基于Multisim數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究

曾凡菊　譚永前

摘 要：數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)是電子信息類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容部分較抽象，難于理解。采用Multisim仿真軟件對(duì)數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行仿真，能及時(shí)鞏固學(xué)生所學(xué)理論知識(shí)，便于學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)高質(zhì)量創(chuàng)新人才和全面提高學(xué)生綜合素質(zhì)的教育中具有不可替代的地位和作用。本文從實(shí)驗(yàn)類型和實(shí)驗(yàn)軟件、硬件方面，如何提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行了分析，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式進(jìn)行了探討。通過(guò)對(duì)數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的研究，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電子技術(shù)試驗(yàn)；Multisim；教學(xué)改革

基金項(xiàng)目：凱里學(xué)院青年課題（Z1123）

《數(shù)字電子技術(shù)》是高校電子、通信、電氣信息類本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課程，同時(shí)也是實(shí)踐性很強(qiáng)的一門(mén)課程。《數(shù)字電子技術(shù)》在整個(gè)課程設(shè)計(jì)體系中起著重要作用，為單片機(jī)原理、EDA等后續(xù)課程打下基礎(chǔ)。其培養(yǎng)目標(biāo)要求學(xué)生在掌握數(shù)字電路基本理論知識(shí)及分析設(shè)計(jì)電路的方法同時(shí)還要具備對(duì)數(shù)字電路分析、設(shè)計(jì)、維修、調(diào)試等重要實(shí)踐技能，以滿足應(yīng)用型人才的需求。針對(duì)以上的培養(yǎng)目標(biāo)，我們?cè)凇稊?shù)字電子技術(shù)》的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中引入Multisim仿真軟件，實(shí)施仿真教學(xué)。

1. Multisim 仿真軟件介紹

Multisim軟件是NI公司研發(fā)的是一款專門(mén)為用戶提供電子電路設(shè)計(jì)和測(cè)試仿真的軟件。其優(yōu)越性主要包括以下幾個(gè)方面：

1、操作界面直觀。整個(gè)操作界面就像一個(gè)電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)，繪制電路所需的元器件和仿真所需的測(cè)試儀器均可直接拖放到屏幕上，點(diǎn)擊鼠標(biāo)可用導(dǎo)線將它們連接起來(lái)，可以靈活、直觀地創(chuàng)建和修改電路。

2、元器件豐富。Multisim提供了當(dāng)前主流的應(yīng)用元件庫(kù)，種類多達(dá)17000多種元件。同時(shí)能方便地對(duì)元件各種參數(shù)進(jìn)行編輯修改，能利用模型生成器以及代碼模式創(chuàng)建模型等功能創(chuàng)建自己的元器件。

3、仿真功能強(qiáng)大。Multisim 可以對(duì)數(shù)字電路、模擬電路、數(shù)模混合電路以及射頻電路進(jìn)行仿真。

4、測(cè)試儀器豐富

Multisim提供了多種虛擬分析儀器，例如邏輯分析儀、函數(shù)發(fā)生器、波特儀、示波器等。

2. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

現(xiàn)行的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以傳統(tǒng)的硬件搭試為主，采用常規(guī)的TTL邏輯器件（如74LS系列）在數(shù)字實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行硬件連線搭接，輔之以相關(guān)的外圍電路和器件（如電平開(kāi)關(guān)、LED 燈、數(shù)碼管等），實(shí)現(xiàn)一定的數(shù)字邏輯功能。此方法的優(yōu)點(diǎn)在于學(xué)生直接面對(duì)電子器件，操作過(guò)程直觀、易懂，能很好地激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性，鍛煉動(dòng)手操作能力。缺點(diǎn)是試驗(yàn)箱容易出現(xiàn)硬件接觸不良、集成芯片容易燒壞、及導(dǎo)線損壞量大、線路復(fù)雜難以調(diào)試等一系列問(wèn)題。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操

作過(guò)程中如出現(xiàn)問(wèn)題，教師要花費(fèi)大量時(shí)間去幫助學(xué)生檢查連線錯(cuò)誤，排除一些技術(shù)上、工藝上的故障[1，2]，學(xué)生效率低下，同時(shí)，學(xué)生在操作試驗(yàn)箱的過(guò)程中損壞大量導(dǎo)線、芯片損壞、模塊壞死等問(wèn)題。占用大量的實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)，對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革勢(shì)在必行。

（1）驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，大多數(shù)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)都是指在對(duì)實(shí)驗(yàn)理論已經(jīng)理解掌握的情況下，為了驗(yàn)證這些實(shí)驗(yàn)理論的真實(shí)性而完成的。

改革實(shí)驗(yàn)方法：在學(xué)生驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)操作之前教師通過(guò)Multisim 仿真環(huán)境先對(duì)實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行仿真包括元件的選取、仿真連線、運(yùn)行、測(cè)量、調(diào)試直至獲得實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)等整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)仿真演示，同時(shí)為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)操作打下基礎(chǔ)。

（2）綜合性實(shí)驗(yàn)

綜合性實(shí)驗(yàn)其目的是培養(yǎng)學(xué)生具備《數(shù)字電子技術(shù)》知識(shí)的系統(tǒng)綜合能力和動(dòng)手能力，要求學(xué)生較好掌握驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，是學(xué)生對(duì)于前期孤立知識(shí)點(diǎn)的再一次統(tǒng)籌認(rèn)識(shí)的過(guò)程。

改革實(shí)驗(yàn)方法：采用實(shí)驗(yàn)箱和Multisim仿真軟件相結(jié)合的方法來(lái)完成，對(duì)于涉及知識(shí)點(diǎn)較少的綜合性實(shí)驗(yàn)，采用實(shí)驗(yàn)箱中的幾個(gè)模塊搭建完成，而對(duì)于涉及知識(shí)點(diǎn)較多的綜合性實(shí)驗(yàn)，采用Multisim仿真軟件來(lái)完成。

（3）設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)教師給出實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)要求，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，要求學(xué)生利用所學(xué)理論知識(shí)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)掌握的知識(shí)，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立完成操作、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

改革實(shí)驗(yàn)方法：利用Multisim仿真軟件來(lái)完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，學(xué)生簡(jiǎn)單連接所需要的模塊后，即可進(jìn)行仿真和分析。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)過(guò)程運(yùn)用了學(xué)生的創(chuàng)新性思維，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

3.實(shí)驗(yàn)考核標(biāo)準(zhǔn)

實(shí)驗(yàn)考核分為平時(shí)考核和期末考核兩個(gè)階段。

這三部分在總成績(jī)中所占的比例如下：實(shí)驗(yàn)態(tài)度5%；實(shí)驗(yàn)操作25%；實(shí)驗(yàn)報(bào)告10%

這兩部分在總成績(jī)中所占比例如下：期末實(shí)驗(yàn)抽考30%；設(shè)計(jì)作品評(píng)測(cè)30%。

4.結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用試驗(yàn)箱與Multisim仿真軟件相結(jié)合的方式進(jìn)行，克服了學(xué)生采用實(shí)驗(yàn)箱做實(shí)驗(yàn)時(shí)損壞大量導(dǎo)線、芯片、模塊等情況。采用Multisim仿真軟件有效地彌補(bǔ)了學(xué)生多，實(shí)驗(yàn)箱數(shù)量少的問(wèn)題。同時(shí)，通過(guò)Multisim仿真能及時(shí)鞏固所學(xué)理論知識(shí)。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革，對(duì)綜合、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)和實(shí)踐，讓學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解程度加深，創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力得到了鍛煉。

參考文獻(xiàn)

[1] 施建華， 王弘剛， 梁永輝， 江文杰. 關(guān)于“光學(xué)工程”學(xué)科課程建設(shè)的幾點(diǎn)思考[J]. 光學(xué)技術(shù)， 2007，33 （S1）： 309-310.

[2] 付瑞紅， 王愛(ài)冬. 信息化時(shí)代高等教育理念及課程模式的探索[J]. 教學(xué)研究. 2013，36 （2）： 8-12.

作者簡(jiǎn)介

曾凡菊（1986-），女，貴州省黃平縣人，理學(xué)碩士，講師，研究方向：功能納米材料。