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软件在电工技术教学中的应用

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本文从三个方面说明Multisim软件在高等职业教育电类专业《电工技术》课程教学中的作用，提出在EDA平台上展开的电路设计、仿真调试的应用特点，可实现电子设计制作的层次递进，能提高学生的理解与分析能力，对电工技术教学具有一定的指导作用。

电工技术是电类一门技术基础课，其教学内容包括直流电路、正弦交流电路、磁路与变压器、动态电路分析等。在理论学习时，应该辅以实验教学进行概念、方法的验证，才能达到巩固理论，并能运用理论知识去解决实际问题。但目前高职院校普遍存在实验室建设投入经费不足的问题，同时所需的各种仪器、仪表价格不菲，难于进行课程全部内容的实验验证。

基于Multisim软件平台，能创建一个虚拟实验环境，可以从根本上解决长期困扰实验与实习经费短缺的问题，以极低的投入解决器件需要求多、仪器昂贵、实验难做的囧境，完成电工类相关实验的验证、项目的设计；同时现代电子系统的设计与分析，应当是运用EDA技术，即电子设计自动化，在EDA平台上，进行电路设计、下载、综合、仿真调试，然后在实际的条件下进行测试，实现电子设计制作的层次递进，且投入成本最小，效益的最大化。

如何将Multisim软件正确、高效地应用研究于电工技术课程的教学中呢？笔者从以下三个方面展开说明Multisim软件的作用。

一、Multisim软件实现理论分析方法的验证与巩固

以复杂直流电路的分析为例，有支路电流法、回路电流法、戴维南定理、叠加定理等。学生在理论的学习时，容易把这些分析方法混淆，不知其所以然，分析计算出来的结果也不能确定是否正确。

通过Multisim软件强大的仪表库资源，可将电路中的电压、电流等信号通过电压表、电流表直接测量出来。如同真实的仪表一样，接入电路中，就能将枯燥的理论学习融入仿真实验中。

以支路电流法学习为例，为了获得良好的教学效果，可以分三步来展开教学。首先课前预习练习，要求学生在Multisim软件中完成相应电路的绘制，包括电路元件参数的设置、电路连接、接入测量仪表，并进行仿真，将仿真数据记录。

如图1所示的复杂直流电路，三条支路电流是未知量，在Multisim软件平台，完成电路连接，并将三个直流电流表串联在相应的支路上，仿真运行时，仪表即可显示出该支路的电流大小，如图所示I1=4A，I2=2A，I3=2A。

第二步：课堂讲解时，教师讲授支路电流法分析步骤，学生讨论学习，运用支路电流法，重点是电压、电流的参考方向、基尔霍夫定律的应用，计算出的结果与仿真实验数据进行对比验证。通过理论计算得出的电流值分别为I1=4A，I2=2A，I3=2A，与仿真得出一致的结论。

图1 支路电流法的验证

第三：课后巩固，通过布置作业，要求：一是有理论分析方法的计算过程，二是要有Multisim软件的仿真界面与数据，并对比分析。

通过这样反复的练习与学习，学生不仅对电路有了全面了解，对Multisim软件的操作如同进行实验环节，将理论的分析方法融合到了整个过程中。

图2 RC动态电路

图3(a) 同名端电压关系

图3(b) 异名端电压关系

二、Multisim软件揭示动态电路的变化规律

在动态电路的分析中，学生对于动态过程电压、电流的变化规律难于理解。如图2的RC动态电路。

开关接至左侧时，为直流电源对电容的充电过程，此时电容端电压随时间按指数函数规律上升；已充电的电容在开关接至右侧时，电容开始放电，其端电压随时间按指数函数规律下降，从示波器的波形中可直观看出电容端电压的变化规律，从而使学生具有对信号变化的分析能力。

三、Multisim软件可化解教学中的难点

以变压器为例，同名端是个难点，学生对于同名端的定义理解只停留在文字上，不能正确去解释实际电路中的信号分析，利用Multisim软件可轻松解决问题。如图3电路所示。

在如图3（a）电路中，测量变压器同名端的电压信号，两个电压同相位；在如图3（b）电路中，测量变压器异名端的电压信号，两个电压相位相差180o，为反相位关系。

综上所述，在明确了Multisim软件在电工技术教学上的作用，可避免了传统教学模式中重教轻导，不仅提高了教学形式的多样性，给学生以新鲜感；还从教学内容上将抽象问题形象化、复杂问题简单化，最大限度地提高学生的参与度，获得较好的教学效果。

文章来源：《电子设计工程》网址: http://www.dzsjgc.cn/qikandaodu/2021/0224/871.html