使用Multisim提高電子技術的基礎課程教學質量

【摘 要】 本文通過探討和分析電子技術基礎課程的培養目標及傳統教學模式的弊端，提出了在教授過程中使用Multisim仿真軟件輔助教學的觀點，并結合教學實踐說明將Multisim用在教學中對教學質量提高的貢獻。

【關鍵詞】 電子技術； Multisim； 教學質量； EDA

【中圖分類號】G613 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2012）23-0027-01

1 電子技術的基礎課程概述

電子技術的基礎課程包括電路理論、模擬電路和數字電路三大方面內容，是高校工科電類與信息類專業的主干基礎課程，它面向自動化、電氣工程、電子、計算機等各電類專業，在教學中占有極其重要的地位。通過這些課程的學習，學生能夠獲得電子技術方面的理論、基本知識和基本技能，學生的綜合素質和創新能力會有相應提高，在基礎理論、工程實踐、運用現代化技術的創新能力等方面得到全面鍛煉，為培養能夠解決挑戰性問題的新一代工程師和學習后續課程打下堅實的基礎。

2 傳統的教學模式的弊端

傳統的此類課程的教授模式是理論+實驗：理論課以講授為主、實驗課以驗證性實驗為主。在這樣的教學模式下，大多數學生僅僅學到的理論知識、實驗儀器的基本操作方法而已。距離高校的培養目標顯然還有很大差距，以下是在教學過程中發現的幾個弊端：

單憑講授，較難的或較抽象的知識點學生接受起來比較慢；課程中復雜一些的電路圖，不論教師板書或多媒體教學都存在學生和教師的思路無法吻合的情況；驗證性實驗雖然有助于知識的理解，但學生普遍收獲甚微，有相當一部分學生只求實驗現象正確而不求如何判斷和解決問題；實驗課程經常與理論課程脫節，不是超前就是滯后；最后的考核方式往往不能全面地體現學生是否達到了課程設置的目標。

針對這五個弊端，結合教學實踐，充分利用現有的EDA仿真軟件可以很好地解決問題。

3 EDA仿真軟件Multisim簡介

EDA（Electronic Design Automation，電子設計自動化）技術提供了基于計算機和信息技術的電路系統設計方法。EDA的仿真軟件之一的Multisim，有如下特點：

3.1 Multisim是全功能電子仿真系統；是一個完整的電子系統設計工具。

3.2 具有強大的仿真分析功能和多種常用的虛擬儀表，可以進行各類實驗和仿真分析。

3.3 提供豐富的元器件，電路原理圖的繪制非常方便，易于掌握。

4 Multisim在教學過程中的使用

4.1 使復雜、抽象的內容形象化。 講課過程中，遇到復雜、抽象的內容都需要教師反復講解來啟發學生的思維，但依舊難以讓每個學生都可以很快地想象并理解其原理，更不用說舉一反三了。如果在課堂上演示事先搭建好的Multisim電路，就可以在短時間內讓學生通過仿真現象和結果來掌握知識。

例如數字電路中的移位寄存器功能擴展，用移位寄存器（74LS190）和（74LS47）配合實現十進制計數器（見圖1）。在傳統的教學模式中，這個知識點需要學生有很強的想象能力才能完全明白其原理。但用Multisim把整個計數過程仿真出來，在需要了解中間過程的地方可以用指示燈或波形來展現，對學生的理解就非常有幫助了。

4.2 驗證理論知識的實時性。 對于課程中的定律、元器件的動態/靜態參數以及器件的邏輯功能，是傳統教學模式實驗課的主要內容，但無法做到學習和驗證的實時性，學生在實驗課時對要驗證的理論知識比較模糊，使得實驗課花在講理論的時間比動手時間更長。而采用Multisim仿真，可以每個知識點配以相應的仿真電路，在理論課堂上就把驗證性內容完成，學生在第一時間得到理論知識的感性經驗。從而省去實驗課花在驗證實驗的時間。

例如電路理論課程中的基爾霍夫電壓定律（閉合回路的電壓之和為零），其Multisim仿真如圖2所示。從萬用表顯示的三個電阻上的電壓之和與電源電壓大小相等符號相反，就可以很直觀地對該定律進行驗證，原來花1學時來驗證的內容只需要教師在上課時點點鼠標就能夠實現。從而可以把更多的實驗課時間留給學生進行知識應用和創新拓展。

圖1 用移位寄存器實現十進制計數器的電路圖 圖2 驗證基爾霍夫電壓定律的仿真電路 4.3 培養學生的創新實踐能力和分析、解決問題能力。 學生對理論知識的學習，其最終的目的就是把理論運用到實踐中。對大學生而言，實踐更多的是利用理論知識在已有的電路或產品基礎上進行改進和創新，并在此過程中學會如何分析電路和實驗過程中的問題進而解決問題。

結合Multisim，在理論課上已經完成了驗證性實驗，實驗課就可以安排一些有難度、需要學生靈活運用已學知識的實踐內容，甚至針對學生的實踐能力不同給以不同程度的要求。

另外，Multisim在實驗課上也是個好助手。學生可以在電腦上按要求設計并繪制電路原理圖，進行仿真，結果如預期時再到實驗室將原理圖變成真實的電路。這樣，即節省了實驗時由于操作錯誤或失誤引起的材料損耗，又可以省去反復搭建電路的麻煩，還可以更容易找到錯誤的源頭并進行分析和解決。

5 總結

隨著計算機技術和電子技術的發展，傳統的授課方式漸漸無法達到高等院校人才培養目標所制定的效果。本文以電子技術的基礎課程為例，探討了傳統教學模式的缺陷和如何使用Multisim仿真軟件來彌補這些缺陷。在電類專業的授課中引入EDA技術將是課程發展和人才培養的一大趨勢，本文謹在此拋磚引玉。

參考文獻

[1]John F Wakerly. 數字設計——原理與實踐（影印版）[M].北京：高等教育出版社，2001（3）.

[2]袁良范，馬幼鳴.簡明電路分析[M].第一版.北京：北京理工大學出版社，2003年8月.

[3]楊頌華，初秀琴，張秀芳，沈艷娜.電子線路EDA仿真技術[M].第一版.西安：西安交通大學出版社，2008年2月.

[4]董興文，王明生，宋暖.應用EDA技術培養學生創新能力[J].黑龍江科技信息，文化教育，187.

[5]黃培根，任清褒.Multisim 10計算機虛擬仿真實驗室[M].第一版.北京：電子工業出版社，2008年8月.

[6]趙嵐蔚. 獨立學院學生學習心理探究[J].重慶教育學院學報，2007，20（1）：116-118.