EWB软件对中职学校电子专业教学的应用
中图分类号：G632.0 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2014）11-44-03
Application of EWB software to the teaching of secondary vocational school electronic professional
Long Huizhen
（Technical secondary school of automotive engineering of hunan vocational institute （zhuzhou first vocational and technical schools），
Zhuzhou， Hunan 412001， China）
Abstract： In order to make the electronic professional technical secondary school classroom teaching more visual and practical， EWB simulation technology is utilized in electronic circuit experiment teaching. It solves the problems that secondary vocational school students is hard to understand and practice little due to lack of electronic laboratory equipment. It can turn the abstract teaching into intuitive teaching， inspire the students' interest in learning electronic professional and cultivate the students' ability of the circuit design. The students' innovative thinking abilities are exercised. The practice shows that EWB is significant for secondary electronic professional teaching.
Key words： EWB； the simulation； secondary； electronic； professional teaching
0 引言
模拟电子线路[4]是中职学校电工电子类专业一门理论和实践性很强的课程，在电子理论课堂教学中，无论是电子元器件识别的讲解，还是仪器仪表的使用，都需要大量的实验来同步模拟和验证。但对于大多数中职学校而言，都普遍存在实验设备不足、学生难理解和动手少的问题。而EWB仿真软件的引入，对中职学校的电子课堂恰恰解决了这一难题。近几年EWB仿真教学的尝试与探索，收到了很好的教学效果。主要表现为：学生可以更直观和更形象地了解电子元器件和各种仪器仪表的使用，极大地激发了学习电子的兴趣，培养了学生动手动脑设计电路的能力，锻炼了学生的创新思维。
1 EWB简介
EWB―Electronic Workbench，是20世纪80年代末加拿大Interactive Image Technologies公司推出的一款专门用于电子电路仿真的虚拟工作平台软件[5]。EWB工作平台主要有以下特点。
⑴ 界面直观，易学易懂。EWB软件中用到的元器件和仪器仪表与实际的元器件和仪器外形相近。
⑵ 元器件库丰富和灵活。EWB软件中在提供了数千种电子元器件的基础上，还提供了元器件的特性参数，设计者可以随时进行修改和调整，还可以自己制作需要的元器件。
⑶ 仪器仪表库种类齐全和易操作。EWB的仪器库中提供了中专学校电子实验室常见的电子测量仪器如万用表、示波器、信号源；同时还提供了大多数中专学校不具备的仪器如扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器。而这些仪器仪表的操作方法，通过教师同步讲解，学生很容易理解和掌握。
2 EWB对中专电子教学的意义
由于中职学校的学生理论基础薄弱，抽象思维不强，在电子技术课堂教学中，一些仪器仪表的复杂功能操作和电路设计，学生很难理解和掌握[1]。但是通过EWB虚拟电子工作平台，在讲授理论的同时，可以进行实时的模拟和仿真，学生对知识点一目了然，能不断激发其学习电子技术的兴趣。因此，EWB对中职学校电子教学具有重要的意义，具体体现在以下方面。
⑴ 利用EWB仿真软件，可以使学生更直观和实时地掌握各种仪器仪表的基本使用。例如图1所示，分析示波器的被测周期信号的幅值和频率特性时，我们虽然理论上针对三角波、方波和正弦波幅值和频率进行分析，但中专学生对于这两个特性参数的理解却有很大的困难，尤其是对频率、幅值和基准时间的调整时，输出波形会随着发生相应的变化，这些通过EWB软件，教师就可以边讲解理论，边进行参数调整，同时用示波器来演示相应的结果。
如图2所示，输入信号频率是1KHZ、幅值是5v时，时间基准是0.01ms/div。
图2 1KHZ/5v仿真图
如图3所示，输入信号频率是50HZ、幅值是10v时，时间基准是0.01ms/div。
图3 50HZ/10v仿真图
如图4所示，输入信号频率50HZ、幅值是5v时，时间基准是0.01ms/div。
如此学生对频率和幅值的概念理解就会很直观，能理解透彻，使抽象的知识点变得形象化。对于方波，当占空比（duty cycle）调成1%、99%时，方波发生了相应的变化。
图4 50HZ/5v仿真图
⑵ 利用EWB仿真软件，不但可以非常方便地制作电子挂图，而且可以在课堂上演示大多数实验，就像在实验室里一样，可以任意设计电路、运行、数据分析，可以看到电路的实际效果，测量电路的相关参数[3]。例如：共发射极基本放大电路是模拟电子线路的重点内容，要求掌握共发射极电路的基本组成，分析共发射极放大电路的基本性能、放大电路的频率特性和静态工作点。传统教学中，学生很难理解这些内容，现在利用EWB软件可以非常方便地建立仿真实验电路进行课堂演示实验。以共发射极电路的基本仿真为例，如图5所示。
图5 共发射极电路的基本仿真
当放大电路的输入端加入输入信号ui，在放大电路的输出端可以得到一个与ui相位相反的、幅度值放大的信号uo，从而实现电压的放大，学生通过观察本仿真实验，可以更好地理解放大电路的作用和特点。教学直观形象，生动有趣，效果好。
⑶ 利用EWB仿真软件，使中职学校学生在掌握各种元器件功能的基础上进行电路设计实验[2]，激发学生学习电子的兴趣，进一步培养学生动手动脑、设计电路能力。因为EWB本身是一个电子元器件和仪器仪表齐全的综合性的虚拟电子实验室，对于一些实验条件较差的中职学校，可通过EWB仿真软件开展符合本校学情的电子电路设计实验，以信号发生器的使用为例，如图6所示。
图6 信号发生器的使用
当信号发生器发出的信号电压发生变化时，我们可以通过观察电压表的读数，了解电路中的电压发生了变化，还可以通过观察示波器上的波形的变化，了解到输出电压波形在变化，很直观，提高了学生的学习兴趣。
总之，利用EWB虚拟电子工作平台，使中职学校电子专业课堂教学收到了很好的教学效果，对电子专业教学具有重要的意义。不但极大地弥补了由于实验教学设备的不足而导致的实验欠缺问题，还能激发学生学习电子和设计电路的兴趣，使我们的教学工作取得了很好的效果。
3 结束语
本文通过实例展示了在电子专业教学中引入EWB技术教学，将抽象复杂的电路分析过程通过很直观的过程展现，让学生可以看得到，不像以前的教学需要学生自己去想象。对于不善长于抽象思维的学生，这种方法特别适用，所以这个教学应用是结合学生实际情况而开展的。
例如，学生在实验时会提问：同一电路改变参数或者不同电路会出现什么情况？当把输出波形频率改变又会出现什么情况？此时如果老师直接分析给学生听，学生就会陷入到枯燥的理论分析中去，反而增加了学生学习的难度，也会打击学生学习积极性；如果让学生去试一遍，就增加了老师准备元器件设备的难度，同时也可能需要学校增加许多设备的投入资金。引入EWB软件仿真教学后，这些困难都可以得到解决。
通过教学实践证明，引入EWB软件仿真教学不但可以解决学校的投入困难，还能提高学生的学习兴趣，而且学生在学习过程中不会受场地、时间的限制，还可以通过网络与老师及其他专家进行讨论或寻求帮助，这能使学生的创新创造能力得到提高。
