一、仿真軟件簡(jiǎn)介

計(jì)算機(jī)仿真具有效率高、可靠性高和成本低等特點(diǎn)。仿真軟件在教學(xué)中可以代替硬件實(shí)驗(yàn)電路，其強(qiáng)大的實(shí)時(shí)交互性、信息的集成性和生動(dòng)直觀性，可以為教學(xué)創(chuàng)設(shè)良好的平臺(tái)，極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于教師引導(dǎo)學(xué)生用科學(xué)的思維方法分析問(wèn)題，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、探索和解決問(wèn)題的能力。常用的仿真軟件有Multisim、MATLAB、SIMULINK等幾種[2]-[3]。

Multisim軟件是一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于電子線路仿真與設(shè)計(jì)的EDA工具軟件。它是一個(gè)完整的設(shè)計(jì)工具系統(tǒng)，具有一個(gè)龐大的元件數(shù)據(jù)庫(kù)，并提供原理圖輸入接口，可以進(jìn)行從原理圖到PCB布線工具包的無(wú)縫數(shù)據(jù)傳輸。Multisim易學(xué)易用，便于學(xué)生進(jìn)行綜合性的設(shè)計(jì)﹑實(shí)驗(yàn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力﹑開(kāi)發(fā)能力和創(chuàng)新能力。

MATLAB是一套高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化軟件。它最重要的特點(diǎn)是易于擴(kuò)展，允許用戶自行建立完成指定功能的M文件，從而構(gòu)成適合其他領(lǐng)域的工具箱，這大大擴(kuò)大了MATLAB的應(yīng)用范圍。MATLAB作為編程語(yǔ)言可視化工具，具有豐富可靠的矩陣運(yùn)算、圖形繪制、數(shù)據(jù)和圖像處理及交互式編程等功能，可解決工程、科學(xué)計(jì)算和數(shù)學(xué)學(xué)科中的許多問(wèn)題，目前在信號(hào)處理、控制系統(tǒng)的仿真和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究等方面都有廣泛的應(yīng)用。

SIMULINK是一個(gè)用來(lái)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包，它支持連續(xù)、離散或者兩者混合的線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的仿真軟件用差分方程和微分方程建模相比具有直觀、方便、靈活的特點(diǎn)。

二、仿真軟件在課程群教學(xué)中的應(yīng)用

可把仿真軟件引入到教學(xué)中來(lái)，在課件中加入大量的仿真實(shí)例，應(yīng)用仿真軟件輔助課程教學(xué)，使理論隨時(shí)得到驗(yàn)證，從而加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。例如將“MATLAB語(yǔ)言”、“SIMULINK”引入到信號(hào)與系統(tǒng)的教學(xué)中來(lái)，將“信號(hào)與系統(tǒng)”和“MATLAB語(yǔ)言”兩門(mén)課程有機(jī)結(jié)合。利用PowerPoint、Flash及MATLAB語(yǔ)言等工具制作CAI課件，研制MATLAB演示程序，利用具有代表性的實(shí)例實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地演示“信號(hào)與系統(tǒng)”的課堂講授內(nèi)容，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和理解能力。學(xué)生既可以較好地理解一些抽象的理論原理，又能將理論與應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，從而提高課堂教學(xué)效率。

將Multisim、SIMULINK引入到電路分析基礎(chǔ)、電工電子技術(shù)教學(xué)中來(lái)，既使學(xué)生感受到電路動(dòng)態(tài)與靜態(tài)的真實(shí)狀態(tài)，將抽象的內(nèi)容直觀化，又能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和分析能力，大大提高教學(xué)質(zhì)量。圖1為用Multisim進(jìn)行信號(hào)發(fā)生器仿真的輸出波形，圖2為利用MATLAB對(duì)信號(hào)進(jìn)行過(guò)采樣后重建的結(jié)果。

三、結(jié)語(yǔ)

將仿真軟件引入到電工電子課程群教學(xué)中來(lái)，可直觀演示各種定律定理，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。應(yīng)用仿真軟件進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在時(shí)間和空間的限制，彌補(bǔ)了硬件實(shí)驗(yàn)的不足，提高了學(xué)生的綜合性、創(chuàng)造性能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱曉萍.應(yīng)用型本科電工系列課程的教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育，2008（4）.

[2]付揚(yáng).Multisim仿真在電工電子實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011（4）.

[3]菅小艷.MATLAB在高等數(shù)學(xué)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2011（5）.