王春娟

摘要：高效課堂的最終目標是實現(xiàn)學生的“三維”發(fā)展。在模擬電路的理論教學中，學生參與課堂的主動性不高，將虛擬仿真技術應用在該課程教學中，通過使用仿真軟件Multisim 9來講授模擬電路的理論知識，能夠發(fā)動學生，讓學生主動參與實際的學習過程，自己獲得所學的理論知識，實現(xiàn)高效課堂的目標。

關鍵詞：虛擬仿真技術；Multisum ；高效課堂

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）35-8479-02

Application of Virtual Simulation Technology in Constructing Highly Efficient Classroom of Analog Circuit

WANG Chun-juan

（Department of Computer and Electronic Information， Shaanxi Xueqian Normal University， Xian 710100， China）

Abstract： The ultimate goal of highly efficient classroom is to realize "three-dimensional" development. In the theory teaching of analog circuit， it is not high of students' active participation in the class， the virtual simulation technology is applied in the teaching of this course， the knowledge of analog circuit can be taught by using simulation software Multisim 9， students can be mobilized、participate in the actual learning actively and obtain the theory of knowledge， the efficient classroom can be realized.

Key words： Virtual Simulation Technology； Multisum；Efficient Classroom

高效課堂的基本價值取向為“生本、導學、抑教” [1]，即心系學生、以學生為本，有效地引導學生，把課堂還給學生，努力創(chuàng)建學生學習的“課堂”。學生是學習的主體，是知識技能的建構(gòu)者、學習過程的親歷者與價值傾向的掌舵者，要在模擬電路的教學中實現(xiàn)“高效課堂”，教學必須關注每個學生的“三維”發(fā)展[2]，即知識技能、學習過程方法與情感態(tài)度價值觀的綜合發(fā)展。只有以學生主動學習為基礎，教學效果才可能有效、高效，形成“想學—會學—學會”的良性循環(huán)[1]。只有這樣才能不斷開發(fā)學生潛能，培養(yǎng)學生的探究精神和創(chuàng)新能力。

1 構(gòu)建模擬電路高效課堂中存在的問題

模擬電路課程的知識點很多，在平時的教學過程中，主要采用電路理論分析法進行講解，學習比較枯燥。以單管共發(fā)射極放大電路為例，要求學生掌握該電路的3個動態(tài)指標：電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。主要通過講授三極管及整個放大電路的微變等效電路[3] 的方法來分析該電路的動態(tài)指標并進行理論估算。在分析和講解過程中，學生總體表現(xiàn)為在老師的帶動下被動的接受相關的理論知識，與老師的互動也很被動，主動學習少，教學效果不是很好。沒有學生身心在場、主體參與的課堂很難是高效的課堂，很難實現(xiàn)每一個學生的“三維”發(fā)展。

2 虛擬仿真技術在構(gòu)建模擬電路高效課堂中的應用

2.1 虛擬仿真技術及軟件簡介

虛擬仿真又稱虛擬現(xiàn)實技術或模擬技術，是用一個虛擬的系統(tǒng)模仿另一個真實系統(tǒng)的技術。從狹義上講，虛擬仿真是指隨著計算機技術的發(fā)展而逐步形成的一類試驗研究的新技術。

Multisim 9是Electronic Workbench公司于2005年12月推出的仿真軟件[4]，用于各類電路的虛擬仿真。在該軟件中能夠?qū)崿F(xiàn)電路元器件編輯、選??；電路圖繪制；提供多種常用的虛擬儀表，可以通過這些儀表觀察電路的運行狀態(tài)以及仿真結(jié)果。該軟件還為學生提供了3D面包板實驗平臺和3D元件庫，允許學生搭建他們的電路圖并且在面包板上進行試驗，不必構(gòu)造具體的物理電路，進而測試電路工作狀況和電路特性分析等。

2.2 虛擬仿真技術的應用

下面就以單管共發(fā)射極放大電路為例，說明使用仿真軟件Multisim 9來講解放大器3個常用動態(tài)指標即電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻的具體應用。

1）實驗電路圖

在仿真軟件Multisim 9中，打開選擇組件窗口，選擇需要的元器件、信號發(fā)生器和示波器等組件，連接如圖1所示的電路圖。

2）放大器動態(tài)指標仿真分析

（1） 電壓放大倍數(shù)Au的仿真

調(diào)整放大器到合適的靜態(tài)工作點，然后加入輸入電壓ui，在輸出電壓uo不失真的情況下，用交流毫伏表測出ui和uo的有效值Ui和Uo，則電壓放大倍數(shù)為Au=Uo/Ui。

具體的測量方法是：在圖1所示的電路中，閉合開關J1和J2，打開信號發(fā)生器XFG1的界面，調(diào)整輸入信號的幅值和頻率，單擊仿真開關進行仿真，打開示波器XSC1，觀察輸入、輸出電壓波形。在輸出電壓不失真的情況下，使用萬用表XMM1和XMM2測量出uo和ui的有效值Uo和Ui，即可計算出電壓放大倍數(shù)。

（2） 輸入電阻Ri的仿真

輸入電阻是指從放大器輸入端看進去的等效電阻，它表明放大器對信號源的影響程度。

按照圖2所示的電路來測量輸入電阻，在被測放大器的輸入端與信號源之間串聯(lián)一個已知電阻R，用交流毫伏表測出Us和Ui，根據(jù)輸入電阻的定義可得Ri=Ui/（Us-Ui）*R。具體的測量方法是：在圖1所示的實際電路中，閉合開關J2，打開信號發(fā)生器XFG1界面，調(diào)整輸入信號的幅值和頻率，單擊仿真開關進行仿真，打開示波器XSC1，觀察輸入、輸出電壓，在輸出電壓不失真的情況下，用萬用表測出開關J1在打開和閉合兩種情況下ui的有效值Ui1和Ui2，按照下面的公式Ri=Ui1/（U i2- Ui1）* R8，即可測出輸入電阻。

（3） 輸入電阻Ro的仿真

輸出電阻是從放大器輸出端看進去信號源的等效電阻，放大器的輸出端可以等效為一個理想的電壓源uo和輸出電阻Ro相串聯(lián)。

按照圖2所示的電路來測量輸出電阻，測出輸出端不接負載R5時輸出的有效電壓Uo和接入負載時的輸出有效電壓UL，根據(jù)輸出電阻的定義可得Ro=（Uo/UL-1）*R5。具體的測量方法是：在圖1所示的實際電路中，閉合開關J1，打開信號發(fā)生器XFG1界面，調(diào)整輸入信號的幅值和頻率，單擊仿真開關進行仿真，在J2打開和閉合時，使用萬用表XMM2分別測得輸出端不接負載R5時輸出的有效電壓Uo和接入負載時的輸出有效電壓UL，按照上面的公式即可測出輸出電阻。

2.3總結(jié)

通過上述仿真過程的講解，可以發(fā)現(xiàn)將仿真軟件合理的應用在模擬電路的實際教學過程中，可以發(fā)動學生、發(fā)展學生，讓學生主動參與實際的學習過程，掌握所學的理論知識。虛擬仿真技術在構(gòu)建模擬電路高效課堂的具體應用體現(xiàn)在以下幾個方面。

1）激發(fā)學生學習的興趣

使用仿真軟件來模擬實際的放大電路，富于情趣，創(chuàng)造了和諧的學習氛圍，仿真軟件的圖形演示功能為教師提供形象表達工具，將難點問題以仿真的方式呈現(xiàn)出來，加強直觀性，吸引學生注意力，使像“微變等效電路”這樣抽象的教學問題變得具體形象，提高知識的可接受性?？梢约ぐl(fā)學生學習的興趣，培養(yǎng)學生學好的信心，讓學生主動參與到課堂教學活動中來。師生的情感也得到增強，學習效果必然得到提高。

2）引導學生進行獨立思考、實現(xiàn)自主學習

采用虛擬仿真的方法來進行教學，以學生的知識和能力基礎為出發(fā)點，關注對學生“學”的設計，通過仿真模擬這樣直觀的方式來展現(xiàn)放大電路的整個工作過程，針對仿真過程中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，引導學生主動的提出問題并積極進行思考，在教師的理論講解過程中主動挖掘其中蘊含的理論知識，主動經(jīng)歷知識產(chǎn)生、發(fā)展和形成過程，努力實現(xiàn)“三維”目標的有機結(jié)合和統(tǒng)一，讓學生真正成為課堂的主人，進行獨立思考，實現(xiàn)自主學習，不斷提高課堂教學效果。

3）指導學生完成實驗、進行電路設計

虛擬仿真教學完成后，可以引導學生進行實際的實驗操作，學生可以根據(jù)圖1所示的放

大電路選取合適的原件，使用實際的實驗原件和儀器連接實際的電路，進行放大器動態(tài)指標

的實際測量，并與理論估算的數(shù)據(jù)進行對比，理解實際實驗數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)的差異并分析原因。

同時，學生可以根據(jù)掌握的理論知識，并使用仿真軟件進行電路的設計，把所學的知識應用到實際的放大電路設計中，體會知識在現(xiàn)實生活中的應用價值，讓學生不僅成為學習的主人，還將成為生活的主人，培養(yǎng)學生具有終身學習的能力。

3 結(jié)束語

理想的高效課堂是要實現(xiàn)學生知識技能、學習過程方法與情感態(tài)度價值觀的綜合發(fā)展，絕不是有著固定教學模式的課堂，要結(jié)合所講授的課程內(nèi)容，采用合適的教學方法。根據(jù)模擬電路的課程內(nèi)容和特點，可以通過使用虛擬仿真軟件Multisim 9將虛擬仿真技術合理地應用到實際的教學過程中，調(diào)動學生學習模擬電路的興趣，引導學生參與到知識的主動獲取過程中，使學生進行獨立思考、實現(xiàn)自主學習，最終實現(xiàn)高效課堂的教學目標。

參考文獻：

[1] 龍寶新，張立昌.論當代我國高效課堂改革的成因和走向[J].教育科學，2014（2）.

[2] 王秀珍、張秀君.優(yōu)質(zhì)高效課堂教學改革策略研究[J].中國教育學刊，2014（5）.

[3] 周雪.模擬電子技術[M].西安：西安電子科技大學出版社，2005.10.

[4] 郭鎖利，劉延飛，等.基于Multisim的電子系統(tǒng)設計、仿真與綜合應用[M].北京：人民郵電出版社，2012.