基于Multisim仿真软件的《电子线路》教学
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作者:张东娟
【摘 要】在中职《电子线路》教学中，传统的教学模式和手段无法较好地满足现代化教学的需要，将Multisim仿真软件引入到《电子线路》教学中，提高课堂教学效果。经过实践探索与总结，从激发学生的学习兴趣，突破教学重难点和整合资源拓展延伸等方面促进《电子线路》信息化教学的优化建设研究。
【关键词】Multisim;电子线路;信息化教学
《电子线路》在日常生活中应用较为广泛，是电子类专业中职生所需要掌握的核心专业课，也是对口单招电工电子、机电、计算机专业高考的必考内容。它的概念较为抽象，理论性比较强，解题方法有较强的系统性，有大量的复杂电路，学生理解困难，进而放弃学习。将Multisim仿真软件作为信息化教学的有效工具，激发学生的学习兴趣，发展学生的创新思维，提高学生的实践能力。
1.Multisim软件概述
随着计算机技术的飞速发展，电子电路的分析和设计方法有了重大变化。Multisim是应用于电子电路的一款EDA虚拟仿真软件，具有采用图形方式创建电路、操作方便和界面形象的特点，非常适合电子线路的课程教学。
应用Multisim仿真软件辅助教学不仅能节约成本，节省购置元器件和仪器设备的大量经费，弥补因实验仪器缺乏和实验经费不足而造成的缺憾，还能实现许多实训教学中不能实现或难以实现的功能。在实际应用过程中，部分学生分析问题、解决问题的能力较为薄弱。应用Multisim仿真软件快速搭建电路，演示、仿真以分析电路原理、探索规律，并且可以设置故障，验证推测故障原因，避免烦琐的操作步骤，提高效率。
2.Multisim软件在《电子线路》中的应用实例
以《电子线路》第十一章数字电路基础知识中的与门电路为例应用Multisim软件进行仿真，研究电路的工作原理。根据与门电路的电路图，在仿真软件中，将两个二极管正极连接在一起经3kΩ电阻接12V的电压上，输入端A和B可接入0V和6V两种电压，组成与门电路。并且将示波器和万用表连接在两个二极管相连接的正极端作为输出，测量输出电压。开关S1和S2都断开，输入A和B均为0V，二极管两端正向电压相同，都导通，输出约为0.64V。当开关S1断开、S2闭合，即输入A为0V、B为6V，二极管两端正向电压不同，U1>U2，V1的电压差大，耗尽层快速变薄，先导通，使输出端钳位为0.7V左右，V2截止。同理，当开关S1闭合、S2断开，即输入A为6V、B为0V，U1<U2，V2先导通，使输出端钳位为0.7V左右，V1截止。当开关S1和S2都闭合，输入A和B都为6V，二极管两端正向电压相同，均导通，所以输出约为6.6V。学生可以列出四种情况下的与门电路功能表，进而得出真值表，推导出与门电路的逻辑功能和逻辑函数表达式。
3.Multisim软件在实践教学中的运用意义
3.1激发学习兴趣，发挥学生主观能动性
以往的电子线路教学，特别强调教学内容的系统性传授，学生学习自觉性较差，缺乏兴趣与动力。兴趣是最好的老师，要想使学生积极主动学习，首先要做的就是调动学生的学习兴趣和积极性。应用Multisim软件辅助教学，使原本较为枯燥的内容变得更加直观、色彩缤纷，给学生新奇、形象的感觉。在学习全波整流电容滤波电路时，应用传统的教学方法，学生较难理解波形的变化。借助Multisim仿真软件，在变压器二次侧、滤波电容两端连接示波器，對比变压器二次侧电压和整流滤波后的电压波形，学生可以清楚的看到正弦波和滤波后平滑性较好的直流电压，形象直观。改变滤波电容的大小，再对比输出波形，引导学生分析滤波电容的大小对输出波形的影响。学生根据仿真结果发现适当增加电容器的电容时，输出电压的波动更平缓。将抽象的问题变得更加直观、生动，让学生真正对电子线路感兴趣，使学生从“要我学”变为“我乐学”。
3.2突破教学重难点，提高教学质量
借助Multisim仿真软件，可以使复杂变为简单、抽象变为形象，更容易解决教学重点，攻克教学难点，有效的达成教学目标，提高教学质量。
根据实际应用将电子线路第一章和第八章进行整合，制作分析全波整流电容滤波集成稳压电路。在学习过程中，学生对调试排除电路故障的学习有困难，是学习的难点。通过Multisim仿真软件模拟设置故障点，辅助推测验证故障原因。有一组学生制作的电路输出电压与滤波电容两端电压相同，学生推测可能是LM317的2、3脚连焊，在仿真软件中设置LM317的2、3脚短路，发现符合实际现象，修正后问题得到解决。另一组学生制作的电路，输出电压不可调。学生通过万用表测电压进行逐级调试，测得电压数据，但是无法分析故障原因，向我求助。针对故障进行原理再探究，引导学生分析数据寻找故障点，再借助仿真模拟验证，学生推测5kΩ可调电阻可能是最大阻值接入，输出电压稳定但是不可调。针对学生找出的故障点，借助仿真进行验证，仿真结果符合故障现象，问题得到解决。通过自查互查求助，逐级排故，理论再讲解，借助仿真，引导学生分析问题，解决问题，突破排故这个难点。
3.3资源整合拓展延伸，提高学生创新实践能力
将Multisim软件与微课整合式的融入《电子线路》教学中，加强学生对电子线路知识点的理解与掌握。同时，Multisim软件可以做为课后拓展的有效仿真工具，进行课后电子制作等创新研究。不仅可以丰富教学内容，使学生学习起来更加轻松，还能及时地吸收新技术、新知识，实现科技与教育的与时俱进。
结合Multisim软件将电子线路中的重难点内容制作成微课，供学生课前参考学习，使电子线路课堂教学更加有针对性，有效地提高效率和教学质量。与门电路是模拟电路向数字电路转化的基本电路之一，很多同学不理解数字电路，通过应用动画和仿真制作的微课，形象地演示与门电路的工作过程，实现模拟量与数字量的转化，方便学生理解和掌握。Multisim软件可以做为拓展延伸的有效工具，进行课后电子创新研究。结合实际生活，应用Multisim软件进行课后自主探索创新作品，根据作品功能，设计好电子电路后，对电路进行仿真研究，然后再进行实际焊接制作。通过仿真软件不仅可以加深学生对作品原理的理解，更能培养学生的自主学习能力，提高职业能力。真正激发学生认识生活、创造生活的创造力。
4.结束语
综上所述，运用Multisim软件辅助《电子线路》课程教学，可以激发学生主动学习的热情，使学生积极主动的构建知识体系，整合资源，加强课前课后探索，提高学生的创新和实践能力，形成“高效、主动、趣味”的课堂。
【参考文献】
[1]郭文川.Multisim在电子类课程教学中的实践[J].中国电力教育，2006（S4）：355-357
[2]张藤予.基于Multisim仿真教学模式分析及应用[J].计算机仿真，2014，31（6）：230-232
（江苏省扬中中等专业学校，江苏 镇江 212200）
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