通信專業實踐教學及仿真軟件應用研究

張軍　陳娟

【摘 要】針對通信專業特點制訂實驗教學方法改革的總體規劃，突出仿真實驗的重要性，并給出各種方案的實施流程。以Multisim軟件應用于高頻電子線路實驗為例，基于形象直觀的圖形化界面操作，簡單方便地控制和調試仿真電路，有效培養了學生分析和解決實際問題的能力，全面提高了實踐教學質量，為其他專業實踐教學改革提供一定的參考。

【關鍵詞】通信專業 啟發引導式教學 高頻電子線路 仿真軟件

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2016）03-0059-02

通信產業在全球高速持續地發展，為了適應當今社會人才需求的模式，在專業的建設和發展過程中，實踐教學在整個教學計劃中所占的比重越來越大。如果專業實驗設施短缺、落后，就會制約人才的培養，部分專業實驗課如何開展是任課教師和學生面臨的難題。本文提出在現有的硬件實驗設備條件下，通信專業部分相關課程可以采用Multisim仿真軟件進行實驗教學，將傳統的硬件實驗教學和仿真實驗有機地結合起來，使各種方式的實驗優勢充分體現出來，在理論教學的基礎上發揮出實踐教學的效果。

一 實踐教學方法的總體規劃

為了保證實踐教學改革的順利實施、教學效果的有效提高，應從課堂教學與實踐教學相結合的思路出發，從激發學生學習興趣入手，不斷啟發學生思考，從而達到牢固掌握理論知識和提高實踐能力的教學目的。為此，我們以教學計劃規定的培養目標，設計了一個實踐教學的總體規劃，如圖1所示。通過實施基于問題的啟發引導式教學，將基于Multisim的仿真實驗和基于硬件設備的傳統實驗結合起來，以達到教學計劃規定的培養目標。

1.啟發引導式的教學方法

“學生為主體，教師為主導”是現代教學的指導思想。提高學生學習的積極性是以學生為主體的體現，而如何激發學生學習課程的積極性則是以教師為主導的關鍵。啟發式教學法可以充分調動學生學習的主動性，使學生始終將注意力集中在實驗主題上，可以取得事半功倍的效果；有利于靈活地傳授知識，開闊學生視野，使學生在理論知識基礎上通過實驗培養自身的創新能力。

在進行新的實驗課程時，首先提出一些能啟發學生思考和與該部分內容相關的問題，讓學生進行分組討論，充分發揮自身的想象力與創造力，鼓勵學生大膽給出自己的解決方案，然后老師分析各種方案的優劣，選擇最優的一種方案進行詳細講解，最后學生再分組討論，認識到自身思想的局限性，從而在實踐教學過程中提高創造能力。該教學方法的關鍵是問題設計，教師所提問題應與實驗內容緊密相關并且盡可能聯系實際，從而激發學生的學習興趣。另外，所提問題要在學生能夠理解范圍之內，才能夠啟發學生思考，達到預期的效果。啟發引導式教學流程如圖2所示。

2.基于Multisim的仿真實驗方案

Multisim是加拿大圖像交互技術公司在EWB基礎上推出的電子電路仿真設計軟件，Multisim整個操作界面就像一個電子實驗工作臺，軟件提供了包括示波器、信號發生器、波特圖儀、萬用表等20余種虛擬儀器，且儀器的控制面板和操作方式都與實物相似，其測量數據結果、波形圖形和特性曲線顯示方便而且可調，如同在真實儀器上觀察相關參數。實驗教學中引入Multisim仿真軟件，不僅能夠與實驗室中的多種傳統儀器互補長短，而且可以實現構成一個虛擬的仿真實驗工作臺。利用Multisim仿真軟件進行相關實驗教學的流程，如圖3所示。

二 基于Multisim的仿真實驗課程實例

1.Multisim在數字電子技術中的應用

以數字電子中組合邏輯電路的分析與設計為例，根據實驗要求，按照實驗原理調用器件庫中所需要的元器件，連接好電路圖，只需要雙擊邏輯轉換儀，就可直接查看組合邏輯電路的邏輯表達式和真值表。邏輯轉換儀產生的邏輯表達式和真值表，如圖4所示。根據組合邏輯電路的真值表，還可以利用邏輯轉換儀的相關按鈕設計出符合條件的邏輯電路圖。

由以上分析可知，在數字電子技術實驗教學中，可以利用Multisim軟件繪制組合邏輯電路連接圖，根據邏輯轉換儀可以直接得到邏輯表達式和真值表，而且可以通過改變各輸入量的邏輯值來觀察其對輸出量的影響，方便快捷、直觀形象。

2.Multisim在高頻電子線路中的應用

在高頻電子線路中，小信號諧振放大器的主要特點是晶體管的集電極（共發射極電路）負載不是純電阻，而是由L、C組成的并聯諧振回路。調諧放大器具有較高的電壓增益和較好的選擇性，當元器件性能合適并且結構布局合理時，可以做到很高的工作頻段。

在Multisim工作區中建立一個單調諧回路諧振放大器仿真系統，將電路輸入端連接高頻信號發生器，電路輸出端連接毫伏表，選擇正常放大區的輸入電壓Ui，頻率f調節為10.7MHz，調節CT使回路諧振，讓輸出電壓幅度最大，中心頻率為回路諧振頻率f 0=10.7MHz。此時，圖5和圖6所示為諧振時和非諧振時的輸入、輸出仿真波形。

通過以上實例可以看出，將Multisim用于高頻電子線路的實驗教學中，既可以把抽象的概念及理論形象化，又便于學生理解和老師講授，而且可以把實踐教學融于理論教學中，真正做到理論與實踐教學相融合，提高了學生的實踐能力。

三 結束語

本文針對通信專業課程的特點，在實踐教學過程中對知識傳授及實驗兩個環節進行改革，采用了啟發引導式教學以及基于Multisim的仿真實驗教學等方法。經實踐證明，采用啟發引導式教學方法能夠激發學生的學習熱情，全面提高教學質量；在通信專業部分實驗課程中應用Multisim仿真軟件進行實驗，既避免了由于實驗儀器老化、線路接觸不良和器件損壞等原因造成的實驗數據不準確，又能完成傳統硬件實驗中難以進行的實驗。因此，采取硬件實驗與仿真實驗相結合的方式開展實驗教學，充分發揮各種實驗方式的優勢，將有利于培養學生的綜合分析能力、開發能力和創新能力。

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〔責任編輯：龐遠燕、汪二款〕