Multisim在“數字電子技術”課程教學中的優勢

宋蕾 王海華 汪瑾

摘 要：本文分析了傳統數字電子技術教學方法的不足，深入探討了將Multisim引入《數字電子技術》教學對增強學生的學習興趣、提高學生創新能力以及改善實驗條件等方面產生深遠影響。

關鍵詞：EDA Multisim 數字電子技術 創新

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）03（b）-0136-02

《數字電子技術》是目前我國高校電子信息類專業的重要專業基礎課，它內容涵蓋廣，實踐性強。這門課程一方面能夠構建學生電子技術領域的基本理論、基本技能及培養學生應用與創新能力；另一方面將為后續專業課程的學習奠定基礎，為深入專業領域的研究成為可能。目前隨著計算機技術、電子信息技術的快速發展，高校《數字電子技術》的教學與實驗環境和形勢在不斷地變化，傳統的教學方式將面臨新的機遇和挑戰。電子設計自動化（Electronic Design Automation）即EDA，是隨著集成電路和計算機技術的飛速發展應運而生的電子設計自動化工具。而其中的Multisim是由美國NI公司開發的最新一款基于window平臺的直觀、精確、高效的電路教學與設計仿真軟件。將Multisim應用到《數字電子技術》教學中將極大地提高教學質量與教學效果，特別是在提高學生的實踐能力方面起到不可估量的作用。

1 傳統教學方式的存在問題

在傳統的課堂教學中，老師只是將數字電子技術的理論知識傳授給學生，學生往往對生硬的原理與結論死記硬背，缺乏生動形象的實際電路的操作與演示。雖然有實驗課程作為理論課程的補充，但是由于高校的生源越來越多，而實驗條件往往不能及時改善，陳舊不足的實驗設施已經不能滿足學生的實驗與電路設計的要求。而且目前各高校的數字電子技術實驗，往往是在課堂理論教學下的驗證性實驗，缺乏創新性實驗內容與條件，因而已經遠不能勝任目前數字電子技術教學的要求。對于那些有志于深入研究電子技術的學生來說，這種傳統的理論與實驗教學更是難以滿足他們如饑似渴的專研需求。

2 Multisim用于數字電子技術教學的優勢

（1）Multisim的引入使傳統的教學更為高效生動。

Multisim不僅為電子技術設計人員提供了新的設計理念，同時也為教學提供了科學而便捷的平臺。

將這款仿真軟件引入課堂理論教學，會使原本枯燥的理論講解變為直觀的演示教學、更容易激發學生的學習興趣，使課堂單方面的講解變為雙向的互動。一些難以理解的電子原理和抽象的物理意義也將在生動的多媒體演示下變得形象、有趣，令人印象深刻。搶答器、密碼鎖、交通信號燈、病房醫患間的呼叫系統等等應用電路均可以在完成理論教學后，在課堂上給學生進行演示，就連難以理解的競爭與冒險現象也可以通過仿真來形象地展示給學生，這樣原本晦澀難懂的基礎理論知識變得直觀、形象便于理解與記憶。同時可以在學完每一章節后，給學生留一些設計性的題目如：循環彩燈控制器、不同進制計數器的設計等，鼓勵學生利用課下時間在Multisim上進行設計和仿真，已達到學以致用的目的。

大學教育的基本宗旨是發展學術、追求真理，而課堂是實施以培養創新精神和實踐能力為核心的素質教育的主陣地。將Multisim軟件引入課堂就是要將教學和研究相結合，讓學生早日參與科學研究活動，培養學生主動學習、獨立思考解決問題、勇于實踐、不斷創新的能力。

（2）Multisim的引入將極大緩解高校實驗條件的不足。

自1999年高校擴招以來，全國各高校的在校生人數激增，而與此同時學校的辦學條件和辦學設施并沒有得到相應的改善，許多高校的實驗室經常在“超負荷”運行，實驗設備和器件損壞嚴重，甚至得不到妥善的維修，原來的一人一組的實驗項目往往要幾個人一組來共同完成。這樣的教學效果必將大打折扣，而對于學生十分重要的手動實踐的機會也越來越少，而目前國外不少高校的實驗室早已經對學生全天候的開發了。這種不利現象，將隨著Multisim的引入教學而帶來徹底地改變。

Multism軟件可以安裝在每一臺電腦中，這樣學生可以在自己的電腦上搭建起自己的實驗室，只要經過短期的學習就能夠掌握這種軟件的使用技巧。經過課堂上老師的指導，學生可以在自己的電腦上完成實驗項目，并進行電路設計。這將極大地提高學生的學習效率和學習興趣，這必將使實驗室的儀器設備的損耗大幅度的降低，節約大量的實驗室的資金。

（3）Multisim將有助提高學生的創新能力的培養。

①傳統電子設計的缺點與不足。

要把一個電子產品從設計圖轉化為實物，傳統的制作方法是先制作印刷電路板，然后將選用的電子器件按電路設計焊接好之后，再驗證設計的正確性。在這個過程中，往往會出現以下問題：設計圖的正確性和元器件的參數選擇。

一個電子產品的設計是否正確，對于學生來說，驗證的方法就是將設計圖付諸于實踐，然后通過實物的執行過程來看結果。對于沒有經濟來源的學生來說，一旦設計圖出現問題，那么所有的工作都將付之一炬。

對于較精密的電子產品來說，元器件的參數精度要求是非常高的，選擇的參數是否合適、元器件的延遲時間會不會影響設計結果，這些問題在傳統的電子產品制作過程中都是無法驗證的。

以上這兩個問題往往限制了學生們的一些想法，使得他們的設計只停留在設計圖紙階段。如果能夠很好的解決這些問題，將會極大地調動他們學習《數字電子技術》的積極性，鼓勵他們的創造性，從而培養出理論知識過硬，實踐動手能力強的高技術人才。

②Multisim為設計者設計提供高效便捷的服務。

應用Multisim就可以完全解決這些問題。Multisim軟件不僅提供了電路原理圖輸入和硬件描述語言輸入的接口和比較全面的仿真分析功能，同時還提供了一個龐大的元、器件模型庫和一整套虛擬儀表（包括示波器、信號發生器、萬用表、邏輯分析儀、邏輯轉換器、字符發生器、波特圖繪圖儀、瓦特表等），可以滿足對一般的數字邏輯電路、模擬電路以及數字-模擬混合電路進行分析和設計的需要。Multisim可以實現邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合與優化以及邏輯布局布線、邏輯仿真，完成對特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射，編程下載等工作，最終形成集成電子系統或專用集成芯。對于一些喜愛專研的學生，Multisim更是提供了得天獨厚的舞臺，學生們可以在老師的指導下，充分發揮想象力利用Multisim設計各類型電路、仿真。如果仿真結果不理想，還可以任意調換元器件及調整電子元件的參數，進而對不同電路進行仿真和對比分析，而完全不需要考慮資金和耗材的問題，這無疑將大大地縮短設計周期、提高設計效率，必將極大地激發學生的學習興趣與創新實踐的動力。

綜上所述，有效利用EDA技術進行數字電子技術教學，將彌補傳統教學中的不足，提高課堂教學效率，增強學生的學習興趣，緩解高校實驗條件不足的壓力，激發學生創新意識并提高學生的創新能力的培養。

參考文獻

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