【仿真平台Multisim在电学教学中的简单应用】初中电学仿真实验室
时间：2019-02-12 03:27:35 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
摘 要:在现代电学教学中,教师通过多媒体平台,能够实时向学生展示电路图、实物等教学媒体,同时对电路进行定性分析,能收到很好的效果。但实物和电路图都有个缺点,就是不能实时的演示电路中电流电压等变量的变化过程,学生理解起来有点费劲。同时现代电学教学,很多采用都是先理论讲授后实验验证的方法,有时候学生对实验感到茫然不知所措。引入仿真平台Multisim,能实时地演示整个电学中电流的变化过程,使学生更能深入了解理论,进而提高整个教学水平。
关键词:Multisim 模拟仿真教学 整流滤波
二十一世纪的今天,教学手段的实施可以说是与时俱进,紧跟时代的发展,多媒体教学已经融入到课堂当中,成了不可或缺的一部分。由于教学效果不错,越来越多的老师制作课件,运用在各科的课堂上,以吸引学生的注意,努力提高课堂效率。但对于电学教学来说,有一点是比较难的,就是电流电压演示。众所周知,电流和电压是看不见的,只能想象,如果要做一个演示课件,一个简单的演示要做很长时间,而且效果并不是很好,费事费力。模拟仿真技术可以很好地解决这个问题。
一、传统电学教学的局限性
在电学教学中,教师上课往往采用的是理论讲授和实验教学结合起来的方法,这样可以收到比较好的教学效果,但这样的方法需要大量的实验器材,大量的演示实验用于课堂教学中。有时候在理论课的教学过程中,遇到一些需要实验来证明的数据,就需要在课堂中做演示实验,让学生在实验中得出结果。但这种方法,学生的学习效果并不明显,甚至部分学生在实验完成后,还不知道这个实验做出这个结果有什么用的。譬如在一个交变电流的讲授,教师都需要使用到示波器,并展示电路图、板书、定性分析等等,但还是有相当一部分抽象思维能力差点的同学不知所云,无法想象出交变电流和电压是怎样工作的。更重要的是,如果需要把示波器的波形图保存下来,往往没什么好的方法,即便是保存了下来,在教学中却无法实现交互,不可能临时改变电路参数而得到新的曲线、新的数据。这种教学方法显然缺乏说服力,从传授科学思想和方法的角度来看也是不可取的。
现在很多中小学和职业学校的实验设备并不是很完备,且部分设备非常昂贵,造成很多实验都无法在课堂上演示,更无法在实验室里面通过学生实验来验证了。这种情况教师只能自己做一些简单的教具或者用打比喻的方式跟学生讲授,学生难以全面接触,学习效果并不会很理想。
二、在教学中引入模拟仿真
现在的计算机技术飞速发展,把实验设备模拟仿真也并非不可能的事,现在已经有相当多的模拟仿真实验室以及模拟仿真软件了,相对于传统的实验室建设,只需要投资一个电脑室甚至一台电脑和一个投影就能演示整个实验过程,计数精确、快捷、形象、直观。不仅为课堂节省了时间,同时学生也加深了对知识的理解。
把模拟仿真引入到现在的课堂当中,能更真实地把我们看不到的电现象展示出来。仿真的优点是直接、形象,计算机仿真是将研究对象进行数学描述,建模编程,且在计算机中运行实现。它不怕破坏、易修改、可重新利用。模拟仿真不同于电化教学,电化教学虽然直观但不具备交互性。模拟仿真教学中,学生与对象能进行交互,可以大大激发学生学习兴趣。学生参与仿真,建立起使人感到身临其境的“交互式虚拟现实世界”。模拟仿真特别强调学生参与其中的身临其境的沉浸感,同时学生与虚拟环境之间可以有多维信息交互作用,学生从定性分析和定量分析综合集成的虚拟环境中,可以获得对实习对象的感性和理性的认识,提高了学习效率。
三、模拟仿真软件的应用
Multisim是一种形象化的虚拟仪器电路仿真软件。Multisim教育版专注于教学,内有电路教程和课件,帮助教育工作者吸引学生,用互动、动手操作的方式研究电路行为,深化电路理论。利用Multisim仿真软件制作的多媒体教学资料,不仅有利于提高电学教学的效果,更有利于学生对电学专业技能的掌握。充分利用Multisim等软件平台丰富的现有资源,直接在计算机上构建电路,是进行仿真实验最方便快捷和富有成效的路径。大大提高了课堂教学的效率,使课堂教学内容变得更加充实,把课堂教学以教师讲授为主的模式,改为了师生互动,使学生从被动接受转变成了主动学习。
Multisim简单易用,所有常用的电器原件都罗列在工具栏方便使用,只需要点击相应的电器元件组,选择你所需的元件,就置到工作区,把鼠标放到元件附近,单击,就出现连线,就可以把所有导线连接起来,画出相应的电路图。
譬如讲授整流滤波电路这一章的时候,如果我们使用传统的示波器和万用电表来演示的话,要连接整个电路图的实物,调教示波器,同时需要板书整个电路图出来,才能演示,费事有费力。使用模拟仿真软件,只需几分钟就可以连接好电路图,如果想进行演示仿真,点击运行即可,可以停止和暂停,实时分析每一刻电路中各点的电流电压的变化。
上图中的XFG1是信号发生器,XSC1是双踪示波器,XMM1是万用电表。双击XFG1,就可以打开信号发生器调节各输入值的参数,双击XMM1,即可以查看输出电压。
这样我们可以在运行模拟仿真的过程中,实时关注输入电压,输入信号和输出电压的关系,对信号进行实时定性分析,学生更容易理解。
如下图所示,我们可以看到示波器的输出波形变化,可以对全波整流进行分析。
在仿真模拟过程中,如果想改变某个参数,如想在电路中接入电容,构成一个滤波电路,查看整个波形的变化,可以使用键盘输入,如Key=3,即输入3,J3接通,电容C3接入电路中,构成了滤波电路。示波器可以实时显示当时的波形,如下图所示
示波器非常直观地给出接入电容,把整流电路变成滤波电路时电流的变化,非常直观,学生也更容易明白,和我们在黑板上画图和使用示波器显示相比,学生更容易接受。
对于我们教育教学,Multisim可以用于模拟仿真演示。其实它的主要功能是电路电子的制作,电路设计之用的,是一个非常好用的设计软件。当然,在我们中学或者职业学校的教学中,我们可以利用它的演示,模拟仿真功能,为我们做很多很多有用的事情,为我们的教育做贡献。
教学的方法多种多样,模拟仿真平台给我们提供了一个非常不错的方式,为我们的教育教学注入新的元素。也为我们提高教学水平,提高学生的学习兴趣,提高学习效率提高保证。
参考文献:
[1]庄俊华著.《Multisim 9入门及应用》.机械工业出版社,
2008.
[2]赵春华,张学军著.《Multisim 9 电子技术基础仿真实验》.机械工业出版社,2007.
[3]黄智伟.《基于Multisim 2001的电子电路计算机仿真设计与分析》.电子工业出版社,2004.
作者单位:广州市花都区职业技术学校
