仿真軟件在電工電子課程群教學中的應用

摘 要： 文章介紹了Multisim、MATLAB、SIMULINK等仿真軟件在電工電子課程群教學中的應用。把仿真軟件引入教學與實驗中不僅能豐富課堂教學內容，提高課堂教學效率，而且有助于調動學生學習的積極性和主動性，培養學生的創新能力。

關鍵詞： 電工電子課程群教學 仿真軟件 教學改革

電工電子課程群包含“電路分析基礎”、“電工電子技術”“信號與系統”、“數字信號處理”、“模擬電子技術”等課程。這些課程是理論性與實踐性都很強的課程，此類中的絕大部分課程具有抽象性高、理解難度大等特點。傳統授課存在理論講授與實踐演示相脫節的弊端，授課過程中難于通過實驗操作向學生展示理論知識的直觀應用效果，因此往往造成知識講授枯燥無味、教學效果不佳等問題。仿真軟件的引入為這些問題的解決開辟了新徑[1]。

一、仿真軟件簡介

計算機仿真具有效率高、可靠性高和成本低等特點。仿真軟件在教學中可以代替硬件實驗電路，其強大的實時交互性、信息的集成性和生動直觀性，可以為教學創設良好的平臺，極大地激發學生的學習興趣，有利于教師引導學生用科學的思維方法分析問題，提高學生的學習能力、探索和解決問題的能力。常用的仿真軟件有Multisim、MATLAB、SIMULINK等幾種[2]-[3]。

Multisim軟件是一個專門用于電子線路仿真與設計的EDA工具軟件。它是一個完整的設計工具系統，具有一個龐大的元件數據庫，并提供原理圖輸入接口，可以進行從原理圖到PCB布線工具包的無縫數據傳輸。Multisim易學易用，便于學生進行綜合性的設計﹑實驗，有利于培養學生的綜合分析能力﹑開發能力和創新能力。

MATLAB是一套高性能的數值計算和可視化軟件。它最重要的特點是易于擴展，允許用戶自行建立完成指定功能的M文件，從而構成適合其他領域的工具箱，這大大擴大了MATLAB的應用范圍。MATLAB作為編程語言可視化工具，具有豐富可靠的矩陣運算、圖形繪制、數據和圖像處理及交互式編程等功能，可解決工程、科學計算和數學學科中的許多問題，目前在信號處理、控制系統的仿真和神經網絡的研究等方面都有廣泛的應用。

SIMULINK是一個用來對動態系統進行建模、仿真和分析的軟件包，它支持連續、離散或者兩者混合的線性系統和非線性系統，與傳統的仿真軟件用差分方程和微分方程建模相比具有直觀、方便、靈活的特點。

二、仿真軟件在課程群教學中的應用

可把仿真軟件引入到教學中來，在課件中加入大量的仿真實例，應用仿真軟件輔助課程教學，使理論隨時得到驗證，從而加深學生對知識的理解。例如將“MATLAB語言”、“SIMULINK”引入到信號與系統的教學中來，將“信號與系統”和“MATLAB語言”兩門課程有機結合。利用PowerPoint、Flash及MATLAB語言等工具制作CAI課件，研制MATLAB演示程序，利用具有代表性的實例實時、動態地演示“信號與系統”的課堂講授內容，提高學生的學習興趣和理解能力。學生既可以較好地理解一些抽象的理論原理，又能將理論與應用結合起來，從而提高課堂教學效率。

將Multisim、SIMULINK引入到電路分析基礎、電工電子技術教學中來，既使學生感受到電路動態與靜態的真實狀態，將抽象的內容直觀化，又能提高學生的學習興趣和分析能力，大大提高教學質量。圖1為用Multisim進行信號發生器仿真的輸出波形，圖2為利用MATLAB對信號進行過采樣后重建的結果。

三、結語

將仿真軟件引入到電工電子課程群教學中來，可直觀演示各種定律定理，激發學生的學習興趣。應用仿真軟件進行虛擬實驗，突破了傳統實驗在時間和空間的限制，彌補了硬件實驗的不足，提高了學生的綜合性、創造性能力。

參考文獻：

[1]朱曉萍.應用型本科電工系列課程的教學改革與實踐[J].中國電力教育，2008（4）.

[2]付揚.Multisim仿真在電工電子實驗中的應用[J].實驗室研究與探索，2011（4）.

[3]菅小艷.MATLAB在高等數學中的應用[J].計算機時代，2011（5）.