面向機務學生的低頻/模擬電子線路課程仿真實驗的探索

華厚強

（中國民用航空飛行學院 四川廣漢 618307）

低頻/模擬電子線路是電子信息類各專業必修的技術基礎課程，本校電子信息工程、電氣工程及其自動化和導航工程等專業均開設了該課程。課程任務是使學生獲得電子技術方面的基本理論、知識和技能，培養學生分析和解決問題的能力，使學生掌握常用器件的特性和參數，掌握各種放大電路的性能特點、分析方法、工程估算以及培養學生具有初步實驗能力，為深入學習電子技術領域知識和專業課程以及專業應用打下良好基礎。理論性強，概念較為抽象，數理基礎要求高，其實驗課可以加深和鞏固學生對課程概念和原理的掌握。它和工程實際結合緊密，既是考研科目之一，又是機務學生考取維修執照的重要內容。

一、目前存在的問題

本校該課程教學中目前存在的問題主要有：

1.目前實驗課內容僅包含常見模擬電路基本功能練習內容，且實驗大多采用傳統的實驗模式，基于傳統的實驗箱完成對相關數據的測量和收集，無軟件仿真平臺，導致測量時間長，機械誤差和人為誤差較大，使理論教學與實驗不能及時、有效驗證。而且設備維護成本較高，限制條件多，而借助軟件仿真平臺進行仿真實驗則沒有這方面的限制。

2.低頻/模擬電子線路是一門應用很廣的學科，但目前的教學大綱很難讓教師和學生將該門學科的內容應用到實踐中去，顯得比較孤立。現代電路的設計方法是將硬件設計和軟件設計融合起來，采用從上至下的設計方法。利用EDA軟件工具，電子設計師可以從概念、算法、協議等開始設計電子系統，大量工作可以通過計算機完成，并可以將電子產品從電路設計、性能分析到設計出IC或PCB版圖的整個過程在計算機上自動處理完成。

二、PSPICE和Multisim在課程實驗教學中的應用

該課程在本校的前期教學實踐中，既涉及到低頻/模擬電子線路的基本原理，又涉及到實驗平臺的改進和仿真實驗教學方法的創新實踐與探索，限于授課時間的限制，如何解決教學內容和課時之間的矛盾，如何讓學生將電子線路的基本原理理論應用于實際問題分析，這些都是需要研究的內容。

目前進入我國并具有廣泛影響的EDA軟件是系統設計輔助類軟件和可編程芯片輔助設計軟件，包括Protel、PSPICE、Multisim、OrCAD、ISE、modelsim和Matlab等。SPICE是應用廣泛的電路設計軟件，其微機版是PSPICE。它是功能強大的模擬和數字電路混合仿真EDA軟件，可以進行各種電路仿真、激勵建立、溫度與噪聲分析、模擬控制、波形和數據輸出，并在同一窗口內同時顯示模擬與數字的仿真結果。對各種器件和電路進行仿真，都可以得到精確的仿真結果，并可以自行建立元器件庫。Multisim是以Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬/數字電路板的設計工作。它包含電路原理圖的圖形輸入和硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。

在本課程教研中將仿真軟件PSPICE和Multisim引入到課程實驗教學中，只需要一臺計算機，就可以快速進行低頻/模擬和數字電路混合仿真，更為直觀可靠，大大降低了實驗成本。通過仿真，可以讓學生直觀地觀測到晦澀難懂的公式推導和理論計算結果演示，有助于學生對課程抽象理論的理解和掌握，突出課程重難點，加強學生對整個課程內容的把握，提高學習的興趣和積極性，同時進一步強化學生的實驗動手能力，增強學生的綜合競爭力，培養出專業素質高又能熟練掌握相關軟件的復合型航空維修專業人才。

另外，在本課程實驗教學的改革探索中完成了以下工作：①確定本課程所需參考的相關理論和仿真實驗教材，并確定實驗范圍；②改寫課程教學大綱，增加仿真實驗部分；③編寫仿真實驗部分教學教案，制作相應的基于PSPICE和Multisim的多媒體電子課件（PPT）；④確定實驗習題庫，完成相關實驗步驟編寫，制作實驗指導書；⑤在實際實驗教學的實踐探索中，對教學效果不斷總結經驗，反復探討各個仿真實驗的可行性與實際效果，并不斷改進；完善電子課件和仿真實驗指導書。

三、仿真實驗教學的應用價值

基于EDA仿真軟件PSPICE和Multisim的低頻/模擬電子線路仿真實驗教學是對本校電子電路實驗的創新實踐與探索，將新技術、新方法引入實驗環節，可以涵蓋EDA在低頻/模擬電子電路中的基本應用，有助于學生對課程抽象理論的理解和掌握，提高學生理論聯系實際的能力，讓學生體會到學以致用的好處，提高學習積極性，提高學生對電子電路現代化分析和設計工具的應用能力，為以后從事機務或其他相關工作打下堅實的理論和技術基礎。同時能引導學生進行創新實踐，切實提高學生創新實踐能力。

四、結束語

面向機務學生的低頻/模擬電子線路課程仿真實驗的探索，需要對仿真實驗課程的每個教學環節進行重新研究設定，建立實驗庫。結合實際教學的經驗，適時合理地修正和完善實驗范圍和內容。仿真實驗教研的成果可以在本校的數字電子技術和高頻電子線路等課程實驗中全面推廣，將具有較高的教學價值和實踐價值。通過本課程仿真實驗教學培養的能力，也可以用在后期的電子課程設計和畢業設計的專業學習中，或電子設計競賽等實際應用中，提高學生分析問題和解決問題的能力。