Multisim在電路分析課程設計教改中的應用

王沙沙

摘要：電路課程是電學的基礎課程，為了加強教學效果，促進學生更好地理解和掌握電路知識。在新課程改革中，針對課堂教學中的不足，主要從教學內容、教學方法、實踐環節等方面進行了改革。

關鍵詞：教學改革；計算機仿真；電路分析

《電路分析》是電工類的專業基礎課，適用于普通高等院校強、弱電專業本科教學使用，內容涵蓋了電阻電路分析、交流穩態電路分析、三相電路、耦合與諧振、動態電路的瞬態分析等。在人才培養方案中，安排72課時的理論課授課時間，以及對應的電路實驗環節。實驗是教學過程中的重要環節，做實驗可以增加教學直觀性，幫助學生鞏固和掌握課堂理論知識，培養學生的動手能力、提高學生的興趣，激發他們的求知欲，從而幫助學生更好地理解和鞏固理論知識、掌握實驗的基本操作和技能，達到全面提高學生觀察問題、分析問題、解決問題的綜合能力。

但在傳統的課堂教學中，還存在一些問題，首先：理論和動手是分開的，一般教師先講理論知識，然后做實驗，這種理論和實踐的不同步，導致學生無法將理論和實踐很好的結合起來。其次：理論課講授本身枯燥乏味，大多是公式推導、講解定理，學生感覺很抽象，無法與實際相結合，知識點串聯不起來，逐漸喪失興趣。最后：實驗課一般是驗證性實驗，學生在實驗過程中，根據實驗步驟機械的連電路、驗證結果，缺乏思考。鑒于傳統教學模式中存在的問題，結合目前的仿真工具，提出引入Multisim解決在電路分析課程中遇到的問題。

Multisim是加拿大IIT公司推出的一套仿真工具，主要應用于電路仿真，包括電路原理圖的原型輸入、電路硬件的語言描述輸入、仿真分析、產生設計報告，具有直觀性，可以輕松設計電路，通過工具鏈，無縫的實現集成電路設計。

本課題利用“Multisim仿真軟件”和“項目教學法”相結合的方式，克服實驗室條件的不足帶來的限制，激發學生的主觀能動性，讓學生將所學知識與項目掛鉤，體會理論知識在實際生活中的應用，激發學生進一步學習的興趣，增強學生合作能力、溝通能力和解決實際問題的能力，提高學生的綜合能力[1]。

一、Multisim在《電路分析》課程教學中的應用

在電路的教學過程中，往往需要推導很多定理，教師需要花費很長時間畫電路圖、列方程式、計算推導，過程既枯燥又冗長，不能達到預想效果。如何提高學生主動思考問題、獨立解決問題的能力，是目前傳統教學所面臨的一個嚴峻問題。為了解決這個問題，在課堂上引入電路仿真，讓學生通過仿真實驗，先觀察到實驗現象，然后思考為什么會產生這樣的現象。激發學生探索的熱情，更好地理解推導過程。如此直觀生動的環節，無疑是一個很好的開始[2]。

下面以疊加定理為例[3]，介紹Multisim在課堂教學中的應用。

圖1疊加定理的驗證電路

圖1是由兩個獨立電源作用的簡單電路，其中直流電壓源V1為5V，V2為10V，利用萬用變顯示電阻R1兩端的電壓。運行仿真，當兩個電源同時作用于該電路時，得到電阻R1兩端的電壓如圖2所示，當兩個電源單獨作用時，電阻R1兩端的電壓分別為圖3和圖4，觀察兩者之間的關系[4]。

圖2 V1和V2同時作用 圖3 V1單獨作用

圖4 V2單獨作用

通過萬用表顯示的電壓數值，得到3.75=-0.833+4.58，驗證了疊加定理。

二、Multisim在《電路分析》教學中的綜合應用

學習了《電路分析》這門課之后，結合所學理論知識，讓學生做一次課程設計，要求設計一個波形發生器，可以輸出方波、三角波和正弦波三種波形，幅值在-10 ～ 10V，頻率范圍為1Hz ～ 100KHz即可[5]。分組進行，每組5人，擬定設計方案，繪出電路圖，實現仿真，并撰寫設計報告[6]。

采用先產生方波，然后將方波轉換為三角波，再將三角波轉換為正弦波的方法[7]。由比較器和積分器組成方波到三角波的轉換，由差分放大器完成三角波到正弦波的轉換[8]。

運行仿真，雙擊XSC1圖標，觀察示波器顯示窗口。顯然，可以實現三種波形的輸出，channelA輸出的是方波，幅值為3.156V，頻率為2KHz，channelB輸出的是三角波，幅度為-0.354V，頻率為2KHz，channelC輸出的是正弦波，幅值為-0.249V，頻率為2KHz[9]。滿足設計要求。

三、結論

將Multisim引入課堂教學和課程設計，可以直觀的顯示電路動態變化，使抽象的電路圖變成形象的圖像顯示，通過對參數的改變，方便的得到所需要的結果，增加了學習樂趣，達到事半功倍的效果。通過自己動手設計實物，激發學生的創新性，提高學生的動手操作能力，使學生充分運用所學知識，發揮主觀能動性，達到良好的教學效果。實踐證明，仿真平臺的引入是提高教學質量的一種有效措施。

參考文獻：

[1]邱關源.電路[M].北京：高等教育出版社，1999.

[2]李娟娟，高友福，謝宗林.Multisim在“電路分析”項目教學中的探索與實踐[J].中國電力教育，2014，30：39 ?40.

[3]白菊蓉.Multisim在電路分析系列課程教改中的應用[J].西安郵電學院學報，2011，16（SI

）：93 ?96.

[4]鄭賓.基于Multisim11仿真的“電路分析”課程教探索[J].職教通訊，2012，30：18 ?20.

[5]田麗鴻，陳菊紅.EWB軟件在《電路》課程設計教改中的應用[J].中國現代教育裝備，2006，3：31 ?34.

[6]張志友.Multisim在電工電子課程教學中的典型應用[J].實驗技術與管理，2012，29（4）：18 114.

[7] National Instruments.Pausing Simulation with the Measurement Probe in NIMultisin[EB/OL].[2010-08-01]，http：//www.ni.com/white-paper/3764/en/.

[8]白玉成.基于Multisim11仿真電路的設計與分析[D].濟南：山東師范大學，2009.

[9]熊偉，侯傳教，梁青.Multisim7電路設計及仿真應用[M].北京：清華大學出版社，2005.