新工科背景下基于Multi...im的电子技术课程设计探索_王菊.pdf

2023.06ELECTRONICS QUALITY新工科背景下基于 Multisim 的电子技术课程设计探索王菊，赵燕，范重阳（燕京理工学院，河北 廊坊065201）摘 要：在新工科背景下，电子技术课程设计主要是为了培养学生的动手设计能力，然而在传统的教学中，忽视了课程设计的重要性和必要性，未能培养学生解决问题的能力。首先，分析了电子技术课程设计存在的问题，根据设计要求提出了相应的方案；其次，从实训出发，采用Multisim软件对电路进行仿真；最后，对具体的电路进行综合性分析，有针对性地提高学生分析和解决问题的能力，培养学生坚韧不拔的勇气和毅力，进而将课程设计与课程思政有机结合，进一步提升学生的实践能力和综合能力。关键词：新工科；Multisim；电子技术；课程设计；课程思政中国分类号：G 642.3文献标识码：A文章编号：1003-0107（2023）06-0061-03doi:10.3969/j.issn.1003-0107.2023.06.014Electronic Technology Curriculum Design Based on Multisim in theNew Engineering BackgroundWANG Ju，ZHAO Yan，FAN Chongyang（Yanching Institute of Technology，Langfang 065201，China）Abstract：In the background of new engineering，the electronic technology curriculum design is mainly aimed at cul-tivating studentshands-on design ability，but in the traditional teaching，it neglects the importance and necessity ofcurriculum design and fails to train studentsability of problem solving.Firstly，the problems of electronic technologycurriculum design are analyzed，and corresponding solutions are proposed according to the design requirements.Secondly，from the practial training，Multisim software is used to simulate the circuit.Finally，a comprehensive analy-sis is conducted to purposefully improve studentsability to analyze and solve problems，cultivate studentstenaci-ty and perseverance，and then organically combine curriculum design with curriculum ideology and politics to furtherenhance studentspractical ability and comprehensive ability.Keywords：new engineering；Multisim；electronic technology；course design；curriculum ideology and politics基金项目：燕京理工学院校级项目（2020YITSRFZD203）；河北省应用技术大学研究会课题项目（JY2022138）资助。收稿日期：2022-11-09修回日期：2022-11-24作者简介：王菊（1985），女，河北唐山人，燕京理工学院副教授，硕士，从事教学改革、电子信息、光纤传感方面的教学和研究工作。0引言电子技术课程设计一直是电类专业的一个重要环节，此课程依赖电路分析和相应的基础课程1。模拟电子技术和数字电子技术对于课程设计来说非常重要，同时此课程的综合性和实践性比较强，学生可以从实践中不断地突破已有知识的架构，不断地培养解决问题的能力，增强自信心，对新工科的实践培养非常重要2。因受传统模式的影Electrical and Electronic Technology电工与电子技术61ELECTRONICSQUALITYELECTRONICS QUALITY响，通常学生都是依赖教师给定的电路图来进行制作和调试，这就造成了学生可能对电路的学习缺乏兴趣，不能使其个人能力得到提升。怎样激发学生的兴趣，提升工程设计和实践能力已成为任课教师亟待思索的问题，从实践中培养学生坚韧不拔的勇气和毅力也是课设的目标，这也可以和课程思政相结合3。随着相关技术的发展，辅助软件的设计和仿真对于课程设计来说相关重要，其为教学开拓了新路径4。在这里尤其要提到是Multisim软件，它是由美国国家仪器公司设计的4。主要是针对电子电路设计，通过其软件的相应器件可以实现功能测试，还可实现仿真5。Multisim软件内部包括仪器仪表与相应的电子元件，学生通过电路图设计后进行系统仿真，从而可进一步地验证电路是否满足要求。当真正参与课程设计时，选用此软件可减小因为课程设计的器件损耗的成本，同时可进一步地缩小教学与实践的距离，有利于提高课堂效率，激发学习兴趣，增强学生的工程应用能力6。1课设存在的问题电子技术课程设计主要是把“三电”融合到一起，综合运用所学的东西实现一个完整的设计，进而体现综合性、设计性和应用性的目标7。首先，对于任课教师来说，选题很重要，要考虑方向的融合，此外还需要有难度8。通过相应的课题，使学生把所学理论知识用于分析实际题目，进而实现系统功能，然后设计电路，通过软件可以测试功能和某些技术指标，随后还需要焊接、调试，最后整理报告。当采用Multisim前，根据设计要求设计电路通常可能存在以下几个问题。a）选题题目难度与工程性相结合。此类型课程设计通常需要采用实物最后实现功能，而大部分学生设计的作品可能存在电路缺陷、PCB板错误、焊接、电路功能无法实现等问题，这通常会导致学生需花很长时间去排除故障。学生刚接触课程设计时，无经验，成功率的高低会直接影响其学习兴趣，这就导致教师选题时会降低难度，甚至直接给出电路图让学生按照既定的图去制作，如此尽管成功率提高了，但不利于设计能力和工程应用能力的培养。b）元器件浪费，教师工作量大。倘若缺乏功能验证，某些电路的部分功能无法得到验证，最后会导致设计的电路实物可能存在缺陷，导致实物调试时，无法达到要求，需要多次修改，多次制作，从而浪费时间和器件。并且电路不同，问题可能也会不同，这会加大教师的工作量和难度。c）作业质量完成度不高。让学生分组完成作业，虽然初衷是好的，想让大家通过团队协作更好地完成任务，但是有部分学生滥竿充数，同时教师不能把控每个学生的情况，进而导致作业质量不高，学生能力得不到充分锻炼。综上，把Multisim技术放到课程设计中有很强的必要性。一方面可边设计边仿真边验证，同时根据实验现象进一步测量实验数据，进而验证电路的功能，最后搭建电路，可缩短设计时间，从而提高成功率。另一方面，仿真电路仅仅需要电脑就可实现，可不考虑成本，通过抽签方式，每一位学生可抽一道题，如此可避免混水摸鱼，实现全员参与，进而使全员得到锻炼，大家共同进步。2基于Multisim的课设从实践效果看，将Multisim用到课程设计中，有诸多优点，主要包括以下几点。a）提升兴趣和积极性，为后续课程打下基础。所用的仪器和软件相对简单，以较低成本就可实现。且仿真现象直观，无元件损坏，从而可增强学生的自信心，激发其好奇心，提高其自主学习的能力。b）突破线下的限制，提高效率和质量，降低教师的工作量。通常课设必须在实验室中完成，而且搭建的电路也需要在实验室内测试，限制了空间。采用Multisim仿真突破了时空限制，可以线上实现，学生在宿舍就可完成。c）选用此种软件，当学生遇到难以解决的问题时，教师仅仅提供某些相关的思路就可解决问题。学生可以按照教师的提示，通过软件设计相应的电路，可以培养学生独立解决问题的能力，同时学生不用为电路烧坏而忧愁。另一方面可降低教师的工作量，增强学生的自信心，加强课程思政的建设。针对课设而言，其方案都是自顶而下的方法，也就是说先在顶层进行电路的功能分析，然后画622023.06ELECTRONICS QUALITY出具体的系统框图，随后在底层进行各部分的论证，最后设计实现所有功能的电路。通常可以边设计各部分边仿真，具体设计流程如图1所示。根据图1所示，一般情况下，学生首先按照教师给定的题目完成相应的设计任务，明确具体任务要完成的功能和指标，突破设计的难点，此外还需要查阅相关文献，进而实现整体的功能设计，进一步从理论上分析能否完成设计要求，确定最后的方案后进行具体的电路设计，学生仿真的部分电路图如图2所示。当具体的电路设计完毕后，需要运行Multisim仿真软件电路进行仿真，测量相关的数据，验证其功能。当功能未能达到具体要求时，再重新对电路分析，进一步判断电路哪个地方有问题，随后根据结果，调整参数甚至是修改部分电路图，保存仿真直到结果满足要求即可。在仿真符合要求后，可设计和制作PCB板，也可用导线焊接，最后对电路进行调试，最终实现指标要求。3结束语把Multisim软件用于电子技术课程设计，极大地节省了学生时间，可实现线上线下教学相结合；同时为培养学生独立思考能力提供了有效支撑，为后续课程学习奠定了有利保证，为培养学生分析问题的能力打下了良好的基础；此外，还可培养学生坚韧不拔的勇气和毅力，使课程设计与课程思政有机结合，进一步地提升学生的综合能力。参考文献：1马月辉，刘香玲，刘宁宁.基于工程教育认证的模拟电子技术课程设计改革与实践J.电脑知识与技术，2022，18（23）：131-132.2刘浩，龚书娟.地方应用型本科院校电子技术课程设计改革初探以衡水学院机械电子工程专业为例J.衡水学院学报，2022，24（1）：102-105.3全钊锋，刘超娜.浅谈电子技术课程设计实训课程改革J.科技视界，2022（2）：101-103.4张辉.Multisim在电子技术课程设计教学中的应用J.电子制作，2021（23）：94-96.5王慧，孙丽玲，田艳军.基于MATLAB仿真的电力电子技术综合性课程设计J.实验技术与管理，2021，38（9）：191-194.6朱栋，冯成涛，储开斌.“电子技术”课程设计的项目化教学改 革 探索以数字 化 超声 波发生 器电 路为例J.教育教学论坛，2021（35）：57-60.7段凌飞，姚敏，李翔.新工科背景下电子技术课程设计的教学改革J.中国现代教育装备，2021（15）：107-109.8王艳荣，房建东，荀延龙，等.“电子技术课程设计”的混合教学模式探索J.电气电子教学学报，2021，43（1）：55-58.图1 Multisim设计流程图图2仿真部分电路图Electrical and Electronic Technology电工与电子技术63