虚拟仿真技术在课堂教学中的应用探析

李正东 李秀玲 洪政

摘要：虚拟仿真技术主要通过对电路系统原理进行仿真模拟，直观呈现电路信号的运行状态，可解决理论授课时内容抽象、难以理解等困难。本文主要以Multisim虚拟仿真软件对施密特触发器电路进行仿真，分析了仿真软件对课堂教学模式的影响。实践表明，教师在课堂教学中应用仿真软件，既能解决实验教学场地的不足，也有助于学生深入理解抽象内容，有效提升课堂教学质量。

关键词：电子技术;仿真;应用;教学

中图分类号：G642.0文献标识码：A

虚拟仿真技术是利用虚拟系统对现实生活以及真实系统进行模拟仿真。在进行电子技术教学中，虚拟仿真技术的使用对于提升课堂教学质量以及教学效果有着非常积极的影响。电子技术是高等院校电子信息类专业的一门专业基础课程，课程专业性、实践性较强，授课难度大。利用虚拟仿真软件可以不受实验场地、仪器的影响，也可以避免元器件损坏及人身伤害风险，提高了安全性。同时，通过虚拟仿真仪器，学生可以实时观察电子电路各位置的信号波形，加深对原理的理解，从而极大提高课堂教学效果[14]。

1 Multisim仿真软件简介

Multisim是美国国家仪器（National Instruments）公司推出的一款电子设计自动化软件，用来对模拟、数字电路进行仿真。Multisim软件操作界面直观、操作方便，元件调用便捷，元件标注直观，仿真真实感较强，与实际的实验平台相似度极高。与其他仿真软件相比，Multisim软件界面形象直观、仪表元件齐全、操作简单易学，在模拟电子电路中分析仿真的效果也较好，是目前在电路分析中应用较广的仿真软件[56]。

2 虚拟仿真技术在电子技术教学中的应用范例——施密特触发器

555定时器是一种非常有用且非常精确的定时器，它有三种工作模式：单稳态模式、施密特触发器模式、多谐振荡器模式。本文重点以施密特触发器为例，分析虚拟仿真技术在电子技术教学中的应用。555定时器内部结构图如图1所示。

施密特触发器是一种双稳态多谐振荡器。其工作原理是：当输入电压高于正向阈值电压，输出为低电平;当输入电压低于负向阈值电压，输出为高电平;当输入电压在正负向阈值电压之间时，输出状态不变。施密特觸发器被广泛应用于波形整形电路，能将模拟信号波形整形为数字电路能够处理的方波波形。另外，由于施密特触发器具有滞回特性，所以常常用于抗干扰场合。用555定时器构成的施密特触发器仿真电路如图2所示。

在本电路中，6脚和2脚并接在一起，输入信号采用三角波模拟接入到6脚和2脚，当三角波电压信号大于23VCC时，3脚输出低电平。当三角波电压信号小于13VCC时，3脚输出高电平。用模拟泰克示波器显示输入、输出波形如图3所示。

通过对555定时器构成的施密特触发器电路仿真分析，输入波形与输出波形的关系非常清晰明了。利用Multisim仿真软件进行仿真教学，能够使学生非常直观地看到实验现象，从而加深对理论知识理解，从而有效提高课程的课堂教学效果。

3 结语

虚拟仿真技术引入电子技术课堂教学中，能够使学生将理论知识和模拟仿真结果有效结合起来，将课堂上枯燥的知识变得生动、形象。在课堂中采用“仿真”“调试”的虚拟软件，学生的学习兴趣获得激发，课程理论和实践的教学条件获得改善，课堂教学模式和方法获得拓宽，教学内容的局限获得突破，学生对知识的理解程度也得到了加深，这极大地开发了学生内在的潜力，达到优化课堂教学效果的目的。

参考文献：

[1]周少华.基于项目驱动的高职模拟电子技术的课程教学设计[J].计算机与网络，2018，44（16）：3839.

[2]张林，邓天平，彭立.“模拟电子技术基础”翻转课堂教学实践[J].电气电子教学学报，2018，40（2）：5761.

[3]叶朝辉，华成英，阎捷，等.模拟电子技术实践创新能力培养的探索[J].实验技术与管理，2017，34（1）：2932.

[4]王波，郑鹏飞，李时辉.虚拟仿真技术在电力电子技术课程教学中的应用研究与实践[J].教育教学论坛，2016（02）：134135.

[5]佘艳，林晨.Multisim仿真在电工电子实验中的应用[J].电子世界，2018（15）：185+187.

[6]张新喜.Multisim14电子系统仿真与设计[M].北京：机械工业出版社，2017：1.

基金项目：2019年重庆市教育科学“十三五”规划重点项目（2019GX185）;2019年重庆市高等教育教学改革研究项目（193561，193564）

作者简介：李正东（1978—），男，江苏盐城人，硕士，副教授，研究方向：电路与系统、通信与信息系统。