通信專業(yè)實(shí)踐教學(xué)及仿真軟件應(yīng)用研究

張軍　陳娟

【摘 要】針對(duì)通信專業(yè)特點(diǎn)制訂實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革的總體規(guī)劃，突出仿真實(shí)驗(yàn)的重要性，并給出各種方案的實(shí)施流程。以Multisim軟件應(yīng)用于高頻電子線路實(shí)驗(yàn)為例，基于形象直觀的圖形化界面操作，簡單方便地控制和調(diào)試仿真電路，有效培養(yǎng)了學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力，全面提高了實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，為其他專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】通信專業(yè) 啟發(fā)引導(dǎo)式教學(xué) 高頻電子線路 仿真軟件

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810（2016）03-0059-02

通信產(chǎn)業(yè)在全球高速持續(xù)地發(fā)展，為了適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)人才需求的模式，在專業(yè)的建設(shè)和發(fā)展過程中，實(shí)踐教學(xué)在整個(gè)教學(xué)計(jì)劃中所占的比重越來越大。如果專業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)施短缺、落后，就會(huì)制約人才的培養(yǎng)，部分專業(yè)實(shí)驗(yàn)課如何開展是任課教師和學(xué)生面臨的難題。本文提出在現(xiàn)有的硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件下，通信專業(yè)部分相關(guān)課程可以采用Multisim仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將傳統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)和仿真實(shí)驗(yàn)有機(jī)地結(jié)合起來，使各種方式的實(shí)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)充分體現(xiàn)出來，在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)揮出實(shí)踐教學(xué)的效果。

一 實(shí)踐教學(xué)方法的總體規(guī)劃

為了保證實(shí)踐教學(xué)改革的順利實(shí)施、教學(xué)效果的有效提高，應(yīng)從課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的思路出發(fā)，從激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣入手，不斷啟發(fā)學(xué)生思考，從而達(dá)到牢固掌握理論知識(shí)和提高實(shí)踐能力的教學(xué)目的。為此，我們以教學(xué)計(jì)劃規(guī)定的培養(yǎng)目標(biāo)，設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)踐教學(xué)的總體規(guī)劃，如圖1所示。通過實(shí)施基于問題的啟發(fā)引導(dǎo)式教學(xué)，將基于Multisim的仿真實(shí)驗(yàn)和基于硬件設(shè)備的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來，以達(dá)到教學(xué)計(jì)劃規(guī)定的培養(yǎng)目標(biāo)。

1.啟發(fā)引導(dǎo)式的教學(xué)方法

“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”是現(xiàn)代教學(xué)的指導(dǎo)思想。提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性是以學(xué)生為主體的體現(xiàn)，而如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)課程的積極性則是以教師為主導(dǎo)的關(guān)鍵。啟發(fā)式教學(xué)法可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，使學(xué)生始終將注意力集中在實(shí)驗(yàn)主題上，可以取得事半功倍的效果；有利于靈活地傳授知識(shí)，開闊學(xué)生視野，使學(xué)生在理論知識(shí)基礎(chǔ)上通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)自身的創(chuàng)新能力。

在進(jìn)行新的實(shí)驗(yàn)課程時(shí)，首先提出一些能啟發(fā)學(xué)生思考和與該部分內(nèi)容相關(guān)的問題，讓學(xué)生進(jìn)行分組討論，充分發(fā)揮自身的想象力與創(chuàng)造力，鼓勵(lì)學(xué)生大膽給出自己的解決方案，然后老師分析各種方案的優(yōu)劣，選擇最優(yōu)的一種方案進(jìn)行詳細(xì)講解，最后學(xué)生再分組討論，認(rèn)識(shí)到自身思想的局限性，從而在實(shí)踐教學(xué)過程中提高創(chuàng)造能力。該教學(xué)方法的關(guān)鍵是問題設(shè)計(jì)，教師所提問題應(yīng)與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容緊密相關(guān)并且盡可能聯(lián)系實(shí)際，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外，所提問題要在學(xué)生能夠理解范圍之內(nèi)，才能夠啟發(fā)學(xué)生思考，達(dá)到預(yù)期的效果。啟發(fā)引導(dǎo)式教學(xué)流程如圖2所示。

2.基于Multisim的仿真實(shí)驗(yàn)方案

Multisim是加拿大圖像交互技術(shù)公司在EWB基礎(chǔ)上推出的電子電路仿真設(shè)計(jì)軟件，Multisim整個(gè)操作界面就像一個(gè)電子實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)，軟件提供了包括示波器、信號(hào)發(fā)生器、波特圖儀、萬用表等20余種虛擬儀器，且儀器的控制面板和操作方式都與實(shí)物相似，其測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果、波形圖形和特性曲線顯示方便而且可調(diào)，如同在真實(shí)儀器上觀察相關(guān)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入Multisim仿真軟件，不僅能夠與實(shí)驗(yàn)室中的多種傳統(tǒng)儀器互補(bǔ)長短，而且可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)成一個(gè)虛擬的仿真實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)。利用Multisim仿真軟件進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的流程，如圖3所示。

二 基于Multisim的仿真實(shí)驗(yàn)課程實(shí)例

1.Multisim在數(shù)字電子技術(shù)中的應(yīng)用

以數(shù)字電子中組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)為例，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，按照實(shí)驗(yàn)原理調(diào)用器件庫中所需要的元器件，連接好電路圖，只需要雙擊邏輯轉(zhuǎn)換儀，就可直接查看組合邏輯電路的邏輯表達(dá)式和真值表。邏輯轉(zhuǎn)換儀產(chǎn)生的邏輯表達(dá)式和真值表，如圖4所示。根據(jù)組合邏輯電路的真值表，還可以利用邏輯轉(zhuǎn)換儀的相關(guān)按鈕設(shè)計(jì)出符合條件的邏輯電路圖。

由以上分析可知，在數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可以利用Multisim軟件繪制組合邏輯電路連接圖，根據(jù)邏輯轉(zhuǎn)換儀可以直接得到邏輯表達(dá)式和真值表，而且可以通過改變各輸入量的邏輯值來觀察其對(duì)輸出量的影響，方便快捷、直觀形象。

2.Multisim在高頻電子線路中的應(yīng)用

在高頻電子線路中，小信號(hào)諧振放大器的主要特點(diǎn)是晶體管的集電極（共發(fā)射極電路）負(fù)載不是純電阻，而是由L、C組成的并聯(lián)諧振回路。調(diào)諧放大器具有較高的電壓增益和較好的選擇性，當(dāng)元器件性能合適并且結(jié)構(gòu)布局合理時(shí)，可以做到很高的工作頻段。

在Multisim工作區(qū)中建立一個(gè)單調(diào)諧回路諧振放大器仿真系統(tǒng)，將電路輸入端連接高頻信號(hào)發(fā)生器，電路輸出端連接毫伏表，選擇正常放大區(qū)的輸入電壓Ui，頻率f調(diào)節(jié)為10.7MHz，調(diào)節(jié)CT使回路諧振，讓輸出電壓幅度最大，中心頻率為回路諧振頻率f 0=10.7MHz。此時(shí)，圖5和圖6所示為諧振時(shí)和非諧振時(shí)的輸入、輸出仿真波形。

通過以上實(shí)例可以看出，將Multisim用于高頻電子線路的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，既可以把抽象的概念及理論形象化，又便于學(xué)生理解和老師講授，而且可以把實(shí)踐教學(xué)融于理論教學(xué)中，真正做到理論與實(shí)踐教學(xué)相融合，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力。

三 結(jié)束語

本文針對(duì)通信專業(yè)課程的特點(diǎn)，在實(shí)踐教學(xué)過程中對(duì)知識(shí)傳授及實(shí)驗(yàn)兩個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行改革，采用了啟發(fā)引導(dǎo)式教學(xué)以及基于Multisim的仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方法。經(jīng)實(shí)踐證明，采用啟發(fā)引導(dǎo)式教學(xué)方法能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，全面提高教學(xué)質(zhì)量；在通信專業(yè)部分實(shí)驗(yàn)課程中應(yīng)用Multisim仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，既避免了由于實(shí)驗(yàn)儀器老化、線路接觸不良和器件損壞等原因造成的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，又能完成傳統(tǒng)硬件實(shí)驗(yàn)中難以進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。因此，采取硬件實(shí)驗(yàn)與仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，充分發(fā)揮各種實(shí)驗(yàn)方式的優(yōu)勢(shì)，將有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力、開發(fā)能力和創(chuàng)新能力。

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〔責(zé)任編輯：龐遠(yuǎn)燕、汪二款〕