基于仿真设计的电子线路体系课程实践新思路

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[摘要] 本文通过分析电子线路体系课程模式下存在的问题，提出利用现代计算机技术为载体的电子线路仿真实践课程，将传统电子学教学与现代电子线路计算机辅助设计相结合，深化并促进原有电子线路基础课程的理论和实践教学，并在教学内容中引入电子线路仿真技术架起课堂中教与学之间的桥梁。

[关键词] 电子线路体系课程； 计算机辅助设计； 教学模式； 改革； 创新； 仿真设计

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2013 . 19. 056

[中图分类号] G64 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2013）19- 0102- 02

1 传统电子线路教学模式凸显弊端

在传统的电子线路体系课程教学中，工程应用是该类课程教学的宗旨。学生要想掌握更多、更新的专业知识和技能，实现可持续发展，必须学好电子线路这类课程。对于这类课的掌握程度，决定了学生后续专业课程学习的效果，无疑影响着学生学习的热情。从日常教学和学生表现的情况了解到，目前电子线路类课程的教学存在着许多问题，学生难以入门、学习起来困难、很多概念难以理解、对所学知识无法应用等，使很多学生难以提起学习的兴趣，自然也就不可能有好的学习效果。究其本质，是电子线路课程内容繁杂、不直观，对于初学者而言，缺乏一个形象的有机联系。

电子线路教学实践过程中，包含着各种重要的电学基础定理、电路分析过程、电路体系测试与性能，这些都要通过理论分析与实验来验证得到结论。但电学基础实验设备价格一般比较昂贵，一般高等学校不大可能购置如数字存储示波器、高频信号发生器、逻辑分析仪等先进的实验设备。

在传统实践教学中，电子线路实验不仅需要大量的电子器件等实验器材，而且有些实验测试设备不能达到应有的实验精度，使实验结果出现偏差。由于即使错接一根导线也可能导致实验设备的损坏，因此在实验过程中，如受测试仪器本身性能和电子实验器件的限制，很难从容地显示各种电路的分析过程；也无法将测试仪器上的曲线及数据及时保存和打印；更难以复现诸如频谱分析、网络分析、多路数字信号等电学过程等。由于设备问题，有些数据也会偏离正常值，从而混淆了对电路的理解，影响学生对电路的基本原理和性能的理解，失去了理论课教学的作用。

2 电子线路仿真对电子线路教学的促进作用

在电子线路教学中，各个高校大多采用传统的理论教学模式，使得理论课教学枯燥无味。采用电子仿真软件后，理论课教学可以采用互动式教学方法。可以和学生互动，让学生参与到电子理论教学中来，可以大大激发学生学习理论课的积极性，提高学生的理论水平，培养学生分析问题和解决问题的能力。

随着电子计算机技术的大力发展，各种电子仿真软件不断涌现，大大简化了电子线路体系课程的教学。与传统实验相比，电子仿真软件不需要附加实验信号源、电子测量设备，但与实际电路运行结果相同，可以进行任意设计电路，进行运行、数据分析，并且其实验数据和技术指标都是真实有效的，这样不仅可以把笨重而昂贵的实验仪器搬进课堂，也可以随着同学把实验室搬到各地。

通过课堂和实验室实践教学相融合，可增强学生的学习兴趣，改善真实情境，观察隐藏的电特性及实验现象，具有安全性能高和利用虚拟实验仪器节省经费等优点，可以帮助学生学习各种不同的电学概念，并进行各项实验。这使得在理论教学中可以穿插实践教学内容，直观性好、学习效率高，激发学生参与各级各类电子设计大赛的积极性。通过电子线路仿真软件教学，将大大激发学生的学习积极性，使原来枯燥无味的理论教学变得形象直观，增强教师与学生的互动性。

3 电子线路课程体系中教与学模式的转变

刚学习电子线路类专业课程时，绝大多数学生对专业知识体系结构及所要学习的内容并不了解，随着学习难度的日益加大，其热情也会随之降低。在学生中，不乏有对电子线路课程专业知识的神秘感、好奇心和自信心，但又缺少对所学知识学习的持续能力。而电子线路体系课程正是自主学习消化理解和需要长时间探索的基础类课程。因此，结合课程学习和学生特点，不能应用传统的教学模式，即先讲理论，再进行实践，这样就错过了抓住学生兴趣的好时机。

以计算机技术为核心的信息技术的发展，为电子线路体系课程的教学提供了现代化的、课堂和专业实验室相结合的教育新技术。在课堂上，学生可以跟随老师同步实验。课余时间，学生可以在计算机上完成教师指定的仿真，可以自行设计电路，可以对比不同的输入变量仿真出各种结果。这样就可以使学生变被动为主动，更好地理解课上所学内容。

4 紧密加强电子线路课程体系之间的内在联系

电子线路体系课程包括电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、高频电子线路、电子测量、传感器、单片机原理等课程。而一个完整的实践项目内容也涵盖了电子线路体系课程中大部分所学课程。因此，仅靠单一科目的学习无法满足项目实践的需要。而一个综合项目需要的实作器材、仪表、仪器种类多，涉及各个学科单项实验室，这给综合项目设计带来了困难。而电子线路仿真得益于电子计算机技术的发展，使学生在非实验室场地也可完成各种所设计的电子系统。电子线路仿真自带的实作器材、仪表、仪器种类多，涉及几乎所有电子线路类课程所需器件，不会出现因器材、仪器、仪表不足而不能实验的缺憾。电子线路计算机仿真在教学中应用可以大大推动电子线路实践课程的改革与创新。

5 结 论

本文利用现代教育技术，将电子线路体系课程和计算机工程应用有机地结合起来，深化与完善电子线路教育教学体系。大连海洋大学电子信息工程专业于20世纪80年代在电子线路教学过程中就已经引入计算机辅助设计电子电路方面的课程与实验，加强学生利用计算机设计电子线路的能力。目前已经开设电子线路仿真设计、电子线路板制作、电子设计自动化3门课程及其课程设计。围绕电子线路体系课程，诸如电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、高频电子线路、电子测量等课程设置电子线路综合设计，使课程之间保持着紧密的衔接与交融，大幅度提高学生综合利用所学知识的能力，效果良好。

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