Multisim在電子技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用

張子硯

摘 要 為了克服傳統(tǒng)教學(xué)方法的種種弊端，本文在分析了電子技術(shù)課程間的關(guān)聯(lián)以及教學(xué)模式的相似性的基礎(chǔ)上，探討將仿真軟件Multisim引入到電子技術(shù)課程的課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及項(xiàng)目式教學(xué)中。使得電子技術(shù)課程教學(xué)更加生動(dòng)直觀、有趣，很好地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的興趣及學(xué)習(xí)積極性，提高了教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 電子技術(shù)課程 Multisim 教學(xué)效果

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.07.060

The Application of Multisim in the Teaching of

Electronic Technology Courses

ZHANG Ziyan

（School of Electronic & Communication Engineering， Guiyang University， Guiyang， Guizhou 550003）

Abstract In order to overcome the disadvantages of traditional teaching methods， this paper analyzes the relationship between electronic technology courses and the teaching modes. And try to use the simulation software Multisim in the classroom teaching， experimental teaching and project-based teaching of electronic technology courses. Make the teaching of electronic technology courses more vivid， intuitive， and interesting. It has wellinspired interest and learning enthusiasm of students， and improved the teaching effect.

Keywords Electronic Technology Courses； Multisim； teaching effect

0 引言

電路分析、模擬電子線路、數(shù)字電路、高頻電子線路等電子技術(shù)課程是電子信息科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程等電信類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。這些課程都具有理論性強(qiáng)，較抽象，實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，是學(xué)生學(xué)好后續(xù)專業(yè)課程的非常重要的基礎(chǔ)課程。而我們傳統(tǒng)的教學(xué)方式是理論教學(xué)加實(shí)踐教學(xué)，由于受空間的限制，理論與實(shí)踐的結(jié)合往往并不及時(shí)。另外，實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備大都是箱式的，電路及元件往往是給定的。學(xué)生并不能夠自由改變參數(shù)，所以教學(xué)效果往往不盡如人意。而Multisim的引入，恰好能夠解決這一問題。該軟件是一款具有強(qiáng)大的電路仿真功能的EDA仿真軟件，其界面直觀，元件庫豐富，具有17000多種元件，20多種虛擬儀器及24種電路分析功能。其仿真過程與實(shí)際操作相似，將其引入到電子技術(shù)課程的教學(xué)中，能夠有效的提高教學(xué)效果，彌補(bǔ)當(dāng)下教學(xué)存在的缺憾。

1 電子技術(shù)課程分析

（1）課程間的關(guān)聯(lián)緊密，知識(shí)點(diǎn)相互融合。電子技術(shù)的各課程都不是孤立的一門課程，與前后續(xù)課程間存在著非常緊密的關(guān)系。在這一課程體系中，以電路分析為基礎(chǔ)，模擬電路以及數(shù)字電路從處理信號(hào)的方式不同鋪開，高頻電子線路的難度最大。它們之間交相疊印，相輔相成。如圖1所示，這些知識(shí)點(diǎn)之間相互滲透，所以在教學(xué)中也應(yīng)相互扶持，且不可各自為政。

（2）各課程的教學(xué)模式相似。電路分析基礎(chǔ)、模擬電子線路、數(shù)字電路和高頻電子線路的教學(xué)模式相似，都需要理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和仿真教學(xué)。如圖2所示，仿真教學(xué)主要培養(yǎng)學(xué)生能夠有一定的電路設(shè)計(jì)能力和分析能力，深化對(duì)理論及實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的理解。

若各課任老師之間溝通協(xié)調(diào)，采用相同的教學(xué)軟件，有助于學(xué)生對(duì)整個(gè)知識(shí)體系的掌握，減輕學(xué)生在后續(xù)課程中的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。而且將同一種軟件貫穿與幾門課程中，使學(xué)生對(duì)軟件的應(yīng)用也會(huì)更加熟悉，得心應(yīng)手，對(duì)于將來的畢業(yè)設(shè)計(jì)及畢業(yè)后從事相關(guān)工作也會(huì)有一定的幫助，Multisim堪當(dāng)此重任。

2 Multisim在理論課堂中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的理論課堂教學(xué)是教師通過板書結(jié)合多媒體講授理論知識(shí)。在電子線路的課程中，有許多定理及公式，往往在講授時(shí)學(xué)生聽起來很吃力，理解不到位。甚至有些學(xué)生出現(xiàn)畏難情緒而放棄學(xué)習(xí)。如果用Multisim軟件作為教學(xué)輔助工具，教師可以事先設(shè)計(jì)好電路，并根據(jù)需要靈活地改變電路的各種參量，在課堂上向?qū)W生演示。引導(dǎo)他們主動(dòng)學(xué)習(xí)，授以學(xué)生思維方式和方法，幫助學(xué)生理解和掌握知識(shí)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果也會(huì)得到很大的提高。例如我們?cè)谥v授二極管的伏安特性以及單向?qū)ㄐ詴r(shí)，傳統(tǒng)的方法就是根據(jù)教材上提供的伏安特性曲線，結(jié)合二極管的結(jié)構(gòu)來講解，課堂比較乏味。我們可以利用Multisim在上課的過程中通過IV分析儀讓學(xué)生來觀察二極管的正向及反向特性，如圖3、圖4所示。在此基礎(chǔ)上給學(xué)生解釋這樣的特性的物理依據(jù)，從而讓學(xué)生加深理解。在講到單向?qū)ㄐ詴r(shí)，我們也在課堂上搭接一個(gè)由二極管構(gòu)成的簡(jiǎn)單回路，通過示波器來觀察信號(hào)源及二極管上的電量的情況（如圖5），再讓學(xué)生進(jìn)行討論。最后結(jié)合理論知識(shí)做出解釋。通過這樣的方式使得理論課堂教學(xué)不再那么枯燥，教學(xué)內(nèi)容不再晦澀難懂，更好地激發(fā)學(xué)生的興趣及討論的熱情，活躍課堂氣氛，提高教學(xué)效果。

3 Multisim在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是電子技術(shù)課程的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，無論是哪一門課程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)都占了相當(dāng)大的比重。通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備可以讓學(xué)生實(shí)地操作，但是也有一些局限性，如元件的參數(shù)改變不靈活，電路的調(diào)整呆板，學(xué)時(shí)不夠等。Multisim軟件的引入就會(huì)很好的解決這些問題，可解決內(nèi)容膨脹與學(xué)時(shí)減少的矛盾；彌補(bǔ)實(shí)物實(shí)驗(yàn)參數(shù)改變不靈活，不易觀察一些現(xiàn)象的缺憾；可擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)的深度與廣度，讓學(xué)生進(jìn)行方案設(shè)計(jì)—軟件仿真—電路設(shè)計(jì)與制作—系統(tǒng)調(diào)試；打破了時(shí)間和空間的限制，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，增強(qiáng)分析問題和解決問題的能力；可以讓學(xué)生掌握一種電路仿真軟件，為電路分析設(shè)計(jì)提供新的分析方法，有利于開展探索型、研究型實(shí)驗(yàn)。

例如在RC文氏電橋振蕩器實(shí)驗(yàn)中，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，學(xué)生接好電路通電后，用示波器去觀察波形。由于起振及穩(wěn)幅的過程非常短，學(xué)生在實(shí)物實(shí)驗(yàn)中觀察不到這一過程，很多學(xué)生對(duì)這一過程不能很好的理解。但是通過Multisim的引入，我們可以讓學(xué)生在軟件上畫出電路，如圖6所示，并且用軟件中的示波器去觀察電路地輸出波形，看到的波形如圖7所示，從圖中我們可以很清楚地看到起振及穩(wěn)幅的過程，剛剛開始的時(shí)候信號(hào)非常地弱，經(jīng)過一段時(shí)間慢慢變強(qiáng)，但是強(qiáng)到一定的幅度后就穩(wěn)定下來不再變化。這一波形圖很好地彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)室中的不足，能夠讓學(xué)生更好地理解振蕩器的工作原理。當(dāng)然，學(xué)生也可以在軟件上靈活改變?cè)膮?shù)，來觀察對(duì)電路造成的影響，啟發(fā)更深的思考。

4 Multisim在項(xiàng)目式教學(xué)中的應(yīng)用

由于電子技術(shù)課程都是實(shí)踐性非常強(qiáng)的，所以項(xiàng)目式教學(xué)是電子技術(shù)課程教學(xué)中的一個(gè)非常有效的教學(xué)手段。所謂項(xiàng)目式教學(xué)就是根據(jù)學(xué)生所學(xué)的內(nèi)容，給學(xué)生布置一個(gè)任務(wù)，讓他們2～3人一組去完成，最后寫出設(shè)計(jì)報(bào)告。從而提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。如在電子技術(shù)課程中學(xué)完交流電路的相量法后可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)移相器或電容電感測(cè)量?jī)x，在數(shù)字電路中可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)八人搶答器、藥片裝瓶系統(tǒng)等。電子技術(shù)課程中的每一部分都可以布置相應(yīng)的小項(xiàng)目。而這些項(xiàng)目要制作實(shí)物，由于受到場(chǎng)地、元器件等的限制，很難實(shí)現(xiàn)。但是如果用Multisim來完成就比較容易，學(xué)生在軟件上設(shè)計(jì)仿真，能夠看到所設(shè)計(jì)的電路的基本性能，還可以靈活調(diào)整元件參數(shù)，讓所設(shè)計(jì)的電路達(dá)到所要求的技術(shù)指標(biāo)。很好的彌補(bǔ)了實(shí)物制作的缺憾。如低年級(jí)的學(xué)生在學(xué)習(xí)電路分析的過程中去設(shè)計(jì)一個(gè)移相器，完成90度的相移。如圖8、9所示，利用RC電路來完成，通過雙蹤示波器來觀察輸入輸出的波形，可以看到輸出與輸入相比有個(gè)90度的相移。

5 結(jié)論

電子技術(shù)課程的教學(xué)方法及手段的提高是一個(gè)不斷探索的過程，通過仿真軟件Multisim在課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和項(xiàng)目式教學(xué)等環(huán)節(jié)中的引入，能夠使抽象問題變得直觀、生動(dòng)，能夠給學(xué)生更多的觀察電路、設(shè)計(jì)電路的機(jī)會(huì)。這能夠更好地激發(fā)學(xué)生的興趣以及學(xué)習(xí)的熱情，提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，能夠有效提升課程教學(xué)效果。

項(xiàng)目基金：貴州省教育廳教改項(xiàng)目：課程群知識(shí)體系融合視角下《電路分析基礎(chǔ)》的教學(xué)改革（2017024510204）

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