將Multisim引入到電路分析理論教學的探討

王丹，盧婧，楊士航

（成都工業(yè)學院網(wǎng)絡與通信工程學院，四川成都，611730）

0 前言

《電路分析》是電子信息工程類學生的核心專業(yè)基礎課程之一，其學習的效果將影響后續(xù)課程如《數(shù)字電子技術》、《通信電子線路》等的學習[1]。而在有限的教學課時里，系統(tǒng)知識的完備性和各個知識點的詳細教學往往是老師要處理的一對矛盾。為在有限的課堂時間，讓教學更生動、深刻，本文探討引入Multisim來輔助理論教學[2]。

Multisim已廣泛應用于高校電類課程教學中，其安裝簡單快速的特點使其能走出實驗室，方便用于個人電腦或多媒體教室。

以往Mutltisim的使用主要是用于實驗課的教學，進行一些驗證性的實驗，和理論課有一些脫離。在大三大四學生的后續(xù)專業(yè)課中，對涉及到的電路分析回顧的時候發(fā)現(xiàn)，學生對其知識遺忘得很多。

新冠疫情下的2020年，在線教學更是對傳統(tǒng)方法的教學效果提出了挑戰(zhàn)。盡管有雨課堂、騰訊課堂、騰訊會議等平臺，可以很好的支持在線授課，但在知識講解時，學生的注意力、理解和消化能力存在差別。除了增加上課的互動，還要進一步思考知識點的傳授方式。本文將Multisim引入到理論課的教學中，輔助知識點的驗證，使得學生對知識點的記憶和理解都更深刻。本文以KVL定理為例，探討引入Multisim的教學效果。

1 Multisim在KVL定理教學中的應用

傳統(tǒng)教學方式中，講授了KVL定理之后通常選擇一個例題來幫助學生消化此定理，學生課堂上的互動情況，第2次課上課知識點回顧情況，以及知識點回顧中采用Multisim輔助教學三個階段隨機抽查學生提問情況見表1所示。

表1 各教學階段和教學方法中學生知識點掌握情況調(diào)查表

通過上述表格，反應了學生在幾個階段對知識點的掌握情況，分析原因如下：第一，例題講解中學生不能跟隨老師消化知識點，第二，課后沒有及時復習，導致第二次課堂知識點回顧中學生不能掌握該知識，第三，Multisim驗證所需時間只要1～2分鐘，學生容易注意力集中，且軟件中例題更直觀生動，學生能快速掌握KVL定理的內(nèi)容。例題在Multisim中再現(xiàn)如下。

電路如圖1所示：已知uS1 =12V，uS2=6V，R1=0.2Ω，R2=0.1Ω，R3=1.4Ω，R4=2.3Ω。求電流i 和電壓Uab 。

圖1 例題中的電路圖

假設回路順時針繞行，按照KVL的定義有：

可計算得出

對于左邊電路（圖2）：

圖2 例題中部分電路圖

又有：

可計算出uab=9.6V。

為了同學們便于理解，本文在Multisim進行驗證，第一種驗證方法是把圖中除源的器件測試其兩端電壓，如圖3。

圖3 Mulisim中電阻電壓測試

需要注意的是，萬用表測電壓的時候，統(tǒng)一按照正極接器件的電流流入端，負極接器件的電流流出端。根據(jù)仿真圖結果，測得的電壓和計算電壓一致；如果把測得得電壓帶入KVL 方程，有（12-6）V=（0.3+0.15+2.1+3.45）V。

此方法中，把電源U1看著電壓升，電壓U2與電壓U1方向相反，可看著電壓降，其他器件全部為電壓降。

第二種驗證方法，不考慮是否為源，圖中所有器件全視為二端器件，測試每一個器件得電壓，如圖4。

圖4 Mulisim中所有二端器件電壓測試

同樣，萬用表測試器件電壓得時候，表的正極接電流流入端，負極接電流流出端。根據(jù)仿真圖可以看出，-12+0.3+6+0.15+2.1+3.45=0。測試結果和計算結果一致，且都滿足KVL定理。

通過上面的Multisim仿真演示，進一步驗證了KVL定理的內(nèi)容，以及KVL定理的應用以及閉合回路KVL等式的例寫。通過Multisim中的演示，同學們都能熟記KVL定理的內(nèi)容，在我后來課堂知識點回顧的時候，隨機點名起來的同學都能回答出KVL定理的內(nèi)容，也能過通過課后習題的完成情況了解到他們對KVL定理的掌握。

教師提前在Multisim中畫好電路圖，演示過程只需要一到兩分鐘，但達到的教學效果以及給同學們留下的印象卻是勝過老師多花十分鐘多講一個例題，或者同學下來花更多時間多做幾個習題。

3 結論

在《電路分析》理論課堂上適當?shù)膽肕ultisim平臺對一些知識點進行仿真驗證，能更大程度的加深同學們對新知識點的記憶和理解，增加學生的學習興趣，達到事半功倍的效果，也是電路分析課程教學改革的有效手段[3-4]。