虚拟仿真软件在电子类课程教学中应用的意义

吕志方

摘要：EWB9是美国NI公司开发的Electronics Workbench EDA（简称EWB）仿真软件，是早期EWB等版本的升级换代产品。虚拟仿真软件EWB9是采用图形操作界面仿真了一个与实际情况相似的电子电路实验工作台，它几乎可以完成在实验室进行的所有电子实验，应用于对电子电路的设计、分析、仿真等工作中，是世界上最流行的EDA软件之一，在高职院校教学中得到广泛应用，收到较好效果。本文简单介绍了虚拟仿真软件EWB9，对高职院校虚拟仿真软件在电子类课程教学中应用的优势和问题进行了阐述。

关键词：虚拟仿真软件；EWB9； 高职院校教学

中图分类号： G712 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（b）-0000-00

1、 虚拟仿真软件EWB9简介：

EWB9（Electronics Workbench 9）是美国NI公司并购加拿大IIT公司后，于2006年发布的一款EDA软件，EWB9中有Multisim、MultiMCU、MultisiVHDL、Ultiboard等多个组件。Multisim是EWB9的核心组件，用其仪表等分析工具进行电路理论的验证非常有效，其器件参数均为标准值，不考虑误差，器件损坏，接触不良等实际电路中的影响因素，并且参数可以进行修改，然后进行仿真分析。Multisim9提供了一系列虚拟仪表和3D仪表，如万用表、信号发生器、示波器、波特图示仪、频率计等多种仪器，这些仪器的使用和读数与真实的仪器相当，就像在实验室中使用的仪器。Multisim9还提供了丰富的元器件库资源，以满足各种电路设计的需要，包括电源组，基本元件组，二极管组，晶体管组，模拟元件组、混合芯片组等。我们进行电路设计时，除了要对电路进行电流、电压、波形等测试外，还需对电路进行分析，这些分析如果用传统的实验方法完成，很费时，为此，Multisim9提供了多种分析工具，如直流工作点分析，交流分析，瞬态分析，傅里叶分析等18种分析工具，可以快捷地完成电路设计的分析需求。因此，EWB9在电工原理、模拟电路、数字电路、高频电子线路等电子类课程中得到了广泛的应用。

2、 高职院校培养人才的标准和电子类课程的教学现状

高职教育的基本特征是以培养高等技术应用性专业人才为根本任务，以适应社会需求为目标，以培养高等技术应用能力为主线，学生应具有基本理论知识适度，技能应用能力强，知识面宽等特点。

高职院校的电子类课程是实践性很强的课程，理论教学、实验实训、课程设计是教学的重要环节。目前，有些高职院校由于经费不足，理论教学仍仅限于采用传统教学模式，采用黑板板书的形式向学生教授理论知识，公式推导，对于疑难问题，少数学生理解不了，感到学习枯燥无味，不能激发学生学习的兴趣，有时教师采用PPT教学，电子教案，也只起辅助作用，稍微改善了一些教学效果。

实验中，学生只是将实验板固定在实验箱上连接好仪器设备，测试数据，最后得出结论，提高了学生的操作技能，加深了对所学理论知识的理解，但由于少数学生操作不规范，容易造成元器件和仪器设备的损坏，造成一定的经济损失。

在课程设计中，学生按照老师给出的设计题目和电路图，用元件在面包板上焊接电路，然后安装调试，达到理论联系实际的目的，但是不能培养学生的创新设计能力。

3、 虚拟仿真软件EWB9应用于教学中的优势

随着计算机仿真技术的发展，利用计算机仿真软件来模拟实验设备的情况，用于教学、实验、课程设计的优势如下：

① 理论教学用虚拟仿真软件进行教学直观、逼真、清晰，有助于学生理解抽象的知识，

提高了学生学习的兴趣和学习的效果，加深了对理论知识的理解，也使教师从繁杂的公式推导中解脱出来，提高了教学质量。

② 实验用虚拟仿真软件进行实验教学，实验环境是计算机上的虚拟环境，实验元器件是虚拟元器件，实验设备是虚拟设备，为学生提供了很好的实验平台。保证每人一机操作，得到了充分的理论联系实际的技能训练，按时完成实验内容，提高了操作效率和实验的效果，也可满足学生的想象力和发挥创造性的思维。虚拟仿真实验不需元器件、仪器设备的准备过程，节省了实验器材，也节省了时间，降低了实验成本，提高了实验效率。

③课程设计用虚拟仿真软件，不需要昂贵的实验设备，计算机可提供安全有效的设计环境，其电路结构及设计观念可以很容易地被修正，也可很方便地更换适合电路规格需要的元件。另外，直接用计算机模拟，分析，验证，可快速地反映出所设计的电路性能，与在实验室中需使用一系列电子元件和实验设备才可完成的电路验证相比，即省时又经济。

④虚拟仿真软件实验安全性高。仿真操作不会对实验设备、元器件造成损坏，不会因误操作对学生造成人身危害。例如在实际操作时，元器件极性接反，仪器所加电压过高，人为触电等现象，这样节省了资金，保证了人身安全。

4、 虚拟仿真软件存在的问题：

① 现在的虚拟仿真软件功能很强大，但是仿真操作与实际操作还是有较大的差距，仿真操作学生用键盘、鼠标来进行操作，不是在实验室中真正地动手操作，来进行技能训练，在操作中，即使做了危险的操作，也不会对实物和仿真软件造成损坏，容易造成学生麻痹大意的思想，养成不遵守操作规程的不良习惯。

② 虚拟仿真软件对计算机及相关的硬件要求高。

③ 教学类虚拟仿真软件的质量有待提高。

5、 结束语

综上所述可见，虚拟仿真软件EWB9应用于教学是一种新的教学模式，一种新的教学理念。但它还不能完全代替理论和实践教学，但能弥补传统教学的不足。虚拟仿真软件应用于教学，能为电子类专业学生学习电子类课程提供了较为合适的虚拟电子实验环境，降低了实验成本，提高了教学质量。今后虚拟仿真软件还应深入研究发展创新，不断地完善。

参考文献：

1、 EWB9电子设计技术；李良荣主编；机械工业出版社；2007

2、 EWB电路设计入门与应用；钟文耀、段玉生、何丽静编著；清华大学出版社；2000

3、 Multisim9在电工电子技术中的应用；董玉冰；清华大学出版社；2008.11