仿真軟件在電子技術基礎教學中的運用

摘 要： 本文介紹了仿真軟件在模擬電子技術課程教學中的一些做法，通過仿真演示及虛擬實驗等手段豐富教學方法，豐富了教學內容，提高了課堂教學效率，具有極其重要的作用。仿真軟件使教學及實踐過程更加形象化、直觀化，達到了良好的教學效果，為該課程的理論和實踐教學改革提供了可參考的途徑。

關鍵詞：電子技術基礎；仿真軟件；虛擬實驗平臺

電子技術基礎課程是一門實踐性很強的專業技術基礎課，該課程教學是以理論課教學、課程實驗和課程實踐等教學環節構成。計算機仿真技術能把復雜事物簡化、變抽象為具體、微觀的事物放大、宏觀事物縮小，縮短時空距離。在教學實踐過程中，結合理論教學的進程，利用Multisim，Protel 99 SE，EWB，PSPICE，SystemView等仿真軟件輔以生動的仿真演示，作為教學的補充，為傳統的教學注入活力。這一方法實現了理論講解和驗證的同步進行，能增強教學的直觀性與靈活性，使一些抽象的概念形象化、直觀化、簡單化，彌補了理論上的抽象性，可以提高課堂教學效率，取得良好的教學效果。

一、利用計算機仿真環境激發學生的學習興趣

電子課程課本內容過于理論化，過于注重原理分析、公式推導，理論課教學學生聽起來枯燥無味，難于理解，對該課程缺乏學習動力和熱情。利用計算機仿真作為教學載體，可以很好地解決學生的學習興趣問題。

利用Multisim 7電路設計仿真軟件輔助教學后，在講解電路原理的同時，可穿插Multisim 7軟件對電路進行仿真。如在單級共射極放大器電路教學中，在講解完基本電路原理后，利用Multisim 7軟件對此電路進行仿真演示。先用Multisim 7軟件模擬連接電路，確定電路中的各元器件參數，使用Multisim 7軟件虛擬儀器進行在線測量，再對照電路設計要求更改相關元件參數，觀察所得的變化，最后與理論計算進行對比。這樣就將理論上枯燥而不易理解的教學內容形象地展現在學生面前。在整個教學過程中，學生自始至終都保持極高的學習興趣。

在學習電子技術基礎的過程中，抽幾節課講解仿真軟件的使用方法。結合教師在課堂上的演示，學生首先學會Multisim 7軟件的基本操作。運用Multisim 7軟件，學生可以在較短時間內完成各類模擬電路、數字電路的原理驗證性實驗。使用虛擬測試儀器對電路進行仿真實驗如同置身于實驗室使用真實儀器測試電路。由于在電子技術基礎理論教學引入了虛擬的電子實驗，使課堂教學情境化，增強了教學的直觀性、形象性、生動性和時效性，激發了學生的學習興趣。

二、利用虛擬仿真彌補演示實驗的不足，提高課堂教學效率

電子技術基礎課程中許多概念和原理經常是通過實驗來幫助學生加以理解。實物演示方法雖然有直觀、生動、真實的特點，但演示準備工作量大，不便觀察。教學演示的內容一旦確定，其可變性很小，靈活性差。并且有些現象在傳統的演示實驗中是無法展示的，很難達到理想的教學效果，因此可以借助于虛擬仿真實驗。將仿真技術應用于教學中，能模擬一些用語言難以清楚表述的和現實實驗不易進行的內容。

例如，利用Protel 99 SE軟件仿真顯示出波形，振蕩器起振的過程非常直觀，還能看出這種振蕩電路的波形存在較大的失真，但振蕩波形較穩定。如果對波形失真要求較高，則需要采用改進型號振蕩電路，即克拉潑或者西勒振蕩電路。這種教學模式生動活潑，學生自始至終保持著極高的學習興趣，加深了理解和記憶，有效提高了課堂教學效率。

三、利用仿真實驗，突破教學難關，增強教學效果

將仿真技術應用于教學中，可以把許多抽象和難以理解的內容變得生動有趣，動態地演示一些現象，化難為易，使教學中的難點、重點變得一目了然，便于學習者觀察與思維，從而更好地理解和掌握所學知識，有效地實現精講，突出重點，突破難點。

課堂上教師可以根據講課需要，運行Multisim 7軟件，模擬各種實驗，并根據需要隨意控制，使“實驗結果”反復重現，使實驗演示與教師的講解同步進行；通過屏幕的展示，使一些抽象的概念形象化，將一些學習方法以動態方式圖解。這樣的教學模式生動活潑，調動了學生的學習積極性，幫助學生正確理解概念，掌握知識，提高了課堂教學效率。例如利用Multisim 7軟件對負反饋放大器進行輔助仿真教學。反饋不僅是改善放大電路性能的重要手段，而且也是電子技術和自動調節原理中的一個基本概念。在放大電路中引入電壓串聯負反，會導致電壓放大倍數下降，但輸出電壓的穩定性提高，非線性失真減少，通頻帶展寬，輸入電阻增加，輸出電阻減少。借助于Multisim7軟件對電壓串聯負反饋放大電路進行仿真實驗來驗證這些影響，得出與理論相符合的結果，以利于課堂教學的成功進行。

四、虛實結合，增加實踐環節

電子技術課程是一門實踐性很強的專業基礎課程，理論學習必須緊密地與實踐結合起來。在電子技術實踐課之前，學生先利用仿真軟件將電路進行仿真，得到實驗結果以后，再進行實際的安裝、焊接、調試。學生做實驗的興趣提高，信心加強，實驗教學質量大大提高，在仿真軟件中，可以隨時修改元件參數，并能馬上獲得仿真結果。使教師、學生感覺到自己置身于特殊的教與學的環境之中， 從而產生親臨真實電子技術基礎環境的感受和體驗。Muhisim 7軟件還提供了故障設置功能，實驗時，學生可以兩人為一組，互設故障，然后通過仿真結果進行故障分析，最后排除。這樣，學生能初步學習電路的故障分析，大大提高了學習興趣和實際動手能力。學生可提出各種設計方案，從而大大提高了分析問題、解決問題的能力，激發了他們的創新意識，也大大提高了學生電子技術基礎的設計水平。

例如在典型的互補對稱式推挽OTL功率放大電路的實踐中，先在Multisim7軟件中繪制仿真電路，運行仿真電路，通過數字萬用表和示波器觀察輸出結果。若結果不符合設計要求，則需修改電路再對電路進行仿真調試，直到符合要求為止，并輸出Protel格式網絡表文件。再應用Protel 99 SE 軟件載入網絡表，將元件封裝形式修改為Protel形式的元件封裝，設計PCB布線圖。然后，根據布線圖制作印刷電路板，并進行實物安裝與調試。制作成功時的成就感激發了學生的學習熱情，讓學生有目的、有針對性地學習相關理論知識。通過相應的電子制作，在實踐中鞏固所學理論，并能用理論知識解決制作中遇到的問題，達到較好掌握理論知識與實踐技能的目的。

（作者單位：恩平市中等職業技術學校）

參考文獻：

[1]夏路易，石宗義.電路原理圖與電路板設計教程Protel 99 se［M］.北京：北京希望出版社，2002.

[2]熊偉，侯傳教，梁青，孟濤.Multisim 7 電路設計及仿真應用［M］.北京：清華大學出版社，2005.

責任編輯 賴俊辰