Multisim仿真軟件在電工電子基礎(chǔ)課教學(xué)中的應(yīng)用

王紹偉

在多年從事技校的電工電子專業(yè)的教學(xué)過(guò)程中，面對(duì)的學(xué)生們的基礎(chǔ)理論知識(shí)普遍不高。很多時(shí)候花費(fèi)很多時(shí)間去講解理論，卻往往得不到預(yù)想的效果。如何提高教學(xué)質(zhì)量、提升課堂效率，是擺在我們職業(yè)教育工作者面前的一個(gè)重要的教學(xué)難題。

隨著社會(huì)不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)在學(xué)習(xí)、生活和工作中的應(yīng)用越來(lái)越多。學(xué)生們對(duì)計(jì)算機(jī)的興趣越來(lái)越濃。我們可以借助計(jì)算機(jī)電子仿真軟件來(lái)豐富教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合傳統(tǒng)的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)教學(xué)，在電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)中引入Multisim仿真軟件，可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行復(fù)雜電子線路設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，有利于提高學(xué)習(xí)效率，同時(shí)對(duì)傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)教學(xué)的不足起到一定的補(bǔ)充作用。隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，新器件、新電路不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室的條件已無(wú)法滿足各種電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試要求，在一定程度上影響了電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)效果，也影響了學(xué)生的創(chuàng)新能力。在電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)中引入Multisim仿真軟件就可以很好的解決這一問(wèn)題。

一、Multisim的簡(jiǎn)介

Multisim軟件是一款用于電路設(shè)計(jì)和仿真的EDA工具軟件，其界面直觀，操作方便，元器件和儀器的圖形與實(shí)物外形十分接近，且儀器的操作開(kāi)關(guān)、按鍵也與實(shí)物極為相似。它有所見(jiàn)即所得的設(shè)計(jì)環(huán)境；互動(dòng)式的仿真界面；動(dòng)態(tài)顯示元件；具有3D效果的仿真電路；虛擬儀表；分析功能與圖形顯示窗口等等。Multisim適用于模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、PLC等電類課程。

二、Multisim軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

1.形象直觀，提升課堂效率

在電工電子的基礎(chǔ)課程中，可以要求學(xué)生對(duì)章節(jié)中的電路圖在multisim軟件中進(jìn)行繪制，并進(jìn)行仿真運(yùn)行。可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)章節(jié)中概念和公式的理解，而且還可以仿真一些在現(xiàn)實(shí)中不能實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)。

例如在講解歐姆定律時(shí)，可以通過(guò)multisim軟件對(duì)歐姆定律進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí)知道電流表和電壓表的正確連接方法，以及電路在發(fā)生短路和斷路時(shí)的電路特點(diǎn)。

正確的連接方法是電流表串聯(lián)在電路中，電壓表并聯(lián)在電阻的兩端。而且正負(fù)極要對(duì)應(yīng)電源的正負(fù)極。

如果電流表和電壓表的正負(fù)極接反，在實(shí)際測(cè)量的時(shí)候指針會(huì)反偏，在仿真時(shí)也會(huì)發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表的示數(shù)為負(fù)。如果將電壓表串聯(lián)在電路中使用，則電路會(huì)處于斷路狀態(tài)而不工作。而單獨(dú)把電流表并聯(lián)在電阻兩端，電路則處于短路狀態(tài)，電路中的電流很大，不但會(huì)燒毀電源，還可能引起火災(zāi)。在仿真軟件中，則可避免危險(xiǎn)出現(xiàn)。

2.仿真演習(xí)，突破教學(xué)難點(diǎn)

在電工基礎(chǔ)課程中，不乏一些抽象的原理、概念和公式。可利用multisim軟件進(jìn)行仿真演示，將難以理解的原理及概念直觀化。

例如在《電工基礎(chǔ)》中有關(guān)正弦交流電的教學(xué)，傳統(tǒng)教法是：教師先對(duì)交流電的定義進(jìn)行解釋，然后利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象解釋矩形線圈在磁場(chǎng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)如何產(chǎn)生按正弦規(guī)律做周期性變化的電流、電壓和電動(dòng)勢(shì)，推導(dǎo)出公式。而后再對(duì)公式里的振幅、周期、頻率、角頻率、有效值、相位和相位差等物理量進(jìn)行一一的解釋。這樣的講解往往是費(fèi)盡口舌，可學(xué)生卻依然是一頭霧水，難以理解記憶。為了突破這一難題，筆者就利用multisim軟件，搭建用示波器觀察交流信號(hào)源參數(shù)的仿真電路。可以模擬出各種不同參數(shù)的交流信號(hào)源，在模擬示波器里進(jìn)行顯示，再對(duì)不同參數(shù)的波形進(jìn)行講解，讓本來(lái)抽象的定義更容易的形象化的展示在學(xué)生面前，促進(jìn)他們的理解記憶。

3.節(jié)省資源,突破硬件條件制約

一些學(xué)校因受硬件條件限制，電類專業(yè)的實(shí)習(xí)課題和時(shí)間安排往往達(dá)不到規(guī)定的要求，不利于學(xué)生實(shí)踐能力的提高。而仿真軟件的應(yīng)用，恰恰可以彌補(bǔ)這一方面的不足。Multisim軟件界面直觀，操作方便，元器件和儀器的圖形與實(shí)物外形十分接近，且儀器的操作開(kāi)關(guān)、按鍵也與實(shí)物極為相似。它具有非常完備的元器件庫(kù)，又提供了非常齊全的仿真與分析功能（其中包括二十多個(gè)分析命令）。

在實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中，可以開(kāi)設(shè)一定比例的模擬仿真訓(xùn)練，安排學(xué)生先進(jìn)行multisim模擬預(yù)演，在理解實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上再安排實(shí)物實(shí)訓(xùn)。就可以事先發(fā)現(xiàn)并解決掉一部分問(wèn)題，即節(jié)省時(shí)間，又避免實(shí)物實(shí)訓(xùn)過(guò)程中元器件損耗大和實(shí)驗(yàn)儀器容易損壞的問(wèn)題。而且有些實(shí)驗(yàn)需要消耗昂貴的元器件，我們就可采用multisim軟件進(jìn)行模擬訓(xùn)練。這樣即可獲得實(shí)驗(yàn)預(yù)期的效果，又可節(jié)省實(shí)驗(yàn)資源成本。

4.培養(yǎng)興趣，提高學(xué)生創(chuàng)新能力

興趣是最好的老師。在電子技術(shù)課程教學(xué)中，筆者常應(yīng)用仿真技術(shù)巧妙精彩地導(dǎo)入要講的內(nèi)容，以激發(fā)學(xué)生的求知欲。在課余積極指導(dǎo)學(xué)生，利用multisim進(jìn)行電工電路應(yīng)用以及設(shè)計(jì)的仿真訓(xùn)練，促進(jìn)學(xué)生深入的學(xué)習(xí)，激發(fā)他們的創(chuàng)新意識(shí)，提高了學(xué)生的電路設(shè)計(jì)水平。筆者曾經(jīng)在課余指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用multisim軟件完成“用于晶體管收音機(jī)的功放電路”“交通信號(hào)燈”和“萬(wàn)年歷”等綜合性課題的仿真設(shè)計(jì)。最后動(dòng)手制作實(shí)物，每完成一件設(shè)計(jì)，學(xué)生的電路設(shè)計(jì)水平就有明顯的提高，而且非常有成就感。

三、實(shí)施效果及思考

Multisim仿真軟件在電工電子教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用，可以很好地解決很多學(xué)校由于電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備不足而導(dǎo)致學(xué)生理解難和動(dòng)手少的問(wèn)題，還能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)電子電路設(shè)計(jì)的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦設(shè)計(jì)電路的能力，更鍛煉了創(chuàng)新思維。使得我們的教學(xué)工作取得很好的效果。

總而言之，相對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)方式，使用multisim仿真軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，具有很大的優(yōu)越性。仿真教學(xué)雖然不能完全取代真實(shí)的傳統(tǒng)教學(xué)和實(shí)訓(xùn)，但只要我們充分利用仿真教學(xué)的特點(diǎn)，就一定可以提高我們的工作效率，節(jié)省教學(xué)資源成本，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性大大提高，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效果。為社會(huì)培養(yǎng)出高素質(zhì)的電工電子技能人才。