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通信专业实践教学及仿真软件应用研究

2016-07-04张军陈娟

学园 2016年3期
关键词:高频电子线路仿真软件

张军 陈娟

【摘 要】针对通信专业特点制订实验教学方法改革的总体规划,突出仿真实验的重要性,并给出各种方案的实施流程。以Multisim软件应用于高频电子线路实验为例,基于形象直观的图形化界面操作,简单方便地控制和调试仿真电路,有效培养了学生分析和解决实际问题的能力,全面提高了实践教学质量,为其他专业实践教学改革提供一定的参考。

【关键词】通信专业 启发引导式教学 高频电子线路 仿真软件

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2016)03-0059-02

通信产业在全球高速持续地发展,为了适应当今社会人才需求的模式,在专业的建设和发展过程中,实践教学在整个教学计划中所占的比重越来越大。如果专业实验设施短缺、落后,就会制约人才的培养,部分专业实验课如何开展是任课教师和学生面临的难题。本文提出在现有的硬件实验设备条件下,通信专业部分相关课程可以采用Multisim仿真软件进行实验教学,将传统的硬件实验教学和仿真实验有机地结合起来,使各种方式的实验优势充分体现出来,在理论教学的基础上发挥出实践教学的效果。

一 实践教学方法的总体规劃

为了保证实践教学改革的顺利实施、教学效果的有效提高,应从课堂教学与实践教学相结合的思路出发,从激发学生学习兴趣入手,不断启发学生思考,从而达到牢固掌握理论知识和提高实践能力的教学目的。为此,我们以教学计划规定的培养目标,设计了一个实践教学的总体规划,如图1所示。通过实施基于问题的启发引导式教学,将基于Multisim的仿真实验和基于硬件设备的传统实验结合起来,以达到教学计划规定的培养目标。

1.启发引导式的教学方法

“学生为主体,教师为主导”是现代教学的指导思想。提高学生学习的积极性是以学生为主体的体现,而如何激发学生学习课程的积极性则是以教师为主导的关键。启发式教学法可以充分调动学生学习的主动性,使学生始终将注意力集中在实验主题上,可以取得事半功倍的效果;有利于灵活地传授知识,开阔学生视野,使学生在理论知识基础上通过实验培养自身的创新能力。

在进行新的实验课程时,首先提出一些能启发学生思考和与该部分内容相关的问题,让学生进行分组讨论,充分发挥自身的想象力与创造力,鼓励学生大胆给出自己的解决方案,然后老师分析各种方案的优劣,选择最优的一种方案进行详细讲解,最后学生再分组讨论,认识到自身思想的局限性,从而在实践教学过程中提高创造能力。该教学方法的关键是问题设计,教师所提问题应与实验内容紧密相关并且尽可能联系实际,从而激发学生的学习兴趣。另外,所提问题要在学生能够理解范围之内,才能够启发学生思考,达到预期的效果。启发引导式教学流程如图2所示。

2.基于Multisim的仿真实验方案

Multisim是加拿大图像交互技术公司在EWB基础上推出的电子电路仿真设计软件,Multisim整个操作界面就像一个电子实验工作台,软件提供了包括示波器、信号发生器、波特图仪、万用表等20余种虚拟仪器,且仪器的控制面板和操作方式都与实物相似,其测量数据结果、波形图形和特性曲线显示方便而且可调,如同在真实仪器上观察相关参数。实验教学中引入Multisim仿真软件,不仅能够与实验室中的多种传统仪器互补长短,而且可以实现构成一个虚拟的仿真实验工作台。利用Multisim仿真软件进行相关实验教学的流程,如图3所示。

二 基于Multisim的仿真实验课程实例

1.Multisim在数字电子技术中的应用

以数字电子中组合逻辑电路的分析与设计为例,根据实验要求,按照实验原理调用器件库中所需要的元器件,连接好电路图,只需要双击逻辑转换仪,就可直接查看组合逻辑电路的逻辑表达式和真值表。逻辑转换仪产生的逻辑表达式和真值表,如图4所示。根据组合逻辑电路的真值表,还可以利用逻辑转换仪的相关按钮设计出符合条件的逻辑电路图。

由以上分析可知,在数字电子技术实验教学中,可以利用Multisim软件绘制组合逻辑电路连接图,根据逻辑转换仪可以直接得到逻辑表达式和真值表,而且可以通过改变各输入量的逻辑值来观察其对输出量的影响,方便快捷、直观形象。

2.Multisim在高频电子线路中的应用

在高频电子线路中,小信号谐振放大器的主要特点是晶体管的集电极(共发射极电路)负载不是纯电阻,而是由L、C组成的并联谐振回路。调谐放大器具有较高的电压增益和较好的选择性,当元器件性能合适并且结构布局合理时,可以做到很高的工作频段。

在Multisim工作区中建立一个单调谐回路谐振放大器仿真系统,将电路输入端连接高频信号发生器,电路输出端连接毫伏表,选择正常放大区的输入电压Ui,频率f调节为10.7MHz,调节CT使回路谐振,让输出电压幅度最大,中心频率为回路谐振频率f 0=10.7MHz。此时,图5和图6所示为谐振时和非谐振时的输入、输出仿真波形。

通过以上实例可以看出,将Multisim用于高频电子线路的实验教学中,既可以把抽象的概念及理论形象化,又便于学生理解和老师讲授,而且可以把实践教学融于理论教学中,真正做到理论与实践教学相融合,提高了学生的实践能力。

三 结束语

本文针对通信专业课程的特点,在实践教学过程中对知识传授及实验两个环节进行改革,采用了启发引导式教学以及基于Multisim的仿真实验教学等方法。经实践证明,采用启发引导式教学方法能够激发学生的学习热情,全面提高教学质量;在通信专业部分实验课程中应用Multisim仿真软件进行实验,既避免了由于实验仪器老化、线路接触不良和器件损坏等原因造成的实验数据不准确,又能完成传统硬件实验中难以进行的实验。因此,采取硬件实验与仿真实验相结合的方式开展实验教学,充分发挥各种实验方式的优势,将有利于培养学生的综合分析能力、开发能力和创新能力。

参考文献

[1]程勇.实例讲解Multisim10电路仿真[M].北京:人民邮电出版社,2010

[2]别敦荣.大学教学方法创新与提高高等教育质量[J].清华大学教育研究,2009(4):95~118

[3]孙俊卿、罗云林、黄建宇.基于Multisim的高频电路实验教学研究[J].实验技术与管理,2010(7)

〔责任编辑:庞远燕、汪二款〕

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