仿真软件在电工电子教学中的应用
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【摘要】文章介绍了Multisim、MATLAB、SIMULINK等仿真软件在电工电子教学中的作用。简单介绍仿真软件。举例验证，把仿真软件引入教学与实验中不仅能丰富课堂教学内容，提高课堂教学效率，而且有助于调动学生学习的积极性和主动性， 培养学生的创新能力。
【关键词】仿真软件;电工电子教学
电工电子是高职校工科电类专业的重要专业基础课，为后续课程准备必要的基础知识，对培养学生的电工基础知识、基本能力和综合素质具有其他电类课程不能替代的重要作用。该课程理论严密、物理概念多、逻辑性强，与工程技术及生活实际联系紧密，常常需要就宏观现象进行微观解释。
该课程不但要求学生掌握电路的基本原理和计算方法，更重要的是培养学生对电路的分析、设计及实际应用的能力。然而在进行电子线路教学中，由于学生对电子元器件及实际电子线路缺乏感性认识， 因此教师感到难教、学生感到难学，所以需要大量的电子线路实验来辅助教学。
为了满足电子线路教学实验的要求， 需要配置大量的电子设备、仪器、仪表、电子元器件、工具等。另外还需配备一定数量的、具有丰富实践经验的实习指导教师。因此学校有限的教学资源与学生日益增长的教学实验需求形成了一个较难解决的矛盾，所以在目前的教学条件下如何提高电子线路教学实验的开出率一直是一个重点也是一个难点。如今，利用计算机辅助教学就能有效地解决这一问题
一、仿真软件在电工电子课程理论教学中的作用
将计算机仿真软件引入电工电子课程教学，使理论教学与虚拟仿真实验紧密结合，能够使教学知识点更加容易理解、抽象的知识变得更加直观。学生在学习专业知识的同时也学习工具软件的使用方法，能更好地适应社会需要。
仿真实验能设置故障状态和极限状况，不会造成元器件和实验仪器的损坏。仿真软件逼真的界面及人机交互，可以产生身临真实的实验环境的感受。在电工电子教学环节，仿真实验作为一种展示性的辅助教学手段，便于教师解释复杂的物理过程或强调概念和原理，调动学生学习的积极性和主动性。
二、将虚拟仿真引入理论课堂，提高课堂教学效果
现在我们将仿真软件的虚拟实验功能引进课堂，在讲解理论的同时，利用多媒体同步演示，显示实验结果，使一些抽象的概念形象化、直观化、简单化，弥补了理论上的抽象性。下面是我们具体应用仿真软件来仿真的两个实例。在电工基础课程中要讲解仪器仪表的使用，比如信号发生器、示波器、晶体管毫伏的使用，由于实验中涉及的仪器仪表较多，学生在做实验时经常的到处出错，实验效果很差，但在做实验之前，先在课程上用仿真软件演示一遍实验要做的内容，强调实验过程中容易出现的错误，这样学生在真正做实验时就比较熟悉，达到了举一反三的效果。
又比如讲星形负载电路结构时，讲到星形对称负载有中线时，中线电流为零，中线不起作用，学生觉得抽象，但是用EWB仿真软件做一下该实验时，测其中线电流为零，去掉中线后，对电路的线电流及相电压没有任何影响，而当三相负载不对称时，中线电流不为零，但相电压却对称，从而给学生非常直观的感受。使他们知道了中性线在三相电路中的作用，上课效果非常的好。
得出结论后，让学生在理解的基础上记定性的一些结论就容易多了。在模拟电路中讲授三极管共发射极放大电路时， 三极管具有放大和反相的作用，学生理解起来非常困难。我们利用EWB仿真软件来仿真电路，用示波器来观察波形，可以明显看出放大的效果和反相的作用。学生先有了感性认识后，理论的讲解听起来就更轻松了，从而使上课达到了事半功倍的效果。
三、仿真软件简介
目前高等院校使用的软件大多为EWB、Protel、Multisim等，这些软件具有电路的逻辑编辑、化简、综合、构建、仿真测试功能。仿真软件或用仿真软件构成的虚拟实验台，它是不能取代传统的电工电子实验的，只能起到辅助的作用。
Multisim软件是一个专门用于电子线路仿真与设计的EDA工具软件。它是一个完整的设计工具系统，具有一个庞大的元件数据库，并提供原理图输入接口，可以进行从原理图到PCB布线工具包的无缝数据传输。其中Multisim易学易用，便于学生进行综合性的设计、实验，有利于培养学生的综合分析能力、开发能力和创新能力。
MATLAB是一套高性能的数值计算和可视化软件。它最重要的特点是易于扩展，允许用户自行建立完成指定功能的M文件，从而构成适合其他领域的工具箱，这大大扩大了MATLAB的应用范围。MATLAB作为编程语言可视化工具，具有丰富可靠的矩阵运算、图形绘制、数据和图像处理及交互式编程等功能，可解决工程、科学计算和数学学科中的许多问题，目前在信号处理、控制系统的仿真和神经网络的研究等方面都有广泛的应用。SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持连续、离散或者两者混合的线性系统和非线性系统，与传统的仿真软件用差分方程和微分方程建模相比具有直观、方便、灵活的特点。
四、将虚拟仿真引入理论课堂，提高课堂教学效果
现在我们将仿真软件的虚拟实验功能引进课堂，在讲解理论的同时，利用多媒体同步演示，显示实验结果，使一些抽象的概念形象化、直观化、简单化，弥补了理论上的抽象性。下面是我们具体应用仿真软件来仿真的两个实例。在电工基础课程中要讲解仪器仪表的使用，比如信号发生器、示波器、晶体管毫伏的使用，由于实验中涉及的仪器仪表较多，学生在做实验时经常的到处出错，实验效果很差，但在做实验之前，先在课程上用仿真软件演示一遍实验要做的内容，强调实验过程中容易出现的错误，这样学生在真正做实验时就比较熟悉，达到了举一反三的效果。
又比如讲星形负载电路结构时，讲到星形对称负载有中线时，中线电流为零，中线不起作用，学生觉得抽象，但是用仿真软件做一下该实验时，测其中线电流为零，去掉中线后，对电路的线电流及相电压没有任何影响，而当三相负载不对称时，中线电流不为零，但相电压却对称，从而给学生非常直观的感受。使他们知道了中性线在三相电路中的作用，上课效果非常的好。得出结论后，让学生在理解的基础上记定性的一些结论就容易多了。在模拟电路中讲授三极管共发射极放大电路时， 三极管具有放大和反相的作用， 学生理解起来非常困难。我们利用仿真软件来仿真电路，用示波器来观察波形，可以明显看出放大的效果和反相的作用。学生先有了感性认识后，理论的讲解听起来就更轻松了，从而使上课达到了事半功倍的效果。
五、结语
将仿真软件引入到电工电子课程群教学中来， 可直观演示各种定律定理，激发学生的学习兴趣。应用仿真软件进行虚拟实验，突破了传统实验在时间和空间的限制，弥补了硬件实验的不足，提高了学生的综合性、创造性能力。