Multisim在數字電路教學中的應用研究

Multisi解決了傳統數字電路教學中的諸多弊端，使課堂教學生動易懂，通過對電路的仿真，使實驗教學效果明顯，也更容易發現設計弊端。因此，在教學過程中需要將數字電子技術與Multisim極其緊密的聯系在一起。本文主旨是在探索Multisim在數字電路的教學過程中將兩者的結合滲透于課堂教學和實驗。

【關鍵詞】數字電路 Multism

傳統的教學模式中，學生在學習專業基礎課程的時候，需要在課堂接受理論講授，然后在其他實踐、不同的實驗室參加驗證性實驗，這是一個從腦到手的學習過程，它要求學生有較強的基礎學習能力，較好的聽課、筆記和驗證性思考的習慣。數字電路是高職高專電子信息類學生的一門專業基礎課程，以往傳統的教學模式將限制學生的思維發展。新的教育觀念和科學技術推動傳統教學進行及時的更新、不斷的補充。尤其是近幾年EDA技術的發展，已經成為了電子產品重要的工具和手段，因此，將EDA技術引入到數字電路的教學過程，是一個值得探討的課題。

1 傳統教學課程現狀分析及存在的問題

數字電路主要對數字信號進行處理的電子電路，是集成電路的基本器件。常用的是三人表決器、四路搶答電路、數碼顯示電路、數字電子鐘等電路。其特點是對電路的基本原理的理解和其設計分析的方法。由于該課程的傳統主流教學方法還是教學部分以介紹理論為主，伴有簡單的案例，往往學生覺得枯燥難懂；而實驗部分則往往是利用實驗箱和大量的集成芯片與導線連接完成，對于復雜的數字電路實驗實現難度較大，只要有一根導線連接有問題，全盤實驗宣布失敗，學生每節課要花費大部分的時間來選擇導線，電路故障排查較復雜。大多數的學生認知只停留在試驗箱的使用和芯片引腳的連接，而對數字電路的整體設計思路和理論知識不能結合應用。學生的主動行沒有很好的發揮出來，一方面在課堂理論教學中學生是在被動的學習和接受，另一方面實驗課堂上，學生只顧完成規定的實驗內容，完全沒有去思考如何把課堂理論教學學到的知識用來設計。這使得理論部分和實驗部分的教學從形式上沒有達到真正的統一，也沒有使二者進行無縫鏈接。這使得學生無論從理論和實踐的連接上還是從二者的時間聯系上都無法進行平穩的過渡，并且在問題的尋找和實際的創新方面也沒有到提高。所以數字電路的教學改革非常必要。

2 Multisim的簡介

Multisim是早期EWB的升級換代的產品。Multisim提供了強大的電子仿真設計界面，將原理圖的創建、電路的測試分析和結果的圖表顯示等都集中在同一個電路窗口中。整個操作界面就像一個實驗工作臺，有存放仿真元器件的元件箱，有存放測試儀器的儀表庫，有進行仿真分析的各種操作命令。測試儀器和仿真元器件的外形和實物非常接近，操作方法也基本相同，所以這個平臺將虛擬儀器技術的靈活性擴展到電子設計者的工作臺上，彌補了測試與設計功能之間的缺口。使電子線路的仿真更為高效，當改變電路連接或改變器件參數，對于電路仿真時，可以清楚的觀察到各種變化對電路性能的影響，所以廣泛應用于各類電路的仿真，以便非常方便的比較仿真數據和真實數據，規避設計上的反復。

3 將Multisim引入到數字電路的教學中

（1）在數電的基礎知識單元，往往涉及到邏輯函數的化簡，而學生對化簡的結果不是很確定，我們就需要先讓學生直接化簡，然后用虛擬儀器邏輯轉換儀來對剛剛的結果進行檢測。這樣學生就能很清楚自己的化簡是否達到了最簡。

（2）在對各種數電基本門電路和組合邏輯電路、時序邏輯電路的分析時。我們首先快速了解一下設計電路一些必備的知識，而不拘泥于知識的背景和推導過程。在介紹所需必備知識后，我們快速用Multism來對剛講的電路進行仿真。學生可以通過電腦利用EDA工具軟件建立數字電路的虛擬環境，對電路進行觀察、分析、設計。比如編碼器和譯碼器的概念很多學生永遠要混淆，我們在教授的過程中先分析，然后用字信號發生器和邏輯分析儀仿真，讓學生明白這兩種儀器最大的區別在哪里。還有計數器、555定時器等等。這種將電路的仿真直接放到教學中的交互學習方式，使學生對課程的興趣大大提升。

（3）對各類電子電路的設計的教學過程中，將電路設計理論推導和設計的整體框架思路集思廣益，分成各個興趣小組，每個小組都可以自主設計，使學生能夠對同一電路用多種形式進行編寫，然后把各個小組學生討論出來的設計電路都在仿真電路上仿真，通過用Multism的仿真，再比較參數，找出最符合設計要求的那組作品。學生在分析設計以及仿真過程中都參與其中，能快速把理論結合實踐來運用。

（4）設計實驗時，一定考慮學生的體驗和成就感。為學生設計小的案例，這些小案例都是針對章節進行設計的，要求學生通過仿真方法達到實驗效果，然后再傳統的實驗箱上把仿真電路再用導線連接一遍排查問題，更加了解各個芯片引腳的具體功能，這樣當實驗結束后，老師指導學生總結、對模塊從新修改組裝或者用相似功能的芯片來替代原有芯片，最終做出各種電路，使學生能夠具有成就感。

4 結語

通過這種教學實踐過程的檢驗，我們發現這樣的教學方法是行之有效的。數字電路在傳統的教學模式中，教學重點是以邏輯門和觸發器等集成電路芯片為承載媒介、采用真值表和邏輯表達式作為設計分析的表達方式，然后實驗部分通過人工連接調試完成的數字電路設計，而改革后的數字電路的教學過程中引入Multisim仿真電路，使這種傳統的教學方式變得輕松有趣，學生學習起來也更加簡單，不會出現以往上到那忘到那的現象。通過教學實踐，增加技能考核與能力培養內容，實施“帶著問題去設計”教學模式，，學生學習積極性明顯提高，積極主動思考問題，基礎好的學生在能夠驗課上用不同的芯片來完成相同的設計，從而改進設計方案再做實驗，同時學生實踐操作和動手能力切實提高。學生能夠獨立完成方案設計、器件選擇、電路調試。它為高職高專的電子類設計學生提供了一種現代的電子設計技術和更廣闊的就業崗位。

參考文獻

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作者簡介

劉竹（1982-），女，四川省遂寧市人。碩士學位。現為四川職業技術學院電子電氣工程系講師。主要從事電子信息類教育工作。

作者單位

四川職業技術學院 四川省遂寧市 629000endprint