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摘要：本文重点阐述了四种仿真教学软件以及其在电子信息类基础课程教学中的运用。案例仿真的广泛应用，可让学生置身于仿真环境中。引导学生从案例出发，为学生提供近似真实的实验环境。利用直观的仿真结果，充分调动学生学习积极性，帮助学生加深抽象理论的认识与理解，极大提高学习效率，提高学生职业技能与市场竞争力。
关键词：电子信息类；仿真教学软件；案例仿真
本文引用格式：周维龙,等.仿真教学在电子信息类基础课程教学中的应用与实践[J].教育现代化,2019,6(85):212-213,233.
一引言
仿真教学是一种利用计算机来模拟真实自然现象，学生通过设计进行虚拟实验的一种教学方法。可让学生通置身于仿真环境中，充分调动感觉，运动和思维，极大提高学习效率，提高学生职业技能[1]。
在电子信息类课程的教学实践中高校经过不断的探索与实践，逐步形“夯实理论基础，突出综合应用”的教育教学理念，[2]在基础课程教学过程中，对电工技术、电子线路及信号与系统等课程，采用基于案例仿真的教学模式，采取以案例为导向，通过“边做边学”，“边学边想”的教学模式，引导学生从案例出发，利用直观的仿真结果，充分调动学生学习积极性，帮助学生加深抽象理论的认识与理解，培养学生对多学科知识交叉综合运用能力，提高学生的综合设计能力与解决实际问题的综合素养[4]。
二仿真教学在电子信息类教学过程的实践
随着计算机技术不断发展，计算机辅助教学（CAI）已广泛应用于各学科的教学实践中。[3]可用于电子信息类教学仿真软件种类繁多，常用的主要包括：Multisim，Proetus，QuartusII，Matlab等。不同的软件具有不同的特点，可应用在电子信息类不同的基础课程教学中。
（一）Multisim在电路课堂教学中的应用
Multisim是一款适用于板级的电路、模拟/数字电路设计与仿真的教学软件。可采用图形、硬件描述语言输入的设计方式，具有强大的仿真分析功能。被广泛的应用于电路类与电子线路类课程教学中。
电工基础技术难度较大，部分理论知识点很抽象，传统的理论教学可以说是“纸上谈兵”，学生很难理解。而实验所需的专业设备价格贵、成本高，同时课时也会要求更多，对一般的高校来说，很难解决这些问题。若采用仿真教学模式，在课程教学的过程中，引入案例仿真便可有效解决这些问题。
电工基础课程中讲到电容、电感这两种储能元件时，学生对它们充放电过程很难理解，特别是电感的充放电波形，经常会画错。应用Multisim软件设计的一个电感特性测试仿真电路，通过“虚拟示波器”XSC1得到电感特性曲线，直观的效果图可帮助学生加深对电感充放电特性的理解。
（二）Proteus在电子线路类课堂教学中的应用
Proteus包括ISIS和ARES两个软件构成。其庞大的元件库可以和任何电路设计仿真软件媲美。在电路设计与仿真方面可与Multisim相对并论；而在单片机仿真功能方面则是其他软件都不具备的；在PCB电路制板功能方面则可与Protel抗衡，因此，Proteus是电子信息类专业广大师生最喜爱的仿真工具之一，被广泛应用于电子线路课程，单片机课程的教学与学习中。[4]
数字电子技术教学过程中，讲到计数器的原理及应用时，以大家熟悉的数字时钟为例，设计一个简易数字时钟仿真电路，以十进制、十二进制、六十进制计数器的设计与仿真让同学理解同步/异步置数、同步/异步清零的特点，掌握LED七段数码管显示原理，激发同学们的学习兴趣。
（三）QuartusII在数字电子技术实践教学中的应用
Altera公司开发的QuartusII是一款综合性开发软件，可采用原理图、VHDL/VerilogHDL以及AHDL等多种输入设计方式，可先运用不同的方法完成电路描述，再保存为设计实体文件，有效简化设计流程，降低开发难度。可协助每个人按自身要求设计出独特的集成电路。
数字电子技术在实验、课程设计等实践教学环节中需要用到大量的集成电路，造成实践教学成本较高，繁多的接线与复杂的电路调试增加了设计难度，特别是当实验室没有某种元器件时，将导致实验无法进行。因此，我们可以采用基于QuartusII的EDA技术，自行设计元器件。通过对比时序仿真结果分析可知，译码器的设计是否有误，是否需要进行修改，程序设计没问题。通过“Assign/Device”菜单可选择芯片型号，对管脚进行重新分配与定义，下载编程。便可以得一个LED数码管译码器。如果想实现其他芯片的功能，只需重复以上操作即可。
（四）Matlab在信号与系统类课堂教学中的应用
MATLAB是Math Works公司开发的一种软件，其市场占有率很大，MATLAB因其强大的数学运算能力、简易的绘图功能，被广泛应用到信号与系统、数字信号处理、通信原理等课程的理论教学与实验教学中。
信号与系统课程大部分内容是理论推导与公式的演算，对高等数学要求比较高，而且还很难用一般的实验去演示。MATLAB提供了丰富的内置函数，能基本满足本课程运算和数值计算仿真需求，通过仿真波形结果帮助学生直观地观测信号波形，有利于对理论知识的理解，提高学习效率[6]。
例：已知序列：x(n)=cos(2*pi*0.24*n)+cos(2*pi*0.26*n),n=0:99，试绘制x(n)及其Fourier变换的幅值图，并用变换后的数值求解逆变换。其中采样频率为1s。
利用M语言编程并运行，可得如图2所示仿真结果图。由图2可知，信号频谱为0.24HZ与0.26HZ。
三结语
电子信息类基础课程教学仿真实践改革对应用型人才培养有着重要作用，一方面可提高学生工程素养、分析与解决问题；另一方面也可增强学生团队意识与创新意识。仿真教学是充分利用现代的多媒体技术、仿真技术以及虚拟现实等技术的一种教学模式，这种新的教学模式可为高校学生走向就业岗位提供一条捷径，学生在仿真过程中就能领悟到系统设计、工程开发流程以及某些系统的控制效果，理论联系实践且循序渐进，无形中就会提高学习的激情与学习效果。
总之，电子信息类课程仿真教学中教师要不断探索与改进教学模式，合理运用各种教学方法与手段达到培养学生动手操作能力与提高学生工程素养的目的。同时，才能让电子信息类专业培养的学生紧跟社会需求，成为高素质的综合性人才。
参考文献
[1]马娟，王良广.仿真教学在高校应用型人才培养中的实践应用[J].化工教育，2019,36(3):55-57.
[2]王学明,温建华.电子类专业基础课教学改革的探索和实践[J].高等教育研究学报,2013，(2):108．
[3]施玲玲.浅析虚拟技术在电子信息课程教学中的应用[J].无线互联科技，2017，(5):86-87.
[4]郑棣，赵琳琳.仿真软件在电子信息类专业课程教学中的应用[J].计算机教育，2010，25（22）：145-210.
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