基于Multisim14仿真的电工电子技术课程教学改革与实践

邹旺 冯俊杰 何超

摘要：针对电工电子技术课程传统教学存在的理论与实践脱节从而导致学生对知识理解不深刻，实践能力无法得到锻炼等问题。该文提出将Multisim14仿真软件应用到电工电子技术课程教学过中，形成理论结合实践仿真的教学模式。实践表明，所提教学方式使学生能够加深对理论知识的理解，提高学习兴趣，提升创新应用能力，教学质量得到明显提升。

关键词：Multisim14;仿真;电工电子技术;教学改革

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）18-0173-02

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1 引言

“电工电子技术”是电类、机械类以及普通高等院校理工科相应专业学生的必修基础课程，其主要任务使学生掌握电工技术与电子技术基本技能，具有分析和解决实际一般电路的能力，为电类专业学生后续专业打下坚实的基础，因此，上好这门课，具有不可忽视的意义[1-2]。但是这门课理论较强，脱离实践单纯讲授理论学生将难以及时消化，因此，将传统重理论轻实践的教学方法进行改革，是培养创新应用型人才的迫切需要。为了进一步提升教学质量，本文提出将Multisim14仿真软件应用到电工电子技术课程教学中，形成理论结合仿真的教学方法，通过Multisim14仿真实验验证理论，增强学生感性认识，从而加快对知识点的理解;通过实践仿真，培养学生的应用创新能力。

2 Multisim14仿真应用于教学的优越性

Multism仿真软件是专门用于电路仿真设计到版图生成全过程的电子设计工作平台，是一套EDA工具，它提供了方便友好的操作界面、广泛的元器件、种类齐全的电子设备和全面的电路分析工具[3]。随着技术的不断更新，Multisim经过了多个版本的更新，目前最新版为Multisim14，与之前版本相比较，其操作界面更加美观、操作更加流畅、功能更强大。

应用Multism14仿真可以很好的解决理论教学与实验验证相脱轨的这一问题。由于软件图形界面直观、使用方便，可对基本电路、模拟电路、数字电路进行仿真，学生可以实时将理论知识用该软件进行再现，与实际实验验证相比较，降低了实验耗材，效率高，提高实验仪器设备的使用寿命。

3 电工电子技术教学中存在的问题

（1）教学模式传統，教学效果不突出。以教材“平铺式”的教学方式是传统的电工电子技术教学万法，这种方式过于强调讲授[4]。教师的任务也只是以课本为中心传授知识，学生只是被动地接受，严重限制了学生主动获取知识和能力提升的积极性，从而无法训练学生独立思考问题的能力，影响创新能力的提升，即使学生有丰富的理论知识，但还是缺少知识迁移应用的能力。

（2）理论教学与实践教学脱节。电工电子技术是一门理论性和实践性很强的基础课程，其中涉及基础电路、模拟电路、数字电路三部分内容，教学内容多而且抽象，学生难以理解。电工电子技术课程理论知识学时数占大部分，实验学时数占学时数很少，由于课程学时数有限，教学内容多，教师为了完成教学计划，只能压缩实践学时数，大部分理论知识无法得到实验验证，导致理论知识与实践验证脱节，学生理论知识的应用能力无法培养，学生也会对教内容理解不够透彻，无法得到良好的教学质量。

（3）缺少理论知识实时验证。传统电工电子技术课程教学过程中，讲授完教学内容后，只是简单布置理论计算的课后作业，少部分教学内容会安排实验验证，但不是实时的，这样使得学生在课堂上学到的理论知识后无法通过实时的实验验证来加深对知识点理解，原本该门课就比较枯燥、难懂，如不能让学生将所学知识通过实验验证很直观地反映出来，加深理解，长此以往，学生学习的积极性、激情将会大大下降，学生的动手能力、创新能力得不到提升。

4 电工电子技术课程教改及实践

4.1 基于Mulhsim仿真的教学改革措施

（1）以学生为中心的课程教学。打破传统的以教材“平铺式”的教学模式，在课程中引入Multisim14仿真软件作为教学手段的补充，教师上课时让学生带上装有Multisim14仿真软件的笔记本电脑，将讲授理论知识后，让学生通过仿真实验验证理论知识，并对实验结果进行相互讨论，提出问题，加深对理论知识的理解。通过这种方式使得理论教学和实践教学能够很好地结合，将传统实践教学实验项目移植到计算机端进行模拟仿真有很成功的应用经验[5-7]。

（2）理论知识与实践相结合。课堂上对理论知识验证，加深理解后，教师布置课后作业，让学生先用理论知识计算出理论值，然后在让学生通过仿真软件实验验证理论值得正确性，通过这种方式学生可以实时验证理论的正确性。此外，鼓励学生通过仿真软件进行拓展，进行创新设计，提高学生对本门课的兴趣，增强学生的创新意识，培养学生的动手能力。

（3）仿真与实物操作相结合。在电工电子技术课程中，其中有一部分实践教学环节，该环节需要让学在电工电子实训平台上进行实操作。仿真实验在教学过程中虽有很多的优势，和实物操作存在差距，并不能取代实物操作，但是学生前期有在仿真软件上对理论进行验证的过程，在实操时学生犯错率减少，提高了实验效率，也能节约教学成本。通过实物操作进一步加强学生的实践动手能力和创新能力，进一步加强学生解决问题和分析问题的能力。

4.2 Multisim在电工电子技术课程中的应用实例

（1）叠加原理仿真

叠加原理是基础电路的重要内容，表述为：在多个电源共同作用的线性电路中，某一支路的电压（电流）等于每个电源单独作用，在该支路上所产生的电压（电流）的代数和[1]。在课堂中我们使Multisim仿真软件进行叠加原理的验证。如图1所示电路原理图。

通过仿真电路，可以让学生对叠加原理有更直观的认识，还可以调节参数来进一步验证定律的正确性，加深学生的理解。

（2）单级放大电路

基本放大电路是模拟电路部分的重要内容，由于涉及了三极管放大电路各元件参数合理选择，以及输入信号的频率影响等较多的知识点，使得学生很难理解和掌握基本放大电路。为了让学生更好地理解和掌握基本放大电路知识点，首先，我们在课堂上讲解这部分知识点时，结合Multisim仿真对电路原理进行讲授，使学生能直观的认识和理解。在课后，将给学生布置任务，让学生根据仿真原理图，修改参数，并且测量参数，进一步加深对基本放大电路的理解。最后，我们会安排实训课，让学生到电工电子实训室，搭建真实的电路原理图，用真实的仪器仪表对参数进行测量，并与仿真软件所得到的数据进行对比，分析实验数据。

我们采用经典的电阻分压式工作点稳定放大器电路原理图对这部分知识进行讲授，仿真原理及参数如图2所示。当在放大器的输入端加入输入信号V，时，在放大器的输出端可得到一个相位相反、幅值被放大的输出信号V0，这个过程实现了电压放大。另外，仿真图3中接人了一個双通道示波器，可以观测输入信号与输出信号的波形图。如图4所示：

通过结合Multisim仿真对基本放大电路知识点以及用仿真进行实训，不仅能够帮助学生更容易的理解和掌握知识，而且能够培养学生的动手能力、分析电路工作原理的能力。

（3）组合逻辑电路分析与设计

数字电路是电工电子技术课程的重要内容之一，该内容抽象且难度大，实践性要求高，传统教材“平铺式”的教学模式，学生学习兴趣不高，教学效果不佳。在课堂上讲授理论知识过程中，结合Multisim软件进行仿真，将抽象的理论知识变得生动的仿真演示，教学变得生动，可以提高学生的学习兴趣。

我们以组合逻辑电路分析与设计知识点为例，例如交通灯故障报警电路的设计，当交通信号灯是故障状态时，故障报警电路发出报警信号。通过给定的逻辑要求进行分析，设计逻辑电路图，逻辑电路设计完成后我们将在Multisim中进行仿真演示，仿真图如图4所示（采用了与非门实现电路），R表示红信号灯，Y表示黄信号灯，G表示绿信号灯。当交通信息灯故障报警时，报警灯就会亮，经过测试，满足逻辑要求。通过仿真电路，学生可以直观地看到组合逻辑电路分析与设计的过程，从而加深学生对知识点的理解。

5 结束语

本文基于Multisim14仿真软件对传统的电工电子技术课程教学进行了改革，形成了理论结合实践仿真的教学模式，进一步解决了传统教学效果不突出、理论教学与实践教学脱节等问题。本文通过基础电路、模拟电路、数字电路的应用实例，有效证明了所提的教学改革模式，丰富了教学方式，进一步提高了教学效果，提升了学生动手能力和创新应用能力。

参考文献：

[1]程继航，李正魁.电工电子技术基础[M].北京：电子工业出版社，2016：22-25.

[2]刘景艳，李玉东.Multisim仿真软件在电工电子实验教学中的应用[J].中国现代教育装备，2018（19）：36-39.

[3]丁长虹，翟艳男，桂马立.Mutisiml0在《电工电子技术基础》教学中的应用[J].电子制作，2018（19）：63-65.

[4]杨晓雷.Multisimll在《电工技术基础与技能》教学中的应用研究[D].上海师范大学，2013.

[5]宋月丽，刘佳.Multisim仿真技术在电子电路中的应用[J].南方农机，2020，51（2）：192.

[6]和玉梅.基于Multisim的数字电路课程的教学改革[J].数字技术与应用，2011（12）：109，111.

[7]冼进，赖晓铮.基于Multisim仿真数字逻辑实验教学改革[J].实验室研究与探索，2019，38（9）：228-232+297.

【通联编辑：朱宝贵】

基金项目：贵州省高等学校教学内容和课程体系改革项目（项目编号：2019145）

作者简介：邹旺（1993-），男，贵州盘县人，硕士研究生;冯俊杰（1983-），男，河北唐山人，博士，副教授。