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1、Multisim 和 Proteus 仿真在模拟电子技术课程教学中的应用 孙尚宏 张晓菊 吴玲敏 河套学院机电工程系 摘 要： 随着教育水平的不断提高, 对学生各方面能力的要求也就随之增高。模拟电子技术是通信工程、自动化以及电子科技等高校学生的必修课程, 在整个教学体系中处于基础性地位, 其质量高低直接影响到以后的学习生涯。从整体教学效果来看, 由于这门课程具有抽象性、理论性、实践性等显著特点, 给初次接触这门课程的新生产生了不小的压力。而在教学过程中运用 Multisim 和 Proteus仿真软件可以使整个教学活动变得直观、鲜活, 非常有益于新生对该门课程知识的学习, 激发了学生的学习兴趣
2、, 使教学能够顺利开展。为了具体探究这两项软件在教学过程中的应用实践, 本文从实际出发, 结合相关的理论背景, 对两项软件在课堂教学中各个过程的应用进行了详细的阐述, 希望能够推动教学工作的发展。关键词： Proteus; Multisim; 仿真软件; 模拟电子技术; 基金：基于 Multisim 的模拟电子技术的教学研究 (教学研究课题, 编号:HTXYJY17010) 本文引用格式:孙尚宏, 张晓菊, 吴玲敏.Multisim 和 Proteus 仿真在模拟电子技术课程教学中的应用J.教育现代化, 2017, 4 (47) :206-207.随着社会的不断发展, 科学技术越来越成为各行各
3、业乃至整个国家的核心竞争力, 因此, 培养学生全面发展的能力已经成为高等教育的重中之重。模拟电子技术是高等学校中的一门基础性学科, 主要存在于通信工程、电子科技、自动化工程等院系内, 也是要求学生必须熟练掌握和运用的一门专业课。这门课程有着很强的实用性, 是学习以后课程的基础1。但是从目前的教学情况来看, 由于这门课程存在着一定的抽象性和实践性, 因此, 初学者对于这门课的接受效果并不是很好, 再加上在知识传授过程中, 不能根据教学内容搭建具体的电路, 在实验课程中, 又受到学校各种实验场地和器材的限制, 所以学生在学习这门课时存在着较大的困难, 对于基础知识和基本概念模糊不清, 严重地影响着
4、教学任务的推行。近些年来, 将 Multisim 和 Proteus 仿真软件运用于教学过程中取得了非常不错的效果, 为了具体探究这两项仿真软件的应用效果, 下文将分别介绍这两项软件的各种优势和特点, 希望能够为以后教学工作的开展提供新的想法和思路2。一 Multisim 软件的相关要点介绍(一) Multisim 软件简介Multisim 是由美国的国家一起公司研发的, 以 Windows 为依托的仿真软件, 它有着很多的用途, 一般来说, 可以将其用于电路原理图的搭建、电路硬件描述语言输入以及自定义虚拟仪表方面, 还可以用于模拟电路板的设计, 从整体上看, 该软件可包含所有功能电路的仿真,
5、 这也是将这个软件引入课堂教学的重要原因3。(二) Multisim 软件在教学中的应用实例为了培养实践能力强的应用型人才, 通过板书和画图那种静态教学方法已经不太适应如今的教学, 因此必须将教学模式由静态向动态转变, 从而加深学生对知识的理解和掌握。而 Multisim 软件则为动态课堂教学提供了可能性, 可以帮助教师对电路中的所有点进行测量, 并显示出来, 将一些抽象、复杂的电路变得直观。举个例子来说, 在学习晶体三极管特性的时候, 由于该内容难度较大、抽象性很强, 所以学生们对此的学习兴趣普遍不高, 如果能运用 Multisim 仿真软件教学, 那么将会使抽象的知识变得直观, 学生们也乐
6、于接受。在教学中, 首先采用 IV 分析仪, 该仪器主要是用来测量半导体器件的特性曲线, 在仿真模拟中, 我们可以选取三极管 2N3392, 与 IV 特性测试仪图表输入端相连接, 通过显示屏我们可以看到屏幕下方的最左一格显示基极电流的第一条曲线, 是红色的, 中间的一个显示的是读书指针的坐标, 右边一格显示的是基极电流的第一条曲线与读数指针交点的坐标, 如果接着向右方拖, 就会发现左边一格显示内容保持不变, 而中间、右边一格则不断发生着变化, 详情见图 1。在课堂演示过程中, 还可以用数表点击下数第二条曲线, 这时候就会发现左边一格显示已经变为 I-b (2 m) , 中间不变, 右边即变为
7、 117.903 m A, 可以不断重复此操作, 使学生了解和掌握这个过程, 同时也能直观地反映出曲线的特点, 让学生对课堂学习充满兴趣4。图 1 三极管特性分析图 下载原图在研究负反馈对放电器的影响时, 一般是通过研究反馈回路中的控制开关来研究负反馈的作用。例如, 在研究负反馈对于电路放大倍数的影响因素时, 可以在输出端接入万用表, 并根据测试结果计算出电压放大的倍数, 通过一些直观的数据, 学生可以很快地推算出相应的结果, 也能够深刻地体会到负反馈在牺牲一定的放大倍数情况下, 可以明显地提升增益的稳定效果。在学生自主实践过程中, 可以引导他们自行地改变相关参数值, 虽然参数值发生了变化,
8、但是其最终的规律却没有变化, 学生的自主加入更加使他们深入了解变化规律, 提升了学习的兴趣。(三) Multisim 软件在实验课程中的应用分析在实验课教学过程中, 存在着一个普遍的问题就是实验仪器的损害很快, 由于学生的数量比较多, 在一定程度上也加速了仪器的老化, 如果将 Multisim 软件引入实验课堂中去, 则可以弥补传统教具的不足, 在一些实验中, 可以让学生先通过仿真模拟进行大致的思考, 然后再通过仪器进行连接, 这样的话, 会大大减少实验的盲目性, 还能减少实验器材的重复使用次数, 提高了实验课堂的效率5。(四) Multisim 软件在教学设计中的应用分析模拟电子技术课程设计
9、是一项重要的实践环节, 其设计内容应包含课题的选择、电路设计、安装、焊接、调试以及最终的总结等内容, 可以从整体上培养学生严密的逻辑思维和动手能力, 在传统的课题设计工作中, 往往要耗费大量的时间、人力和物力, 但是如果能将 Multisim 软件运用于课题设计工作中, 让学生先通过该软件进行大致的模拟, 然后再组装电路, 避免了一定的盲目性, 又缩短了开发周期, 一举两得。课程设计是考察学生能力的关键性因素, 体现着学生对书本知识的掌握和运用, 也是对教师教学成果的检验, 所以, 课程设计非常有利于培养学生综合运用知识的能力, 为其以后的实践奠定扎实的基础。二 Proteus 软件的相关要点
10、介绍(一) Proteus 软件的特点简介Proteus 仿真软件是由英国公司开发设计的, 也是目前世界上最先进的嵌入式设计仿真平台, 有着其他软件所不具备的优势, 从整体上看, 其主要特点有五点。第一点, 适用面非常广, 可以仿真数千种模拟、数字器件以及集成电路, 而且还具有大量的动态仿真效果, 还支持不同型号的微处理器、微控制器芯片, 仿真运行效果非常好。第二点, 它可以对各种分立和集成的模拟、数字进行相关的电路分析, 例如混合信号分析、数字分析、频率分析等。第三点, 具有大量的虚拟仪器仪表可供选择和使用。例如虚拟示波器、逻辑分析仪、计数器、虚拟终端等。(二) Proteus 软件在教学中
11、的应用分析在课堂教学过程中, 如果能将 Proteus 软件的交互式仿真模拟运用于课堂中, 可以更加直观、生动地表达出抽象的知识, 有助于学生快速学习和掌握知识, 了解相关器具的作用。例如在讲授固定偏流共射组态放大电路时, 首先应当引导学生综合分析电路的静态、动态工作原理, 利用该软件的交互式仿真模拟能力, 在断开 vi 时, 调整相关电量的值, 在加入 vi 时, 通过示波器并利用模拟图表观察输入输出波形放大情况和相位关系, 此外, 还可以通过改变输入信号幅度分析出输出动态的范围, 观察其饱和、截止失真。在这样的课堂中, 学生们会大大提高学习兴趣, 快速、高效地掌握知识。(三) Proteu
12、s 软件的辅助实验以及课程设计从目前的课程发展状况来看, 虽然模电和数电的实验一般都具有现成的实验箱, 但是必须在固定的时间和地点进行实验, 不利于学生学习的自主性。而利用Proteus 软件则可避免这一缺陷, 它不受时间空间的限制, 能够灵活地选择器件, 是一种很好的辅助工具。在实验基础上, 教师应当大力鼓励学生利用Proteus 软件模拟还未进行的电路, 在兴趣与好奇心的驱使下, 大多数学生都会开展这项工作, 进而提升了学生的自主创新能力。三结语电子技术课程是高等院校的一门基础性课程, 利用相关的仿真模拟软件可以将学生、课本和课堂三部分结合在一起, 不但提升了教学质量, 还激发了学生的学习
13、兴趣, 有助于学生创新能力的培养, 为以后专业课程的学习奠定了扎实的基础。在以后的教学过程中, 广大教育工作者可以将仿真软件广泛运用于教学过程中, 充分调动学生学习的积极性, 提高其自主学习能力, 为国家培养全能型的人才。参考文献1汪峰.Multisim 仿真软件在中职电工电子技术课程教学中的应用实例分析J.职业, 2017, (05) :122. 2何玲, 吴恒玉.“教、学、仿真、做”一体化教学方式在模拟电子技术课程中的应用J.福建电脑, 2016, (01) :87+7. 3赖春香.Multisim 仿真软件在中职电子技术基础课程教学中的应用探究J.技术与市场, 2016, (05) :188-189. 4王甜.电子测量技术课程中应用 Proteus 仿真的教学改革实践J.科技视界, 2016, (26) :268. 5曾志伟, 卫黄河, 杨文韬.关于模拟电子技术基础课程中仿真软件应用的几点思考J.六盘水师范学院学报, 2015, (01) :86-88.
