電路原理教學(xué)中計(jì)算機(jī)仿真應(yīng)用

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摘要：電路原理是電子信息類專業(yè)的必修課，具有理論性和邏輯性強(qiáng)、推導(dǎo)嚴(yán)謹(jǐn)，公式繁雜的特點(diǎn)，所以在電路原理教學(xué)中教學(xué)的任務(wù)中，教學(xué)難度大，教學(xué)的效果不理想。尤其是傳統(tǒng)的教學(xué)模式難以滿足教學(xué)的目標(biāo)和效果。進(jìn)行教學(xué)方式和方法的改善有重要的意義。因此，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在電路原理的教學(xué)中受到極大的歡迎。本文從傳統(tǒng)電路原理教學(xué)中存在的問題角度進(jìn)行分析，探討計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的特點(diǎn)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用以及獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，希望能對(duì)電子信息行業(yè)的工作者有一定的幫助。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)；電路原理教學(xué)；Multisin應(yīng)用

在高校的電子信息類專業(yè)中，電路原理教學(xué)是一門基礎(chǔ)課程，對(duì)學(xué)生專業(yè)知識(shí)和技能的掌握具有重要的意義[1]。然而由于抽象性較強(qiáng)、難度較大等原因教學(xué)的效果不理想。近年來隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)也逐漸普及開來，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在高校教學(xué)中的比重越來越大，有利于提高教學(xué)的效果和質(zhì)量[2]。

一、傳統(tǒng)電路原理教學(xué)中存在的問題

電路原理教學(xué)需要作圖進(jìn)行授課，抽象性強(qiáng)。但是傳統(tǒng)的教學(xué)模式難以滿足教學(xué)的要求，教學(xué)的效果低下。首先是理論性強(qiáng)、抽象。電路原理教學(xué)需要學(xué)生對(duì)電路、元件等等各個(gè)環(huán)節(jié)都要熟悉，比較注重原理概念性的教學(xué)。同時(shí)還需要學(xué)生進(jìn)行大量的計(jì)算推導(dǎo)和聯(lián)想，將抽象的東西轉(zhuǎn)化為具體的事物，所以整個(gè)課堂氣氛沉悶，學(xué)生感到枯燥乏味，教學(xué)效果不理想[3]。其次是在電路原理的教學(xué)過程中，需要畫大量的電路圖，通過圖形來進(jìn)行講解。在傳統(tǒng)的黑板教學(xué)中，圖形復(fù)雜導(dǎo)致畫圖不精確，另外也浪費(fèi)了大量的課堂時(shí)間，整節(jié)課沒有很好地利用，教學(xué)的效率不高。最后，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，難免會(huì)出現(xiàn)儀器的故障、電子元件的損壞等情況，影響實(shí)驗(yàn)的正常開展，不僅浪費(fèi)了上課的時(shí)間，也造成了資金的浪費(fèi)，打擊了學(xué)生的動(dòng)手積極性和參與性，制約了教學(xué)工作的開展和完成。在這種形勢(shì)下，加強(qiáng)對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的改革尤為重要。在目前的高校電子信息類專業(yè)教學(xué)中，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，教學(xué)的效果大幅度提高。

二、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的特點(diǎn)

第一是更加生動(dòng)直觀，便于學(xué)生理解。傳統(tǒng)的教學(xué)模式以黑板教學(xué)為主，圖形復(fù)雜，注重理性的分析，學(xué)生很難接受。在電路原理教學(xué)中引入計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，可以將繁復(fù)的電路圖等資料詳細(xì)地繪制出來，具備直觀、生動(dòng)的界面，學(xué)生也更容易接受，有利于學(xué)生的理解和記憶。

第二是為電路原理教學(xué)提供了多重的手段。傳統(tǒng)的教學(xué)理論型較強(qiáng)，需要經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐茖?dǎo)和大量的計(jì)算，學(xué)習(xí)的難度較大。在教學(xué)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，可以把許多元件細(xì)致地描繪出來，而且更加的齊全，為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了便利。另外，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)功能強(qiáng)大，不但可以保存各種工作狀態(tài)中的電路數(shù)據(jù)，還可以打印出來進(jìn)行教學(xué)。最重要的就是當(dāng)電路中出現(xiàn)短路或其他故障時(shí)，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)可以進(jìn)行提前的預(yù)防和提醒。

第三是為課堂教學(xué)提供簡單有效的實(shí)驗(yàn)方法。在電路原理教學(xué)活動(dòng)中，實(shí)驗(yàn)是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)鞏固知識(shí)具有重要意義。在教學(xué)中引進(jìn)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，保證了成本的低投入，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程避免受到其他不必要因素的影響，保證了實(shí)驗(yàn)過程的順利開展和完成。另外，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中，不會(huì)造成原料和器材的損壞浪費(fèi)，可進(jìn)行長期的、反復(fù)的實(shí)驗(yàn)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)幫助學(xué)生學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高教學(xué)的效果。

三、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在電路原理教學(xué)中的應(yīng)用

一方面計(jì)算機(jī)是一種智能化的工具，在電路原理教學(xué)中，能夠自動(dòng)建立電路運(yùn)算方程，并且進(jìn)行計(jì)算，將結(jié)果通過圖形的方式表達(dá)出來。因此，在電路原理教學(xué)中，引用Multisin（電路仿真軟件）軟件進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的參與能力和動(dòng)手操作的能力，有利于幫助學(xué)生直觀地了解掌握知識(shí)，提高教學(xué)的效果。

另一方面Multisin軟件具備齊全的電子元件，并且可以進(jìn)行長期的實(shí)驗(yàn)而不必?fù)?dān)心器材和原料的損壞，資金投入較少。另外，Multisin軟件的功能齊全，可以進(jìn)行各種類型的仿真電路實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，得到詳細(xì)的數(shù)據(jù)報(bào)告和圖形，并且可以將Multisin軟件和多媒體技術(shù)相結(jié)合，在大屏幕上演示整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程，讓學(xué)生更加直觀地參與、了解電路的原理，掌握專業(yè)的知識(shí)和技能[4]。

再者，因?yàn)樯鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和對(duì)人才的需求，Multisin軟件應(yīng)用于電路原理教學(xué)已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，對(duì)于高校教學(xué)工作具有重要意義。Multisin軟件是一款專門針對(duì)于電路設(shè)計(jì)和仿真的工具類軟件，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和多媒體技術(shù)的發(fā)展，Multisin軟件在國內(nèi)和國外的電子行業(yè)應(yīng)用的范圍越來越廣泛，已經(jīng)成為高校電子信息類專業(yè)教師和學(xué)生進(jìn)行授課和學(xué)習(xí)的教學(xué)工具。

四、Multisin軟件在電路原理教學(xué)中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)

第一是有助于幫助學(xué)生加強(qiáng)對(duì)基本概念和原理的理解和掌握。電路原理課程具有銜接性和實(shí)踐性，因此在高校的教學(xué)活動(dòng)中，通過將Multisin軟件和PPT相結(jié)合的方式，制作一個(gè)教學(xué)用的多媒體課件，并在課件中標(biāo)明重點(diǎn)和難點(diǎn)。在教學(xué)過程中，理論部分的學(xué)習(xí)通過PPT幻燈片制成文字進(jìn)行授課；在實(shí)驗(yàn)部分，依賴于Multisin軟件強(qiáng)大的仿真能力，利用圖形、視頻、現(xiàn)場操作等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行演示，將抽象的、邏輯性較強(qiáng)的文字轉(zhuǎn)變成生動(dòng)的、具體的圖像，實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐的良好配合。另外，在PPT幻燈片的制作過程中，可以將電路原理的仿真過程穿插到課件當(dāng)中，使整個(gè)多媒體課件內(nèi)容豐富，文字圖形的協(xié)調(diào)搭配為課件增添了吸引力，同時(shí)能夠讓學(xué)生直觀地接受知識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和動(dòng)手操作能力，保證教學(xué)活動(dòng)的正常開展和完成，促使電路原理教學(xué)實(shí)現(xiàn)改革和完善。

第二是有利于學(xué)生自己分析解決問題，提高自主能力。在“電路原理教學(xué)”中，運(yùn)算量大，公式的運(yùn)用和推導(dǎo)復(fù)雜，造成整個(gè)電路的工作原理十分的抽象和枯燥，難以集中學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力。其次，教師在授課過程中進(jìn)行純理論知識(shí)的灌輸，用文字對(duì)電路工作的原理進(jìn)行分析和講授，學(xué)生往往是難以接受，教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”之間脫節(jié)，抑制了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)的效果不理想。只有將理論變得生動(dòng)和具體，抽象變得形象化，學(xué)生對(duì)知識(shí)有充分的興趣，主動(dòng)地參與課堂，才能夠更好地學(xué)習(xí)和掌握電路原理，完成教學(xué)的任務(wù)和進(jìn)度。因此，在教學(xué)中引入Multisin軟件，利用Multisin軟件獨(dú)特的電路分析的能力，例如運(yùn)算放大器對(duì)數(shù)據(jù)的放大性能分析等等，學(xué)生可以自主地發(fā)現(xiàn)并解決出現(xiàn)的問題，并在實(shí)驗(yàn)的過程中通過多次反復(fù)的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證結(jié)論，提高學(xué)生獨(dú)自分析問題的能力，將對(duì)電路原理的學(xué)習(xí)從理性的認(rèn)識(shí)上升到感性的認(rèn)識(shí)。

第三是有利于幫助學(xué)生掌握電路的結(jié)構(gòu)。在電路原理教學(xué)中，需要繪制復(fù)雜的電路圖來進(jìn)行授課和設(shè)計(jì)。但是在傳統(tǒng)的教學(xué)活動(dòng)中，電路原理是通過黑板教學(xué)完成的，用手繪圖形保證不了電路繪制的準(zhǔn)確性。另外，手繪圖形的復(fù)雜導(dǎo)致學(xué)生難以辨認(rèn)，無法集中學(xué)生的注意力，造成上課的效果低下。在教學(xué)中應(yīng)用Multisin軟件后，情況大大改善。因?yàn)樵贛ultisin軟件的元器件庫中，具備數(shù)量齊全的各種電子元件，在進(jìn)行電路原理教學(xué)中所需的電子元件都可以找到，而且元件的大小并不是固定的，可以根據(jù)實(shí)際教學(xué)和實(shí)驗(yàn)所需的參數(shù)和大小進(jìn)行更換。因此在教學(xué)中繪制電路圖的效率和速度大幅度的提高，并且還可以隨時(shí)地增刪。與黑板教學(xué)相比，Multisin軟件仿真技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，成為電子信息類專業(yè)教學(xué)中的主流工具。再者，利用Multisin軟件繪制完電路圖之后，可以直接將電路圖進(jìn)行課堂的演示，在教學(xué)中對(duì)電路圖進(jìn)行仿真分析，幫助學(xué)生更加了解電路的結(jié)構(gòu)和各個(gè)元器件的作用，集中學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和能動(dòng)性，提高教學(xué)的效果。

五、結(jié)束語

傳統(tǒng)的教學(xué)模式和教學(xué)的手段已經(jīng)難以適應(yīng)時(shí)代的潮流，所以進(jìn)行教學(xué)方式的改進(jìn)和完善，應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)輔助教學(xué)是非常有必要的。電路原理這門課程的理論性和操作性強(qiáng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中因?yàn)橹R(shí)比較抽象而感到難度過大，因此在教學(xué)中運(yùn)用Mul-tisin仿真技術(shù)輔助教學(xué)是非常有作用的。Multisin軟件將抽象的理論文字轉(zhuǎn)換成直觀的、具體的圖形和圖像，并且針對(duì)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)充分利用自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和PPT軟件相結(jié)合，制作內(nèi)容豐富、生動(dòng)的課件，幫助學(xué)生更好地進(jìn)行學(xué)習(xí)，了解和掌握專業(yè)的知識(shí)。將傳統(tǒng)的教學(xué)和先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了教學(xué)的效果，促進(jìn)了電子類專業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]張立新，魏巍.計(jì)算機(jī)仿真軟件在“電路原理”教學(xué)中的應(yīng)用[J].吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，（07）：28-29.

[2]左麗霞.Multisim在《電路原理》教學(xué)改革中的應(yīng)用[J].科技信息，2008，（30）：479+486.

[3]王爾申，龐濤，李鵬，鄭丹.Multisim和Proteus仿真在數(shù)字電路課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2013，（03）：78-81.

[4]鄭賓.Multisim仿真在模擬電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，（02）：103-105+122.

作者：劉增磊1 高愛蓮1 王棟2 陳娟3 單位：1.南陽理工學(xué)院 2.山東交通學(xué)院 3.國網(wǎng)山東禹城市供電公司