Multisim仿真软件在电子技术专业教学中的应用

作者:未知

  摘 要:Multisim 仿真软件在电路设计、仿真等方面有着极为广泛的运用。将 Multisim 仿真软件应用到电子技术专业教学过程中,可以将生涩、难懂的知识点变得简单易懂,课堂学习也富有生动趣味性,这种信息化教学手段不但增强了学生的学习热情,还能确保教学质量与效果。本文对目前市场上流行的仿真软件进行了介绍,对其具体应用展开了探讨。
  关键词:仿真软件;电路设计;放大电路
  电子类仿真软件是随着集成电路和计算机技术的飞速发展应用而生的一种高级、快速、有效的电子设计自动化工具。是利用EDA系统工具的模拟功能对电路环境(含电子元器件级测试环境)和电路过程(从激励到响应的全过程)进行仿真,由于虚拟电路环境的介入,因此经济上节约,效率高,而且结果快速、准确、形象。该软件实验环境是虚拟的,也就是模型化了的实验环境,和市面上其他仿真软件各有千秋。
  Protues也是一款非常流行的仿真软件,它集单片机仿真,PCB 设计和电路仿真为一体,含有大量的基于实时环境的元器件,对现在市场上主流的单片机型号和通用外设模型提供较好的支持环境,可以提供更好的视觉效果。但在电路的数据计算方面明显不足。
  Multisim 10.0在模拟电子、数字电子的复杂电路虚拟仿真方面做得极其形象化,具有真实性,在界面的外观和内在的功能方面做到了最高水平,可以进行强大而复杂的计算,极其准确,但也有缺点,软件过于庞大,电路板制版等附加功能相对来说有限。
  在本文中,对于电子技术专业的课堂教学改革我们选择最贴合电子技术性质的仿真软件Multisim,使用其中使用率最高的版本10.0。
  一、传统的理实一体化课堂需要改革
  1.用仿真软件创设教学情境,引导学生学习自主性加强
  模拟电子技术课程涉及比较多的电路分析和数学计算,对于初中就惧怕物理的学生而言很容易产生畏难的心理,比如说其中的静态工作点的分析,交流瞬态的分析,讲解起来抽象难懂,当然采用多媒体教学也可以创设比较丰富的情境,但制作这样模拟真实的课件困难费时,通过电脑仿真模拟可以很好地解决这个问题。具体例子如下。
  例1见图一:在放大器静态工作点的设置中,如果设置不合理,波形将会出现严重失真,可以利用Multisim 10.0 创建共射固定偏置放大电路仿真图。通过改变电阻Rb的大小,对比观察输入以及相应的输出波形,可以实时观察到偏置电阻的大小对输出波形的影响。
  通过固定偏置电路中估算静态工作点,得出表达式 , , ,所以对静态工作点有影响的主要因素有VCC、 、Rb、RC。一般VCC, 不易改变,Rb是主要因素,它的过小和过大会引起工作点的过高和过低,相应地造成饱和失真以及截止失真。
  2.利用仿真软件对实验效果进行演示,将学生引入探究式的学习
  理实一体化课堂教学模式延续了很多年,在PPT上对各种复杂的电路图,曲线、波形进行手工画制需要较长的时间,效率低,精确度也有所欠缺。由于仿真软件是在计算机屏幕上对真实的实验室工作台进行模拟,把实验室和课堂有机地融合,可以直观快捷地画出复杂的小、中、大型电路,大大提高教学效率。
  二、实施效果和作用
  在实际的操作过程中证明 Multisim 软件可以明显提高教学的效果,表现在多个方面:
  1.新颖的教学方法激发了学生的学习兴趣
  软件教学引入课堂是一种全新的教学方式,把抽象枯燥乏味的知识变得生动形象,使课堂上难以完成的演示实验进入了严肃的课堂教学,快速准确地演示了静态工作点设置不合理的多种情况,截止失真和饱和失真以及如何不失真所创设置豐富情境。在具体的教学中,教师根据具体的内容设置教学场景,使得学生置于知识情境中,当激发起了兴趣,学生出于好奇心,不断提出问题,通过软件电路去验证,寻求问题的答案,在其中尝到了成功的喜悦,把负担变为兴趣,当有了兴趣,更会积极主动地进行下面的学习。学习自信心有所增强,提高了电子技术课程的理论知识水平和实践的能力。
  2.教学效率和质量有明显提高
  对一些波形变换复杂概念抽象的过程,传统的教学方式比较难以实现,借助软件进行仿真,表现形式生动、速度快,教师只需要在上课前调用该软件打开事先创建好的电路,按下仿真键就好。比如学习数字电路的时候,在学习脉冲特性时候需要在实验室做出一个555振荡电路,需要大量制作时间,如果用事先创建好的情境电路分析,不仅节约时间,还使学生在比较专注力的时候更好地进入学习状态,提高时间利用率。
  3.丰富课堂的教学内容
  把仿真带到课堂上来,是理论教学和实验教学的很好的学习工具,比如后面的模拟电路,很多同学对电容的特性还是不甚了解,在仿真电路图中,分别断开和接上电容,观察仿真软件自带的示波器的两种情况的输出电压,学生就有了深刻的印象。同时对电容在电路中的作用和电容滤波的工作原理有了疑问,才能更有兴趣地去学习。
  4.培养学生团队协作能力
  在教学中进行启发式问题的讨论,指导学生确定学习的小目标,自主去互联网搜集资料,主动对获取的资料进行归纳和整理、总结,通过小组协作的方式展开讨论、交流和分享,相互尊重彼此的想法,理解沟通和相互支持相互竞争,通过协作,学生之间的协作意识有所提高,促进了学生的相互进步和共同发展和友谊。
  综上所述,仿真教学是课堂教学有益的补充,利用软件教学对促进课堂教学的内容的表达方式、学生的学习方式、师生之间的互动方式的变革,提出了切实可行的新的教学模式,在师生之间产生了更有针对性的、更民主的交流,师生关系也由主被动变为和谐的平等的关系,可以创建更逼真的、生动的学习情景,可以减少实验的次数,从简单的重复劳动中转向 更新更灵活知识的学习。实践证明:仿真教学对课堂的引入是电子教学改革非常有益的方式,教学经济、实惠,新鲜,充满乐趣,具有明显的教学效果。
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