虚实结合的电工电子实训教学改革探讨

摘要：目前高等院校普遍建立了工程训练中心实训教学基地，电工电子实训课程存在实训教学内容单一化，教学课时紧缺的问题。通过虚实结合的教学方式，先完成虚拟仿真实验，再根据兴趣选择实训项目完成电子作品实际制作。实践表明，虚实结合的方式提高了电工电子实训课的教学质量。

关键词：虚拟仿真；电子制作；虚实结合；滤波器；放大器

中图分类号：G424 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）23-0101-02

电工电子实训是我校工程训练中心电工电子部面向电子信息类专业的学生开设的一门实训课。主要教学内容为了解常用电子电路的设计原理，熟悉电子产品的制作过程。使学生能够看懂电路原理图，进行简单电路的设计。通过进行印制电路板的制作与焊接，掌握电子产品的调试方法和常用电子仪器仪表的操作。响应国家“大众创业、万众创新”的发展战略，电工电子实训是一门理论与实践结合的综合性课程。将创新的精神融入实践教学中，在学生心灵种下创业的种子，为将来的工作学习和创业做好准备。

电路的虚拟仿真技术，即将设计好的电路图通过虚拟仿真软件进行实时模拟。软件根据电路拓扑结构和参数模型输出计算结果，并对结果进行数据分析。在产品制作之前实现对电路的改进和优化。仿真技术是电子设计自动化的一部分。近年来国内的许多高校都建立了虚拟仿真实验室，作为科研教学的基础平台发挥着重要的作用。

1 目前教学中存在的问题

虚拟仿真和实践教学脱节。电路的虚拟仿真侧重于设计，电子制作侧重于验证。电路仿真可以不用焊元件、搭电路，就可以基本定量地分析一个电路。任何电路都可以通过计算得出，前提是器件模型足够精确，软件的算法要好。在运用仿真软件时这两点往往被学生所忽略，对知识的掌握停留在书本的课后习题上。电子制作是实践教学，通过动手制作和电路调试加深对知识的理解。分析电路的时候知道哪些参数可以忽略，哪些参数必须重视，从而养成很好的工程师思维。虚拟本来就是实践教学的一部分，然而在实际教学中却存在脱节的问题。

学生上课的时候存在积极性不高、玩手机旷课和注意力不集中等问题。因为虚拟仿真技术给学生的第一印象是有弹性的，考试的时候复制粘贴一下，很容易作弊。传统的电工电子实训课程中，学生存在理论不清楚，电路原理不理解，制作中手忙脚乱和调试中不知道如何下手的问题。这一困扰大多数老师的问题也反映了电工电子实训课程的教学改革迫在眉睫。

2 教学内容的改革

教学内容是教学的心脏，教学内容的改革就是做心脏手术，需要全盘考虑顶层设计和慎重执行。目前高等院校学生普遍反映没有太多自习时间，除了上课就是上课，自习的时间被大大压缩。尽管课程负担过重，但是实际教学效果并不理想。造成这种现象的一个重要原因是各个课程设置脱节，零星的知识较多，而系统综合性的课程设置较少。针对电工电子实训课程的特点，需要在教学内容上增加虚拟仿真环节。学生首先完成电路的原理设计，然后再进行电子制作，完成实践验证。这一方面增加了虚拟仿真的目的性和可验证性，同时对实际制作也增加了理论指导。采用虚实结合的方式，需要同步改进电工电子设计的套件内容。现在的电路设计越来越复杂，已经离不开仿真了。常用的PC端电路仿真软件有EWB、Multisim、Tina和Proteus。手机端电路仿真APP主要有every circuit和icircuit。

3 以滤波器和放大器实训为例

以滤波器实训套件为例，学生的学习顺序是先从简单的一阶滤波器开始，重点分析低通滤波和高通滤波的幅频特性及相频特性，学会虚拟实验台上的函数信号发生器、示波器和波特图示仪的操作。然后进行二阶低通滤波器和二阶高通滤波器的分析，与一阶滤波器对比幅频特性及相频特性，理解品质因数的概念。通过对基本滤波器的仿真学习，可以进一步设计高阶带通带阻滤波器。在对滤波器仿真理解的基础上，再进行滤波器的实际制作。根据仿真电路确定元器件的参数，制作完成后实测滤波器的幅频特性及相频特性。这有利于对电路进行故障识别，并加深对理论的理解。通过对仿真曲线和实测曲线的对比，分析造成差异的原因，理解元器件参数中精度的概念，学会工程师思维。

放大器电路主要分为同相放大和反相放大电路。同相输入放大电路根据“虚短”与“虚断”的概念，信号电压通过电阻加到运放的同相输入端，输出电压通过电阻反馈到运放的反相输入端，构成电压串联负反馈放大电路。同相比例运算电路的特点是输入电阻很高，输出电阻很低。通过对电路进行仿真，学生理解了其放大原理，增加了实际制作中的成功率降低了对元器件的耗损，节约了成本和课时。

4 结论

以电路虚拟仿真和实际制作相结合的方式，进行了电工电子实训课程的教学改革。不仅给学生以直观的理论知识也锻炼了学生的实践动手能力和工程师思维。为今后的工作和学习打下了坚实的专业技术基础。

参考文献：

[1] 苗倩，侯洪庆，于传强.基于Multisim的单失谐振幅鉴频电路仿真[J].实验技术与管理，2015， 32（3）：141-143.

[2] 段玉生，王艳丹.电工电子技术与EDA基础.上[M].清华大学出版社， 2015.

[3] 曹玉苹，刘润华，刘复玉，等.面向卓越计划的少课时“电工电子学”课程教学改革与实践[J].职教论坛， 2015（2）：66-68.

[4] 黄艳芳，郭立群，赵晶，等.电工电子实习教学的改革与创新[J].实验室研究与探索，2015， 34（12）.

[5] 甘永双.基于EveryCircuit的电工电电子技术仿真的研究[J].科技视界，2014（3）：188-188.

[6] 景宁波，尚长春，柴钰.电工电子设计课的教学改革与实践[J].电脑知识与技术：学术交流， 2014（9X）：6401-6402.