Multisim在“数字电子技术”课程教学中的优势

宋蕾 王海华 汪瑾

摘 要：本文分析了传统数字电子技术教学方法的不足，深入探讨了将Multisim引入《数字电子技术》教学对增强学生的学习兴趣、提高学生创新能力以及改善实验条件等方面产生深远影响。

关键词：EDA Multisim 数字电子技术 创新

中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）03（b）-0136-02

《数字电子技术》是目前我国高校电子信息类专业的重要专业基础课，它内容涵盖广，实践性强。这门课程一方面能够构建学生电子技术领域的基本理论、基本技能及培养学生应用与创新能力；另一方面将为后续专业课程的学习奠定基础，为深入专业领域的研究成为可能。目前随着计算机技术、电子信息技术的快速发展，高校《数字电子技术》的教学与实验环境和形势在不断地变化，传统的教学方式将面临新的机遇和挑战。电子设计自动化（Electronic Design Automation）即EDA，是随着集成电路和计算机技术的飞速发展应运而生的电子设计自动化工具。而其中的Multisim是由美国NI公司开发的最新一款基于window平台的直观、精确、高效的电路教学与设计仿真软件。将Multisim应用到《数字电子技术》教学中将极大地提高教学质量与教学效果，特别是在提高学生的实践能力方面起到不可估量的作用。

1 传统教学方式的存在问题

在传统的课堂教学中，老师只是将数字电子技术的理论知识传授给学生，学生往往对生硬的原理与结论死记硬背，缺乏生动形象的实际电路的操作与演示。虽然有实验课程作为理论课程的补充，但是由于高校的生源越来越多，而实验条件往往不能及时改善，陈旧不足的实验设施已经不能满足学生的实验与电路设计的要求。而且目前各高校的数字电子技术实验，往往是在课堂理论教学下的验证性实验，缺乏创新性实验内容与条件，因而已经远不能胜任目前数字电子技术教学的要求。对于那些有志于深入研究电子技术的学生来说，这种传统的理论与实验教学更是难以满足他们如饥似渴的专研需求。

2 Multisim用于数字电子技术教学的优势

（1）Multisim的引入使传统的教学更为高效生动。

Multisim不仅为电子技术设计人员提供了新的设计理念，同时也为教学提供了科学而便捷的平台。

将这款仿真软件引入课堂理论教学，会使原本枯燥的理论讲解变为直观的演示教学、更容易激发学生的学习兴趣，使课堂单方面的讲解变为双向的互动。一些难以理解的电子原理和抽象的物理意义也将在生动的多媒体演示下变得形象、有趣，令人印象深刻。抢答器、密码锁、交通信号灯、病房医患间的呼叫系统等等应用电路均可以在完成理论教学后，在课堂上给学生进行演示，就连难以理解的竞争与冒险现象也可以通过仿真来形象地展示给学生，这样原本晦涩难懂的基础理论知识变得直观、形象便于理解与记忆。同时可以在学完每一章节后，给学生留一些设计性的题目如：循环彩灯控制器、不同进制计数器的设计等，鼓励学生利用课下时间在Multisim上进行设计和仿真，已达到学以致用的目的。

大学教育的基本宗旨是发展学术、追求真理，而课堂是实施以培养创新精神和实践能力为核心的素质教育的主阵地。将Multisim软件引入课堂就是要将教学和研究相结合，让学生早日参与科学研究活动，培养学生主动学习、独立思考解决问题、勇于实践、不断创新的能力。

（2）Multisim的引入将极大缓解高校实验条件的不足。

自1999年高校扩招以来，全国各高校的在校生人数激增，而与此同时学校的办学条件和办学设施并没有得到相应的改善，许多高校的实验室经常在“超负荷”运行，实验设备和器件损坏严重，甚至得不到妥善的维修，原来的一人一组的实验项目往往要几个人一组来共同完成。这样的教学效果必将大打折扣，而对于学生十分重要的手动实践的机会也越来越少，而目前国外不少高校的实验室早已经对学生全天候的开发了。这种不利现象，将随着Multisim的引入教学而带来彻底地改变。

Multism软件可以安装在每一台电脑中，这样学生可以在自己的电脑上搭建起自己的实验室，只要经过短期的学习就能够掌握这种软件的使用技巧。经过课堂上老师的指导，学生可以在自己的电脑上完成实验项目，并进行电路设计。这将极大地提高学生的学习效率和学习兴趣，这必将使实验室的仪器设备的损耗大幅度的降低，节约大量的实验室的资金。

（3）Multisim将有助提高学生的创新能力的培养。

①传统电子设计的缺点与不足。

要把一个电子产品从设计图转化为实物，传统的制作方法是先制作印刷电路板，然后将选用的电子器件按电路设计焊接好之后，再验证设计的正确性。在这个过程中，往往会出现以下问题：设计图的正确性和元器件的参数选择。

一个电子产品的设计是否正确，对于学生来说，验证的方法就是将设计图付诸于实践，然后通过实物的执行过程来看结果。对于没有经济来源的学生来说，一旦设计图出现问题，那么所有的工作都将付之一炬。

对于较精密的电子产品来说，元器件的参数精度要求是非常高的，选择的参数是否合适、元器件的延迟时间会不会影响设计结果，这些问题在传统的电子产品制作过程中都是无法验证的。

以上这两个问题往往限制了学生们的一些想法，使得他们的设计只停留在设计图纸阶段。如果能够很好的解决这些问题，将会极大地调动他们学习《数字电子技术》的积极性，鼓励他们的创造性，从而培养出理论知识过硬，实践动手能力强的高技术人才。

②Multisim为设计者设计提供高效便捷的服务。

应用Multisim就可以完全解决这些问题。Multisim软件不仅提供了电路原理图输入和硬件描述语言输入的接口和比较全面的仿真分析功能，同时还提供了一个庞大的元、器件模型库和一整套虚拟仪表（包括示波器、信号发生器、万用表、逻辑分析仪、逻辑转换器、字符发生器、波特图绘图仪、瓦特表等），可以满足对一般的数字逻辑电路、模拟电路以及数字-模拟混合电路进行分析和设计的需要。Multisim可以实现逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合与优化以及逻辑布局布线、逻辑仿真，完成对特定目标芯片的适配编译、逻辑映射，编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯。对于一些喜爱专研的学生，Multisim更是提供了得天独厚的舞台，学生们可以在老师的指导下，充分发挥想象力利用Multisim设计各类型电路、仿真。如果仿真结果不理想，还可以任意调换元器件及调整电子元件的参数，进而对不同电路进行仿真和对比分析，而完全不需要考虑资金和耗材的问题，这无疑将大大地缩短设计周期、提高设计效率，必将极大地激发学生的学习兴趣与创新实践的动力。

综上所述，有效利用EDA技术进行数字电子技术教学，将弥补传统教学中的不足，提高课堂教学效率，增强学生的学习兴趣，缓解高校实验條件不足的压力，激发学生创新意识并提高学生的创新能力的培养。

参考文献

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