摘要:
模拟电子技术实验课是培养学生实验技能,巩固课堂所学理论知识的重要课程。本文从实验前的预习、第一堂课对实验仪器的讲解、实验过程中容易产生的误区以及软件仿真实验四个方面,阐述了提高模拟电子技术实验课效果必不可少的因素。
关键词:模拟电子技术实验 预习。 仪器的使用 软件仿真
模拟电子技术实验是加深、巩固学生所学理论知识所必备的教学途径,是关系到学生对于理论知识的掌握程度以及实验技能、创新能力的培养等众多方面的一门实践性课程。笔者总结了在教学过程中可以提高教学效果的几个方面。
一、做好实验预习
由于课程安排的原因,一般模拟电子技术实验课与模拟电子技术理论课几乎是同时进行的,学生在上完理论课接着就要到实验室做实验,这使得一些学生对实验原理的理解存在一定的困难,在这种情况下,有效的预习就变得十分重要。
每次实验前应该由老师提出本次实验的目的和要求,指出需要巩固的理论知识,留出一定时间让学生准备实验,要求预习时切实掌握理论知识和实验原理,做到带着问题来作实验。对于设计性实验,还要预先设计好电路,画出电路原理图和器件引脚连接图。最好能够先进行计算机仿真,然后再拟定实验方法和步骤。为了保证预习效果,要写实验预习报告。预习报告不是要照抄实验指导书上的步骤和表格,而是根据自己的理解写出本实验要做什么,目的是什么。以晶体管共射极放大电路实验为例,需要预习的内容除了常规性的操作步骤外,最重要的两个方面是:第一,弄清实验电路的工作原理;第二,理解失真的概念。只有真正的理解波形失真的两种情况,才能把课本上的失真波形图和实际输出的失真波形对应起来,验证静态工作点对于输出波形失真的影响。如果这些原理性的内容不预习,会造成学生实验时,实验结果跟理论脱节,只看实验结果,不知道自己的实验的目的是什么。
好的预习可以使学生的实验达到事半功倍的效果,一定要指导、督促学生进行有效的预习,这样也可以为学生养成良好的实验习惯,为以后进行更复杂的实验打下基础。
二、讲述实验仪器的用法
模电实验中用到的设备除了模电实验箱以外,还有很多常用的仪器仪表,比如示波器、万用表等,实际上学生对这些仪器的使用仍不熟悉。所以应该用实验课第一节课的时间来介绍实验仪器的结构、测量原理和方法等,让学生真正的会用这些电子仪器。
以最常用的万用表为例,大多数学生对它的了解就是可以测电压、电流,但是万用表的使用远不止这些,还有很多功能和需要注意的事项。如果不了解这些,就会造成测量数据不准确,甚至损坏仪器。例如实验中连接电路的导线较多,很多学生直接就用,结果电路联起来后不能正常工作,检查电路又没有错误,这很可能就是某根导线出了问题,但是一旦电路连接好了,再去一根根的排查是非常困难的,所以在使用前就应该用万用表的欧姆档测量导线是否是通的。这虽然只是万用表一个很基本的用法,但是却很少有学生会想到。另外,万用表用来测电流时,是绝对不能把红色表笔放在电压端来测的,否则很容易烧毁万用表,这一点也是在第一节课上要着重强调的。
这样的例子还有很多,可见实验仪器的熟悉使用课至关重要,如果欠缺会导致学生入门难,实验中会故障、问题频频,把时间白白浪费在排除各种故障上,很难达到良好的教学效果。
三、注意实验中容易出现的误区
模电实验是在学生技能训练的初级阶段进行的,学生的动手能力及理论分析能力还比较薄弱。因此在实验过程中往往会进入各种各样的误区而导致错误的结论,甚至操作不当使设备损坏。以桥式整流电路为例,一定要注意,不能用双踪示波器去同时测量输入和输出的电压波形。因为示波器的两个探极的地线是通过示波器外壳相连的,把两个探极的地线同时接到输入和输出端就造成了D3短路,使D4立即烧毁,进而使变压器次级短路,变压器很快发烫甚至烧毁。所以观察双踪波形时,两个被同时测量的观测信号必须是共地的。
四、软件仿真辅助实验
虚拟仿真实验的一大特点就是不受实验设备、场地的条件限制,只要有计算机,用仿真软件完全能够仿真模拟各种电路实验,许多实验接近于理想。以常用Multisim软件为例,利用软件设计的电路无需附加额外条件,与实际电路运行相同,运行电路的技术指标和数据是真实的。
此时,预习是实验前必不可少的一个环节,而用软件来预习实验,既可以提高学生预习试验的兴趣,也可以达到预习目的。尤其是对于比较复杂的实验,例如负反馈放大器,其实是一个复杂的两级放大电路,其实验内容有5项。这个实验无论是从电路的搭建上还是从要测的实验数据上来说,工作量都是非常大的。在没有使用Multisim软件仿真实验时,学生做这个实验最大的问题是时间不够用。因为预习时只靠实验指导书,内容过多造成很多学生应付预习,效果较差。而采用Multisim软件后,学生可以提前对该实验进行仿真,在仿真平台上搭接电路,熟悉实验内容和步骤,完成无实物的仿真实验。当学生真正走进实验室时,不论从电路的布局还是实验的原理、过程,都能做到心中有数,从而减少了盲目性。
2.由验证性实验转向设计性实验
模电实验课的内容,除了进行验证性实验来巩固加深基础理论、培养基本实验技能以外,还应该渐进的安排设计性的实验,以开拓思路,提高电路分析能力和综合运用知识的能力,为以后进行更复杂的实验打下基础。
在做设计性实验时,如果设计完电路直接用硬件实验来实现,往往不能一次成功,需要重新搭建电路,有时还会因为考虑不周,造成实验仪器仪表损坏。利用仿真实验技术,将所设计的电路先在仿真平台上进行测试,从测试结果分析就能很快地发现并修正错误。这样学生可以尽情发挥自己的创造力,对电路的分析和测试进行不同的尝试,使学生完全成为实验电路的剖析者和探索者,而又不必担心会损坏任何器件或仪器。这样,一方面可以缩短设计实验的周期,另一方面可以充分发挥学生的主观能动性,从而实现从验证型实验到设计型实验模式的转变。
参考文献:
[1]华北电力大学电子实验教学基地。模拟电子技术实验指导书,2007:8-13,22-24.
[21康华光。电子技术基础(模拟部分)[M].北京:高等教育出版社,1999. |