基于MULTISIM11仿真的“电路分析”课程改革探索

2012-08-06郑宾

职教通讯 2012年30期

郑宾

一、高职“电路分析”课程教学现状

“电路分析”是高等学校电类及相关专业一门重要的专业基础课程，也是后续学习其它相关课程的基础。“电路分析”课程内容涵盖电阻电路分析、电路分析、正弦稳态电路分析、频率响应和双口网络分析，[1]课堂教学概念原理多、理论性强、比较抽象，通常安排60学时左右。“电路分析”课程实验是在理论联系实际的基础上，通过实验，使学生熟悉常用电路元件的参数，掌握常用仪器仪表的使用方法，加深对理论内容的理解。因此，只有透彻地理解了理论知识，才能将其正确运用到实践中去，实验课一般安排12学时左右。

课程理论教学中，教师一般采用课堂讲解方式，在黑板上绘制电路，推导电路原理，学生同时做笔记记录重点和电路理论。这种教学方法的优点是学生对教学内容印象深刻，但是与采用多媒体教学方式相比，信息量较小。例如，电路分析中讲解电路等效变换，原理方法较简单，但讲解过程中需要在黑板上绘制多个过渡电路，这些电路图如果用多媒体设备展示，则可以节省很多时间，极大地提高课堂效率。而多媒体教学中，主要以幻灯片的方式演示，虽然提高了课堂效率，大幅增加了授课信息量，但学生一直处于被动观看的学习状态，缺少积极思考、理解记忆和记录笔记的时间，因此，这种教学方式对于基础较差的学生，教学效果尤其不理想。

实验课教学中普遍采用的做法是：实验前先让学生预习实验内容，教师讲解实验的目的和任务要求，学生再进行操作测量，课后学生撰写实验报告。实验预习是学生顺利完成实验操作至关重要的一个环节。[2]但这种教学方法也存在一些问题。首先，“电路分析”课程理论系统性强，在缺乏理解的基础上学习理论会存在一定的困难；其次，实验中对需要使用的元件性能、仪器的基本结构和使用方法不易掌握；最后，由于一些学生没有认真预习实验，根本不知道实验要做什么，在实验课程中不能理解教师的讲解内容，单凭借自己的理解想当然地认为如何去做实验，其结果是记录数据错误、电子元件和实验仪器仪表因操作失误而损坏。

本文通过具体实例，尝试将Multisim11仿真技术引入“电路分析”课程教学中，使传统教学与Multisim11仿真结合起来，利用其各自的优势，提高课程的教学质量和实验效率。

二、基于Multisim11仿真软件的“电路分析”课程改革

（一）Multisim11仿真软件简介

Multisim11是美国国家仪器（NI）公司在收购原加拿大的EWB基础上，推出的一款以Windows为基础的电路仿真工具，它具有完整的集成化设计环境，包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力，[3]能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。Multisim11具有更加形象直观的人机交互界面，包含了Source库、BASIC库、Diodes等15个元件库，提供了我们日常所见的各种建模精确的元器件，如电阻、电容、电感、三极管、二极管、继电器、数码管等等。仪器仪表库中还提供了万用表、信号发生器、瓦特表、双踪示波器、波特仪（相当于扫频仪）、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪、失真度分析仪、频谱分析仪、网络分析仪和电压表及电流表等仪器仪表，几乎能够100%地仿真出真实电路的结果，并且容易制作电路模型，迅速了解电路行为，借助高级电路分析，理解基本设计特征。[4]

（二）Multisim11仿真软件在电路分析理论教学中的应用

电路分析理论教学中，动态电路的过渡过程是十分短暂的变化过程。研究电路的过渡过程一方面便于利用它实现某种技术目的，另一方面是为了对某些电路在过渡过程中可能出现的过电压、过电流获得预见，以便采取措施加以防止。传统课堂教学都是以理论讲解为主，瞬态变化波形教师一般直接呈现给学生，如果利用Multisim11仿真电路来展示瞬态过程的变化以及参数对过渡过程时间长短的影响，则有助于激发学生学习兴趣，并加深其对知识的理解。

本文以RC一阶动态电路零输入响应[5]为例，说明Multisim11在课堂教学中的应用。

1.在Multisim11中创建RC一阶动态电路，如图1所示。