Multisim虚拟仿真平台的应用研究

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  【摘要】对电子产品设计与制作,Multisim虚拟仿真平台有非常重要的教学指导意义。可有效利用仿真的过程调整电路设计,也可利用仿真结果验证理论推导的正确性。虚拟仿真的最大好处是,无需现实中的器件与仪器仪表,能有效节约资源,并起到良好的测试和验证效果。与传统教学模式相比,更与时俱进,能提高学生的学习主动性和积极性。
  【关键词】Multisim  虚拟仿真  教学改革
  【基金项目】2015湖北省职教学会科学研究课题“以Multisim虚拟仿真平台实现专业课教学方式改革的研究”(项目编号:ZJGB201516)。
  【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2018)40-0226-01
  近年来,我国高等职业院校正在蓬勃兴起,然而,随着一批批人才的输出和社会对高职人才质量的检验,也反馈了一些问题。比如:高职学生专业水平不够、理论知识贫乏、分析调试能力不强等较为明显的问题。
  深入研究就会发现,就高职生的自身特点:大体情况文化基础薄弱;缺乏学习热情;不太喜欢思考;相对自我、缺乏团队合作精神等。当然,也存在思维活跃、动手能力较强;兴趣愛好广泛、个人特长突出等显而易见的优点。我们的教育就是要突出优势、降低弱势,服务产业,服务社会,让每一个学生都能在工作中找到自己合适的位置[1]。
  就电子类专业而言,目前越来越多的产品开发、测试、生产过程都是在计算机上进行的,电子产品设计的自动化程度越来越高。利用相关软件绘制电路图、利用虚拟仪器仿真测试电路,能有效简化生产过程。我们的教育,最终是要面对市场的考验,既然社会对电子产品设计的自动化要求越来越高,那么我们对虚拟仪器的应用也应该与时俱进。
  从专业角度来讲,学生的职业能力水平反映了一个学校的专业教学效果,目前,随着电子、通信、激光等行业的高速发展,传统的讲授式教学方式已跟不上时代。现在的学生,普遍接触电脑、互联网早,接受新鲜事物快。所以,我们应该发挥其在这方面的优势,引入新鲜的教学环境,将产品的设计、仿真、生产、测试整个工艺流程与“教、学、做”的全过程紧密联系。做到学校所学与企业所需“无缝对接”。这样学生能更快地适应岗位,适应社会需求。Multisim虚拟仿真能非常直观地观测到电路的测试结果。如图一所示,利用虚拟仪器万用表进行串联电路电阻电压的测试。
  图一 利用万用表进行电阻电压的测量
  引入Multisim虚拟仿真平台,以机房为教学环境,将理论知识当场加以验证,改变参数,得出对应结果。既验证了理论,又测试了过程。学生更容易理解和接受。Multisim可用于多门电子类专业课程的电路仿真和设计,其引入可有效解决高职院校学生基础差、实验设备不足、学生分析能力差等问题,具有重要的课程教学意义。虚拟仿真平台的典型应用对于提高高职院校电子类专业的教学效果有重要的研究价值[2]。
  以Multisim为主的虚拟仿真平台,能有效地实现原理图设计、交互式仿真、电路PCB板设计、集成电路功能测试、仿真分析等功能。将虚拟与现实进行对比,可以灵活地应用于电子设计过程中。将设计与测试起到有效的桥梁作用。针对这一教学方式的改革,首先需要给学生确立明确的学习目标、学习内容和动手操作结果。
  高等职业院校,电子类专业的学习过程,普遍从《电路基础》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《电工电子技术》等专业基础课开始[3],到《PCB设计与电路仿真》、《单片机技术》、《EDA应用技术》等应用型专业课进一步展开。学习的过程是循序渐进的,一开始的理论知识积累到一定程度,需要动手实践来展开应用。这就有两种途径:一种是学生自己搭建实物,来展开电路设计的过程并用实实在在的仪器仪表进行测试。这种办法,在传统教学中,使用得比较多,起到锻炼动手能力的作用。对于简单电路来讲,可以用通用板,自己购买元器件,连线,完成电路设计。用仪器仪表进行调试并验证结果的正确性。但对于复杂电路,通用板显然不能完成功能,需要自己制作印制电路板,然而印制电路板不能做到实时更改。必须把所有的器件焊上去,接上电源,仪器仪表实物来测试是否正确。这样,即使发现了错误,有的可以做补救,比如飞线,但是还有一部分是根本补救不了的,只能重新制板[4]。
  一方面消耗时间,另一方面,对学生来讲,制板和器件也都是一笔不小的费用,而且,不能保证所有问题都可以一起检测出来,需要第二次、第三次甚至第N次制板。
  这种情况下,虚拟仿真有效弥补了这一空白。可以根据电路的原理图设计和PCB,进行虚拟测试,与实物仪器仪表类似,但只需在计算机上做对应的测试。在这种测试过程中,可以做到适时调整。发现问题,马上进行电路设计的修改。节约了时间成本和实物成本,具有良好的现实意义。
  Multisim虚拟仿真能交互式地搭建电路原理图,并对电路进行仿真。能使学生很快地进行捕获、仿真和分析新的设计,非常适合电子类专业的教学[5]。通过Multisim中虚拟仪器技术,学生可以完成从理论到原理图捕获与仿真,再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。这与现代化产品设计生产过程完全一致,为学生走入社会,迅速地适应工作岗位提供了很好的技术基础。所以,展开以Multisim虚拟仿真平台的教学改革具有非常重要的现实意义。
  参考文献:
  [1]刘力.Multism仿真软件在高职模拟电子技术课堂教学中的应用[J/OL].电子测试,2016(20):63-64.
  [2]李媛.Multisim仿真软件在电子类课程教学改革中的应用与实践[J].商丘师范学院学报,2017(03):100-102.
  [3]白乐斌,屈展.Multisim软件在电工电子技术课程中的应用[J].天津电大学报,2016(03):21-25.
  [4]刘红晶.Multisim在《电工基础》教学中的应用与实践[J].浙江国际海运职业技术学院学报,2016(01):48-51.
  [5]焦贺彬.基于Multisim的电子电路仿真研究[J].技术与市场,2015(05):148-150.
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