Multisim仿真軟件在電子類課程教學(xué)改革中的應(yīng)用與實(shí)踐

李 媛

(商丘師范學(xué)院 電子電氣工程學(xué)院，河南 商丘 476000)

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Multisim仿真軟件在電子類課程教學(xué)改革中的應(yīng)用與實(shí)踐

李 媛

(商丘師范學(xué)院 電子電氣工程學(xué)院，河南 商丘 476000)

針對(duì)我院工科專業(yè)專業(yè)課教學(xué)中普遍存在的問(wèn)題，將Multisim仿真軟件引入到課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，并提出該軟件與各主干課程的有機(jī)結(jié)合的指導(dǎo)思想，闡述了以電路課程為起點(diǎn)，在我校電子類專業(yè)教學(xué)改革中推行仿真軟件進(jìn)課堂的教學(xué)模式，并對(duì)教學(xué)方法、教學(xué)手段及考核方式進(jìn)行教學(xué)改革，取得了良好效果.

Multisim；仿真；教學(xué)改革；電路

0 引 言

我院電子類專業(yè)是我校應(yīng)用型技術(shù)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重點(diǎn)專業(yè)之一，如何能夠做到正確轉(zhuǎn)型，如何吸引學(xué)生自主學(xué)習(xí)進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)是亟待解決的問(wèn)題.目前教學(xué)中存在的問(wèn)題：理論課程教學(xué)只是對(duì)一些脫離實(shí)際的電路模型進(jìn)行各種分析方法的傳授，理論完全脫離實(shí)際，導(dǎo)致學(xué)生不能主動(dòng)學(xué)習(xí)，產(chǎn)生厭學(xué)情緒；而實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍存在的問(wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)儀器有限，不能做到讓學(xué)生獨(dú)立操作，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中被動(dòng)參與，實(shí)驗(yàn)效果不理想，動(dòng)手能力得不到提高；(2)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的預(yù)習(xí)、數(shù)據(jù)處理、問(wèn)題思考只是機(jī)械的照搬照抄.針對(duì)存在的問(wèn)題，將課程教學(xué)環(huán)節(jié)分為三部分：理論教學(xué)、仿真教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，這三部分要環(huán)環(huán)相扣，仿真教學(xué)需要與理論和實(shí)踐課程進(jìn)行合適的融合，而不是孤立的存在.經(jīng)過(guò)教學(xué)改革實(shí)踐探索，總結(jié)出以電路為起點(diǎn)，把Multisim仿真軟件循序漸進(jìn)地貫徹到電類專業(yè)相關(guān)的基礎(chǔ)和專業(yè)課程中.

1 Multisim簡(jiǎn)介

Multisim是加拿大IIT公司推出的電子線路仿真軟件EWB的升級(jí)版，它把電路圖的創(chuàng)建、電路的測(cè)試分析和仿真結(jié)果等內(nèi)容集成在一個(gè)電路窗口中.Multisim的元件庫(kù)提供了數(shù)千種類型的元器件，其中的虛擬元器件可根據(jù)需要任意修改元件參數(shù)，用戶甚至還可以創(chuàng)建新元件.Multisim還提供了眾多的虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器、電壓表、電流表、安捷倫儀器等，其功能與實(shí)際儀表相同，可以方便地進(jìn)行電路的仿真測(cè)試分析.Multisim的電路功能十分強(qiáng)大，能進(jìn)行直流工作點(diǎn)分析、交流分析、傅里葉分析、噪聲分析等多種分析[1,2].

2 Multisim仿真軟件與課堂理論教學(xué)的融合

電子類專業(yè)所接觸的第一門專業(yè)課是電路分析課程，目前商丘師范學(xué)院物理與電氣信息學(xué)院所有工科專業(yè)都使用的是高等教育出版社邱關(guān)源的《電路》第5版教材，該教材主要側(cè)重理想電路各種模型的電路分析與求解，沒(méi)有涉及實(shí)際器件的建模背景和具體的電子元件[3]，這使得學(xué)生在學(xué)習(xí)電路分析方法后無(wú)法應(yīng)用到實(shí)際的電路中，導(dǎo)致理論和實(shí)踐的嚴(yán)重脫節(jié)，因此，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高.為了解決該問(wèn)題，在理論課堂引入Multisim軟件，將比較難理解的內(nèi)容與Multisim軟件有機(jī)結(jié)合起來(lái)，并嚴(yán)格按照電路課程章節(jié)的順序設(shè)計(jì)具體電路教學(xué)案例，參見(jiàn)表1.通過(guò)Multisim軟件與理論課程的融合，讓學(xué)生在課堂上感受虛擬環(huán)境學(xué)習(xí)帶來(lái)的直觀感，通過(guò)課上演示，課下練習(xí)的環(huán)節(jié)，學(xué)生參與課堂的積極性有所提高，討論的過(guò)程不再枯燥，教學(xué)效果良好.

表1 電路課程各章節(jié)與Multisim軟件仿真結(jié)合安排表

Multisim仿真軟件與教學(xué)融入的過(guò)程要注意：在電路課程中引入Multisim軟件仿真要適度，通過(guò)對(duì)電路的仿真，主要是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和對(duì)抽象內(nèi)容的理解，以免過(guò)度使用，適得其反[4].編寫一本供學(xué)生自學(xué)的電子版指導(dǎo)手冊(cè)，精選一些實(shí)例進(jìn)行仿真，方便學(xué)生自學(xué).比如后續(xù)的專業(yè)課模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)、高頻電子線路等專業(yè)課程中[5]，引入Multisim進(jìn)行案例教學(xué)，將復(fù)雜電路通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)仿真通過(guò)虛擬儀器直觀展示給學(xué)生，而學(xué)生自己也能利用仿真軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)，例如：低頻功率放大器、高頻功率放大器、搶答器、數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)等，通過(guò)仿真修改直到滿足設(shè)計(jì)要求后，可以使用Protel軟件進(jìn)行畫圖制版，做出簡(jiǎn)單的實(shí)際的小型設(shè)計(jì)電路，讓學(xué)生能感受到設(shè)計(jì)電路的成就感，才會(huì)對(duì)專業(yè)課學(xué)習(xí)提高興趣，增強(qiáng)參與課堂學(xué)習(xí)的主動(dòng)性.在教學(xué)實(shí)踐中能充分重視后續(xù)專業(yè)課程老師和高年級(jí)學(xué)生的反饋意見(jiàn)，及時(shí)調(diào)整Multisim與課堂教學(xué)的結(jié)合案例.

3 Multiism仿真軟件與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的融合

3.1 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)存在的必要性

電路實(shí)驗(yàn)是學(xué)生接觸的第一門專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，由于學(xué)生沒(méi)有任何的基礎(chǔ)，不能正確識(shí)別基本元器件，而我院的電路實(shí)驗(yàn)儀器把元器件嵌入在實(shí)驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部，也看不到實(shí)際器件，不利于實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展.所以必須讓學(xué)生首先認(rèn)識(shí)基本的電路元器件、測(cè)量?jī)x器，通過(guò)測(cè)量能夠熟練掌握基本元器件的特性，然后在進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)時(shí)才能做到靈活應(yīng)用.而驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的目的是為了讓學(xué)生能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析去掌握如何發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，總結(jié)規(guī)律，掌握基本的實(shí)驗(yàn)方法和技能.通過(guò)驗(yàn)證性熟悉實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)x器的正確使用方法，掌握扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)技能和技巧，也養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，為后續(xù)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展奠定基礎(chǔ).

3.2 Multisim仿真輔助實(shí)驗(yàn)分析提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性

受儀器設(shè)備的限制，實(shí)驗(yàn)課程中一些無(wú)法實(shí)際演示的故障實(shí)驗(yàn)、或者需要高級(jí)的實(shí)驗(yàn)儀器才能進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)都可以通過(guò)Multisim仿真實(shí)現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣.當(dāng)學(xué)生具有一定的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力后，可以安排一些設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐[6].但是，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)難度不要過(guò)高，要給出設(shè)計(jì)的具體要求，簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)原理與思路，以讓學(xué)生通過(guò)查找資料和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)能夠設(shè)計(jì)出來(lái)為目的，避免太難打擊學(xué)生的積極性.在設(shè)計(jì)電路過(guò)程中，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)器材和場(chǎng)所，安排專門的實(shí)驗(yàn)室管理人員管理開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)Multisim軟件仿真提前排除故障并合理利用開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)過(guò)教師適當(dāng)引導(dǎo)，基本能獨(dú)立完成設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)任務(wù).

4 教學(xué)手段、方法、考核方式的改革實(shí)踐

Multisim仿真軟件融入課堂的過(guò)程也要注意教學(xué)方法改革，教學(xué)中采用案例教學(xué)、實(shí)物教學(xué)、仿真教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合，將新技術(shù)、新方法融入課堂，而將作業(yè)、答疑、討論等環(huán)節(jié)通過(guò)新技術(shù)如QQ、微信等網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行交流，從而解決學(xué)生有疑問(wèn)無(wú)法跟老師及時(shí)交流的問(wèn)題，通過(guò)信息交流，促進(jìn)學(xué)生對(duì)思考題的探索精神.此外教學(xué)手段也要改變，在專業(yè)課堂教學(xué)中，通過(guò)工程實(shí)例引入所講的內(nèi)容，將理論聯(lián)系實(shí)際工程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并采用多媒體和Multisim軟件講解具有動(dòng)態(tài)過(guò)程的知識(shí)點(diǎn)并擴(kuò)充知識(shí)面，將傳統(tǒng)教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)、多媒體有機(jī)結(jié)合，提高了教學(xué)效果.教學(xué)手段和方法的改革必然導(dǎo)致考核方式的改革，以往的考核方式單一，主要以試卷成績(jī)考核學(xué)習(xí)效果，學(xué)生積極性不高.改革后考試成績(jī)分為2大部分，期末考試50分，平時(shí)成績(jī)50分，要求完成實(shí)際的電路小制作，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的電路功能，才能得到較高的平時(shí)成績(jī)；而期末考試主要對(duì)電路分析方法進(jìn)行考查，檢測(cè)學(xué)生對(duì)課程的掌握程度.考核制度的改革引起了學(xué)生的高度重視，在平時(shí)通過(guò)仿真去完成一些有趣的小設(shè)計(jì)，更好地掌握扎實(shí)的專業(yè)基本技能.

5 結(jié) 語(yǔ)

Multisim仿真軟件在電子類課程教學(xué)改革中的應(yīng)用與實(shí)踐順應(yīng)我校應(yīng)用性轉(zhuǎn)型發(fā)展的大趨勢(shì)，通過(guò)仿真教學(xué)融入課堂，改變教學(xué)方法和手段及考核方式，引導(dǎo)學(xué)生在課后能自己去分析更多復(fù)雜的電路，通過(guò)對(duì)虛擬儀器的熟練使用，提高自身的自學(xué)能力，增強(qiáng)解決問(wèn)題的能力，激發(fā)對(duì)所學(xué)專業(yè)的興趣，彌補(bǔ)受實(shí)驗(yàn)設(shè)施的限制無(wú)法進(jìn)行一些科學(xué)探索的遺憾，提升學(xué)生的科學(xué)探索樂(lè)趣.

[1]常華，袁剛，常敏嘉.仿真軟件教程：Multisim和Matlab[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.

[2]熊偉，候傳教.Multisim電路的設(shè)計(jì)及其仿真應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

[3]邱關(guān)源.電路(第5版)[M].北京：高等教育出版社，2006.

[4]王馨梅，李芳，候浩錄，等.以電路課程為起點(diǎn)仿真能力三年一貫制培[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2014,36(01)：7-8.

[5]周飛紅.應(yīng)用型本科《電路》課程教學(xué)改革探討[J].創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)教育，2013，4(05)：84-85.

[6]楊曉邦，張素妍.電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐[J].科技信息，2013，17:205-206.

[7]孫曉艷，黃萍.基于Multisim的電子電路課堂教學(xué)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2006,24:142-143.

[8]盧明璽，張淑玲.Multisim仿真軟件在三相交流電路實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用技術(shù)，2010,34(6)：9867-9868.

[責(zé)任編輯：徐明忠]

Multisim simulation software in the application and practice of electronic teaching reform

LI Yuan

(School of Electrical and Electronic Engineering, Shangqiu Normal University, Shangqiu 476000, China)

In view of the problem of our engineering specialty course teaching in common problem, Multisim simulation software is used for the classroom teaching and experimental teaching.A kind of method is presented to combine the software and some main courses in the paper, it expounds the circuit as a starting point, and simulation software is applied in the classroom in the teaching reform in our school electrical engineering implementation.In addition, the teaching methods, teaching means and evaluation method for the teaching reform are in progress, and better effect is received.

Multisim;simulation;teaching reform;circuit

2016-07-28；

2016-08-15

商丘師范學(xué)院2014年校級(jí)教學(xué)改革項(xiàng)目(2014jgxm38)“Multisim仿真軟件在電子類課程教學(xué)改革中的應(yīng)用與實(shí)踐”

李媛(1983—)，女，河南洛陽(yáng)人，商丘師范學(xué)院講師，碩士，主要從事嵌入式技術(shù)的研究.

TP391

A

1672-3600(2017)03-0100-03