Multisim10在數(shù)字電路項(xiàng)目教學(xué)中的應(yīng)用

【摘要】在數(shù)字電路教學(xué)中應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)法，能夠使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)加以深化理解、融會(huì)貫通，獲得綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)能夠有效地激發(fā)主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情。將仿真軟件Multisim10引入項(xiàng)目教學(xué)過程中，可以提高電路設(shè)計(jì)的效率和準(zhǔn)確性。

【關(guān)鍵詞】Multisim10；數(shù)字電路；項(xiàng)目教學(xué)

一、引言

《數(shù)字電路》是高校電子信息類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，隨著集成電路制造技術(shù)的迅速發(fā)展，中、大規(guī)模和超大規(guī)模數(shù)字集成電路在各個(gè)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，它已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)大推力，這對(duì)相關(guān)專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)提出了更高的要求。因此，在實(shí)際教學(xué)過程中，不宜采用傳統(tǒng)教學(xué)方式，應(yīng)該嘗試一種新的教學(xué)方法，我們?cè)趯?duì)傳統(tǒng)的數(shù)字電路教學(xué)進(jìn)行了深入的分析、研究之后，在數(shù)字電路教學(xué)中引入了德國(guó)“以培養(yǎng)關(guān)鍵能力為核心”的項(xiàng)目教學(xué)法。在項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施過程中，輔以仿真軟件Multisim10，通過計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的輔助設(shè)計(jì)計(jì)算能力，提高電路設(shè)計(jì)的效率和準(zhǔn)確性；通過仿真，學(xué)生可以根據(jù)需要任意調(diào)整所設(shè)計(jì)電路的各項(xiàng)參數(shù)，極大的提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

二、項(xiàng)目教學(xué)法在數(shù)字電路課程中的應(yīng)用

項(xiàng)目教學(xué)法萌芽于歐洲的勞動(dòng)教育思想，最早的雛形是18世紀(jì)歐洲的工讀教育和19世紀(jì)美國(guó)的合作教育，經(jīng)過發(fā)展到20世紀(jì)中后期逐漸趨于完善，并成為一種重要的理論思潮。2003年7月德國(guó)聯(lián)邦職教所制定以行動(dòng)為導(dǎo)向的項(xiàng)目教學(xué)法，其特點(diǎn)是把整個(gè)學(xué)習(xí)過程分解為一個(gè)個(gè)具體的工程或事件，設(shè)計(jì)出一個(gè)個(gè)項(xiàng)目教學(xué)方案，按行動(dòng)回路設(shè)計(jì)教學(xué)思路，不僅傳授給學(xué)生理論知識(shí)和操作技能，更重要的是培養(yǎng)他們的職業(yè)能力。

《數(shù)字電路》的主要知識(shí)點(diǎn)包括：組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路、555定時(shí)器極其所構(gòu)成的電路、A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器等[1]，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，數(shù)字電路課程都是按照上述知識(shí)點(diǎn)授課，這樣的授課體系由于目標(biāo)不明確，學(xué)生普遍反映數(shù)字電路課程內(nèi)容龐雜、頭緒紛亂、枯燥無味、無所適從，因此在學(xué)習(xí)過程中容易喪失興趣與信心。而在項(xiàng)目教學(xué)中，我們結(jié)合數(shù)字電路課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，將整門課程圍繞項(xiàng)目展開，根據(jù)項(xiàng)目的開發(fā)過程來安排授課內(nèi)容，將數(shù)字電路的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)拆開，插入到項(xiàng)目的開發(fā)過程中，引導(dǎo)學(xué)生邊做邊學(xué)，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)理論知識(shí)。教師不再把知識(shí)技能的傳遞作為教育的唯一目標(biāo)，或者說不是簡(jiǎn)單地讓學(xué)生按照教師的安排和講授去得到一個(gè)結(jié)果，而是在教師的指導(dǎo)下，讓學(xué)生邊做邊學(xué)，把看到的、聽到的、手上做的結(jié)合起來，通過在數(shù)字電路課程中采用項(xiàng)目教學(xué)法有效地建立起課堂與生產(chǎn)實(shí)踐之間的聯(lián)系。我們?cè)谠O(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí)，力求教學(xué)過程模擬真實(shí)的工作過程，體現(xiàn)項(xiàng)目教學(xué)法整個(gè)過程的真實(shí)性，從而使學(xué)生的學(xué)習(xí)更有針對(duì)性和實(shí)用性。以組合邏輯電路的學(xué)習(xí)為例，我們針對(duì)知識(shí)點(diǎn)和學(xué)生實(shí)際情況提出兩個(gè)項(xiàng)目：項(xiàng)目一、三人表決器的設(shè)計(jì)與制作；項(xiàng)目二、搶答器的設(shè)計(jì)與制作。項(xiàng)目一比項(xiàng)目二容易，涉及的知識(shí)點(diǎn)較少，用到學(xué)生原有的知識(shí)較多，便于學(xué)生接受。項(xiàng)目一的主要作用是引入數(shù)字電路，讓學(xué)生對(duì)數(shù)字電路有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)和了解，熟悉數(shù)字電路的分析、設(shè)計(jì)和制作步驟，為項(xiàng)目二的進(jìn)行打下基礎(chǔ)；項(xiàng)目二則是一個(gè)綜合的組合邏輯電路實(shí)例，擴(kuò)寬了知識(shí)面和項(xiàng)目深度。當(dāng)然，我們還可根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況拓展其他相關(guān)的一些項(xiàng)目。學(xué)生在項(xiàng)目產(chǎn)品的制作過程中，通過自行設(shè)計(jì)電路，安裝，調(diào)試電路，提高運(yùn)用理論解決實(shí)際問題的能力，使每個(gè)成員專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能、工作能力和團(tuán)隊(duì)精神得到提高和發(fā)揮，因此在數(shù)字電路課程中實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法可以更好地完成高職院校的培養(yǎng)目標(biāo)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和專業(yè)技能。

三、Multisim10軟件介紹

Muhisim10軟件是一種專門用于電子電路設(shè)計(jì)與仿真的軟件，以Windows為操作平臺(tái)，具有豐富的元件型，可以進(jìn)行電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入，能夠完成仿真和分析功能，適用于模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)[2]。

Multisim10具有以下特點(diǎn)：系統(tǒng)高度集成，界面直觀，操作方便；支持模擬電路、數(shù)字電路以及模擬/數(shù)字混合電路的設(shè)計(jì)仿真；電路分析手段完備；提供多種輸入/輸出接口。

四、Multisim10在數(shù)字電路項(xiàng)目式教學(xué)中的應(yīng)用

針對(duì)高職學(xué)生基礎(chǔ)薄弱的特點(diǎn)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)教學(xué)項(xiàng)目的時(shí)候遵循由簡(jiǎn)到繁、由易到難的原則，通過分析課程知識(shí)和操作技能的要求，并結(jié)合學(xué)情，確立最合適的項(xiàng)目。在初學(xué)時(shí)可以用一些比較簡(jiǎn)單的項(xiàng)目，隨著學(xué)習(xí)的深入，逐步增加項(xiàng)目的復(fù)雜度，在保持學(xué)生的自信心的基礎(chǔ)上，激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲。應(yīng)用Multisim10軟件可以經(jīng)濟(jì)方便的進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)，很好的支持了數(shù)字電路項(xiàng)目式教學(xué)。

下面以“四人智力競(jìng)賽搶答器電路的設(shè)計(jì)”為例，介紹在Multisim10軟件中如何完成數(shù)字電路項(xiàng)目。

1.下達(dá)項(xiàng)目教學(xué)任務(wù)

設(shè)計(jì)一個(gè)四人智力競(jìng)賽搶答器電路，要求智力競(jìng)賽搶答器電路能識(shí)別出4位數(shù)據(jù)中的第一位到來的數(shù)據(jù)，而對(duì)隨后到來的其它數(shù)據(jù)不再作出響應(yīng)，至于哪一位數(shù)據(jù)到來，通過LED指示。

2.學(xué)生通過查資料、自學(xué)、相互討論、合作協(xié)調(diào)，完成

（1）四人智力競(jìng)賽搶答器電路設(shè)計(jì)；

（2）Multism10仿真，驗(yàn)證設(shè)計(jì)電路的正確性。

在項(xiàng)目的實(shí)施過程中，教師一定要把握好指導(dǎo)的尺度，更多地放開手讓學(xué)生成為項(xiàng)目完成的主體，這樣能充分鍛煉學(xué)生的發(fā)散思維，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力，并指導(dǎo)學(xué)生對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行拓展和延伸。

圖1是學(xué)生設(shè)計(jì)的四人智力競(jìng)賽搶答器電路，通過此仿真電路優(yōu)化了電路結(jié)構(gòu)，形象地模擬四人搶答，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情高漲，效果良好。通過實(shí)際電路的焊接調(diào)試，培養(yǎng)了學(xué)生的操作技能。整個(gè)過程培養(yǎng)了學(xué)生從理論到實(shí)際、理論聯(lián)系實(shí)際的能力，實(shí)現(xiàn)了理論實(shí)踐一體化的教學(xué)目標(biāo).充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，大大提高了學(xué)生的動(dòng)手能力。

總之，通過Multisim10仿真，學(xué)生不僅明白了設(shè)計(jì)方法，更清楚了數(shù)字電路的功能，加深了對(duì)理論的理解，建立起動(dòng)態(tài)、形象、直觀的感性認(rèn)識(shí)；所以，在項(xiàng)目實(shí)施過程中要求學(xué)生設(shè)計(jì)好電路之后，使用仿真軟件進(jìn)行電路仿真、調(diào)試，優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)，可以以得出最佳、最優(yōu)的電路設(shè)計(jì)方案。

參考文獻(xiàn)

[1]劉勇.數(shù)字電路（第二版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2013.

[2]王冠華.Multisim10電路設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版牡，2008.