基于Multisim軟件的虛擬仿真實驗在高職電子電路教學中的應用研究

張瑜

摘要：Multisim軟件具備了速度快、實驗成本低、效率高的特征，將其引入高職電子電路教學中有助于提升實驗效率，提升實驗有效性。為此，本文系統論述了Multisim軟件的優勢與局限性，對其在教學中的應用進行了詳細分析，旨在推動高職電子電路教學工作的有序開展。

關鍵詞：Multisim軟件;虛擬仿真實驗;電子電路;教學

1 ?Multisim軟件在高職電子電路教學中應用的必要性

電子電路技術課程為一門理論與實踐結合比較緊密的課程，課程教學中通常需要進行實驗操作?？墒?，通常實驗設備以及場地無法達到教學要求，導致了課程實驗難以完全實施。

從現在情況來看，傳統實驗設備在教學中依然存在著諸多不足，具體表現在下述幾個方面。

第一，傳統實驗設備功能相對單一。

隨著測控技術的不斷發展，實驗儀器不僅需要對某個量進行單獨測量，同時不同設備之間還要進行信通的聯通和共享，從而實現對被測機械設備系統的綜合性分析與系統化評估，獲得更加精準的判斷。傳統實驗設備在這方面存在著嚴重的不足，很少有傳統設備可以滿足這些方面的要求。

第二，使用效率低下。

對于復雜化的被測機械設備系統，各個廠家不同的測試儀器，使用者要掌握更多的知識，這樣實驗儀器不僅利用率以及使用頻率低，硬件還會存在冗余。

第三，操作復雜，易損。

實驗項目需要學生可以做到舉一反三，不斷的進行規律總結。傳統設備通常需要進行重復性測量，調試的過程中也會出現硬件損壞的問題，導致物力與人力的浪費。

從上述幾個方面考量，仿真軟件被廣泛的用于實驗教學中，其中Multisim作為一種具備強大功能，同時交互性較好的軟件，應用范圍較廣。

2 ?Multisim軟件的虛擬仿真實驗在高職電子電路教學中優勢

Multisim軟件為美國NI公司研發的一種仿真工具，其將Windows系統作為基礎，主要被用在板級的模擬/數字電路板設計工作中，主要包括了電路原理圖圖形輸入以及電路硬件描述語言輸入等方式，具備了一定的仿真分析能力，主要特征如下：

第一，圖形界面更加直觀。

Multisim操作更加的便捷，可以實現可視化電路截面圖的繪制以及拖拽電路仿真實驗所需要的各種元器件、測試儀器，并且在計算機屏幕中將最終的實驗結果輸出。

第二，元器件更加豐富。

Multisim可以向客戶提供17000多種主流元器件，同時可以實現對各種元器件相關參數的修改，使用代碼模式與模型生成器創建模型和個性化的元器件。

第三，仿真能力非常強大。

Multisim將Xspice以及SPICE3F5為內核的方針引擎，借助Electronic workbench的增強設計功能優化數字與混合模式仿真能力。包括了電路向導、SPICE仿真、VHDL仿真等主要功能。

第四，測試儀器更加的豐富。

Multisim能夠為用戶提供22種虛擬儀器，這些儀器包括了失真度儀、示波器、萬用表、邏輯分析儀等，他們可以有效測量電路動作。這些儀器所采用的設置方法與真實一樣，可以進行動態化顯示。除Multisim本身所提供了的一些默認儀器以外，還能夠創建自定義設備。

利用Multisim能夠非常輕松的對機械設備中電路原理圖進行搭建和仿真，有助于虛擬實驗教學的有序開展，利用Multisi以及虛擬儀器技術，高職電子電路教學可以更加的便捷、高效。

3 ?Multisim軟件的虛擬仿真實驗在高職電子電路教學中的局限性

Multisim軟件盡管功能非常豐富，可是在實際應用過程中依然存在著一定的不足，無法完全代替真實實驗，學生利用虛擬仿真實驗無法提升自身的接線以及焊接技術。Multisim軟件的使用環境是理想的，但是實際操作過程中，這種理想環境是無法達到的，會遇到各種意外，比如線路接觸故障、電磁干擾以及溫濕度條件等對于電路所產生的影響，這些都是軟件所難以模擬的。計算機也很難取代教師對學生開展教學工作，無法實現對學生核心素養的培養，也無法對電路進行調試操作。教師在課堂上向學生傳授的不僅僅是知識，同時也有實驗操作規范以及職業道德，此外還會與學生進行情感溝通、互動。假如教師過分依賴Multisim軟件進行仿真教學，無視實際操作教學，將會導致學生對真實儀器感受不斷的淡化，學生在以后的工作中面對各種機械設備時會感到無從下手。因此仿真實驗通常無法單獨存在，需要和傳統實驗結合在一起，彼此輔助。在實驗教學中，教師可以先采用Multisim軟件先進行仿真模擬，待學生了解實驗內容以及基本操作以后，再進行實際操作環節，將Multisim軟件構建的虛擬實驗與實踐教學進行有效結合，彼此配合，發揮虛擬教學與實訓的優勢，最終實現良好的教學效果。

4 ?Multisim軟件在實踐教學中的應用問題

4.1 仿真軟件和課程教學整合難度大

盡管電子電路課程中存在Multisim軟件操作使用這部分內容，可是該課程通常安排在大三最后一門課程，作為對電子知識與電工技巧的匯總與提高。在學期開始的時候，盡管很多學生已經掌握了計算機操作知識與技能，對電子仿真軟件的操作界面與運行環境都比較了解，可是對于部分軟件的操作依然需要從頭開始學起。一方面，教師需要向學生講解仿真軟件本身所具備的功能，指導他們掌握相應的方法，另一方面，學生要開展課程內容學習，二者無法做到統一。有部分教師將Multisim軟件操作放到了電子專業課程之前實施，或者是將其相關內容安排為課外活動，或者是以課程學習興趣小組的形式開展，整合難度較大，會提升學生學習負擔。

4.2 教學活動設計無法周全

教師需要掌握電子仿真軟件使用技巧，合理利用仿真軟件的相關功能，并且和課程教學進行有效融合。對于那些需要在課堂上驗證的仿真實驗，教師要提前設計電路，并對參數進行調整，以此達到既定的演示效果。需要學生不斷的探索發現，教師做好充足準備，為學生提供更加健全的學習材料。在實驗中的準備仿真輔助，還需要教師檢查提供實驗材料性能參數，保證其和仿真電路能夠保持一致。盡管每次教學活動都需要教師給予精心設計，可是因為學生學習能力相對有限，仿真實驗過程中學生本身的想法存在差異性，在教學具體實施進程中，必然會存在一些無法預知的問題，教師難以做到面面俱到。

5 ?基于Multisim軟件的虛擬仿真實驗在高職電子電路教學中的應用策略

5.1 創設真實情境

電子電路課程是一門具備較強實踐性的電子技術課程，假如教師僅僅使用簡單的PPT課件進行靜態模型圖的展示，將無法提供動態、實時的電路狀態以及波形，難以采用情景對電路元件狀態變化進行解釋，而Multisim仿真軟件則能夠很好的解決這方面的問題，將現場試驗與課堂教學進行有效連接。采用Multisim構建仿真實驗，借助多媒體設備向學生展現一個真實波形，這樣就能夠將課堂上一些無法用語言描述的電路變化進程與實際狀態，實時利用數據、圖形以及曲線進行充分表現。

5.2 注重實戰訓練

高職院校主要培養學生的應用技能，開展電路實訓的根本目的是加強學生問題解決的能力，鞏固以及深化課堂中學到的各種實驗操作技能以及理論知識，掌握模擬電路線路的常規設計方法，提升模擬電路實驗與設計能力，推動后續電路學習中逐漸產生認真、嚴肅的作風。我國每年都會組織大學生競賽，涉及到的內容包括了實際操作以及設計兩方面的內容，將電子電路設計作為基礎，涵蓋單片機、DSP、EDA軟件以及可編程器件等競賽題目，重點考察學生基礎知識的綜合應用能力以及實踐創新能力。為了充分培養學生的設計能力，高職院校都設有實訓項目。但是因為多方面因素的影響，很多學校由于實驗時間較短、經費非常緊張、指導教師資源匱乏等方面的原因，沒有能夠達到設計目標。Multisim軟件的運用，能夠解決實訓課程效率不高的問題。將一些難點以及重點問題，或者是實際操作無法達到既定效果的實驗內容搬到軟件中開展虛擬仿真實驗，學生可以通過虛擬仿真實驗了解具體的實驗步驟和操作規范，將自己的設計構思通過仿真實驗呈現出來，從而提升實驗設計能力。

5.3 轉變教學方法

使用現代媒體工具開展教學活動，創設出更加逼真的學習情境，不斷的豐富教學內容，保持形式更加直觀而又生動，可是假如沒有師生間、學生間的互動和交流，學生無法進行有效的思考，構建知識體系，那么即便是再精彩的舞臺和氛圍，也無法體現出足夠的教學效果。假如僅僅將電子仿真教學法看做是一種全新的電子教學載體與工具，難免會讓學生停留于看熱鬧中，缺少思考，無法完成知識內化，此時需要教師對教學方法進行創新，側重于啟發教育。職業教育的主要目標是培養出具備綜合實踐能力的高素質人才，在學習的進程中逐漸培養嚴謹、認真的工作態度。在課程教學中，需要將問題與任務的解決作為主要形式開展教學活動，布置實際工作任務和預設問題，使得學生將解決問題作為根本目標，在學中思，思中學。然后實施仿真實驗，分析最終的實驗結果。探索實驗是否達到了既定的目標，如果沒有達到，需要如何改進。利用啟發和引導的形式，積極的引導學生主動思考和學習。教學中，教師要秉承“以學生為核心”的基本原則，立足學生需要與教學實際，合理使用啟發性的教學方法，塑造獨立、自主的學習者形象。

6 ?結語

總而言之，基于Multisim軟件的虛擬仿真實驗具備了傳統電子實驗難以比擬的優勢，同時，其本身也存在著諸多不足，無法為學生帶來實驗的真實感，因此只有將虛擬仿真實驗與實物實驗充分結合起來，才能夠達到良好的實驗效果。

參考文獻：

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