高校电工电子实验教学中仿真软件的应用

【摘要】本文对高校传统的电工电子实验教学模式提出改进方法，引入Multisim仿真技术，提出理论学习、仿真预习、硬件实做三者紧密结合的教学模式。实践表明，该方法降低了学生实验的盲目性，教学质量与效率显著提高，设备损坏率降低。同时，提出几点个人体会，希望有助于Multisim辅助教学模式的进一步深化与发展。

【关键词】实验教学 电工电子实验 Multisim仿真

【基金项目】校级重点实践类课程建设资助项目（p201324005）；校电工技术课程建设项目（k201224001）。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）10-0236-01

一、引言

电工电子技术实验课程是一门重要的实践课程。通过该课程的学习，培养学生动手分析问题的能力，同时实现理论知识与实践的有机结合。目前高校实验教学仍是以教师为主，实验预习环节受制于时间和空间，学生预习仅靠看实验说明书，缺乏针对性；进入课堂实做环节，教师需花大量的时间讲解实验原理及仪器设备的使用方法，进行详细的演示操作；而大部分学生只是简单模仿，被动地按要求完成实验。针对这些问题，本文引入计算机仿真技术，提出理论学习、仿真预习、实验室实做三者有机结合的教学模式，希望借此教学方法改革，促进学生创新能力的培养[1-2]。

二、Multisim辅助实验的教学方法及实践

随着计算机技术的快速发展， Multisim软件以其卓越的性能在大学生课程设计创新活动中得到了广泛应用。该软件具有丰富的元件库、逼真的仿真设备、多种电路分析方法和强大的仿真能力[3-4]；学生可以根据需要，选择合适的元件，设计各种电路，用仿真的方式把所学的知识再现出来。 鉴于此，本文将Multisim软件仿真引入电工电子实验教学，由于篇幅有限，文章通过具体教学实例说明软件的应用特点和优势。

（一）叠加定理实验

叠加定理是电工技术基础实验之一。叠其实验教学目标：（1）掌握叠加定理的原理。（2）基本电类测量表使用方法。（3）参考方向的理解。使用Multisim绘制实验电路如图1。

图1 叠加定理仿真电路图

通过绘图，学生能够正确掌握叠加过程中元器件之间的联接方式。笔者在教学过程中发现，学生在电压源单独作用实验中，经常短接电压源，造成电源损坏。

然而，在实施Multisim仿真时，如果学生出现类似错误操作，系统将自动进行错误报警；学生可以对照电路实验原理图，排查错误，这样有利于避免实物操作的接线错误。

其次，Multisim元件库中仪器仪表使用方法明确，简单易懂。学生可直接调用电压电流表进行测量，如果测量出错，系统会报警，学生可以修改，反复测量。对仿真结果的分析则可深化学生对教学重点、难点的理解。例如，仿真结果测得的电压电流数据如果是一个负数，学生可以修改电压电流方向或者电压电流表的接法，对比测量，从而形象直观地理解参考方向的概念。

（二）单管放大电路的分析与测试

单管放大电路是电子技术基础实验中典型且难点较多的一项教学内容。该实验中三极管工作状态的观测为本实验教学的重点。三极管有饱和、放大、截止三种状态。在实验中由于测量误差仪表等问题，静态工作点调节不当，往往观察不到对应的波形。在使用Multisim仿真时，则可通过建立图2所示仿真电路；按住A键，调节R6的阻值，就可以观察到对应的工作状态[5-6]。简单快捷，波形准确逼真，能让学生形象的理解对应的理论知识。

图2 单管放大电路仿真电路图

此外，在用实验箱做实验时，调节电位器改变R6、R1的值，可以观测到三极管工作状态的变化；但是VCC和β对其的影响，由于实验设备的固定，调节比较复杂；难以直接实现。使用Multisim仿真时，可以直接改变VCC和β参数值，通过虚拟示波器观察对应的波形，有效解决了设备固定所造成的困难，拓展和丰富课题教学内容，创新和丰富教学。

三、Multisim仿真辅助教学的几点思考

Multisim仿真预习辅助教学模式简单概括为理论学习、仿真预习、硬件实做。三者相辅相成。经教学实践检验， Multisim辅助实验教学有助于增强教学内容的针对性；其次充分扎实的课前预习，也显著提高课堂实验完成率；教学质量明显提高，成绩优秀率上升。与此同时，通过课前仿真演练，强化了学生对测量仪表的熟悉程度，降低了实验中的设备损坏率，有效节省了资源。

Multisim仿真技术在电工电子实验教学中的应用，显示出其独特的优越性，成为传统教学模式的有益补充。然而，为了实现二者的有机结合，对教育工作者提出了更高的要求，仍有大量工作有待深入。教学方案的规范化和内容的丰富化；与传统教学内容的整合需要系统化。文献显示，诸多院所先后进行了Multisim辅助教学探索，但是大多以个性案例展开，尚缺乏贯穿整个实验课程的系统性研究。应进一步推进Multisim辅助教学方法与LabView、互联网等信息技术的结合，建立网络虚拟实验平台，规范实验预习考核机制[7]。

四、结语

本文探讨了Multisim辅助电工电子实验教学的模式，并结合教学实践探讨了该方法独特的优势；最后，笔者又针对Multisim辅助教学模式的进一步发展，提出了几点体会，以期更好做到教学方案的规范化、教学内容的丰富化及系统化。

参考文献：

[1]雷跃，谭永红.用Muhisiml0提升电子技术实验教学水平[J].实验室研究与探索，2009（4）：24-27.

[2]谢斌盛，邓文婷.Multismi在电类实验教学中的应用[J].实验室研究与探索，2009（6）：213-214.

[3]郑步生，吴渭.MultiSim2001电路设计及仿真入门与应用[M].北京：电子工业出版社，2002.

[4]韦思健.电脑辅助设计-Mulfisim2001电路实验与分析测量[M].北京：中国铁道出版社，2002.

[5]朱力恒.电子技术仿真实验教程[M].北京：电子工业出版社，2003.

[6]熊伟，侯传教，梁青等.MULTISIM电路设计及仿真应用[M].北京：清华大学出版社，2005：70-71.

[7]唐民丽，吴恒玉.Muhisim2001在普电类实践教学中的应用[J].计算机与信息技术，2008（8）：111-112.

作者简介：

蒲永红 （1976-），女，陕西凤县人，硕士，实验师，研究方向为电工电子技术实验教学。