Multisim 软件在《电工学》教学中的应用
摘要：本文分析了《电工学》课程在机电类专业中的重要地位及传统教学课堂效率低下的原因，提出在理论教学中运用Multisim 软件搭建电路原理图并对电路进行仿真最终得出规律与结论的教学方案，并以部分欧姆电路为例论述了具体的实施过程，以此发挥学生主观能动性，提高其学习兴趣。
关键词：Multisim软件 电工学 教学
一、《电工学》的学习意义与教学现状
《电工学》课程是技工院校机电类专业一门基础课，涉及电路基础、模拟电子技术、电机与控制、数字电子技术等诸多内容，具有信息量大、知识面广、实践性强的特点，是学习《电力拖动》、《PLC》及《工业机器人》等后续课程的基础，在课程体系中起承上启下的作用。同时由于该门课程的实践性，对培养学生的创新能力、科学思维和工程意识起到至关重要的作用。
随着学校教学改革的不断深入，培养学生的创新思维、动手能力以及信息化素养已经成为现代技工教育时代主题。而传统课堂教学主要是以教师讲授为主，学生通常是被动地接受知识，机械地记忆相关知识，导致学生学习积极性不高，课堂效率低下。因此，迫切需要寻找符号技工院校学生强动手能力，轻记忆能力特点的教学方法。
二、运用Multisim软件提高《电工学》教学效果
Multisim软件为电路仿真提供了丰富的元器件模型和种类齐全的虚拟仪器。可以将Multisim软件引入到《电工学》的教学中，利用电路仿真实验, 把理论知识和实验结果加以对照、分析,以此提高教学效果。
1.Multisim 软件简介
Multisim软件是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
工程师们可以使用Multisim软件交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim软件提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim软件和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。
下面以部分欧姆定律的教学过程为例介绍如何运用Multisim 10软件使课堂演示更加灵活方便、使教学更加生动活泼。
2.运用Multisim 10 讲解部分欧姆定律的思路
2.1欧姆定律的教学思路
部分欧姆定律是电工学知识中最基本的理论知识之一，可以讲部分欧姆定律贯穿整个《电工学》学习过程，故学生必须掌握。部分欧姆定律的定义为: 在同一电路中，通过某段导体的电流跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。
公式表示为：
式中 为流过电阻的电流大小，单位为安培(A)； 电阻两端电压的大小，单位为伏特(V)；R为电阻值大小，单位为欧姆（Ω）
部分欧姆定律的核心在于揭示流过某段导体的电流与加在这段导体两端的电压成正比，而与导体的电阻成反比。只要让学生测试电路时发现：电压增加时，流过导体的电流也增加，而电阻增加时，流过导体的电流减小这样一个现象，即可引导他们总结出欧姆定律的结论。
为让学生深刻理解欧姆定律的含义，利用Multisim 10软件搭建一个测试电路，并运用虚拟电压表、电流表及兆欧表实时设置、获取电路参数，为学生提供方便、快捷、直观的学习途径。
2.2运用Multisim软件进行部分欧姆定律推论的实施过程
运用Multisim 10软件搭建一个如图1所示的电路，量测当电阻固定，5组电压对应的电流数值并记录。
图1： 电阻固定，电压为12v时实验数据
当电压设置为15V、18V、20V、23V时，汇总得到的电流数据如表1所示：
表1：5组不同电压对应的电流
从表1可以看出，当电阻不变，随着电压的升高，流过电阻的电流也增大。由此可以引导学生得出流过某段导体的电流与加在这段导体两端的电压成正比的结论。
同理，当电压固定，在 Multisim 10软件轻松环境中可以改变导体的电阻值，虚拟仪表可实时读出5组对应电流的数值并记录。
图2： 电压固定，电阻为330欧时实验数据
数据汇总如表2所示：
表2：5组不同电阻对应的电流
从表2可以看出，当电压固定，随着电阻的增加，流过电阻的电流减小。可以引导学生得出流过某段导体的电流与加在这段导体的电阻值成反比的结论。
这样运用Multisim 10软件虚拟仿真让学生自我推断得出欧姆定律的结论。从教学结果反馈来看，与传统的讲授方法相比，学生对欧姆定律的理解更加透彻深刻。
三、总结
在国家信息化的时代背景下，技工教育专业人才培养面临新的要求与挑战，对课程教学体系、教学内容、教学方法的改革势在必行。《电工学》是一门专业基础课程，涉及到很多物理，数学方面的知识，针对技校学生的特点，需充分研究并开发符合学生特点的教学方法与方式。运用Multisim仿真软件将实际电路与理论知识相结合，对抽象、高深的理论作直观的阐释是一种很好的尝试，很好地发挥了学生能动性，实现了以学生为中心的教育理念。学生掌握了该软件的使用方法也可以在课后自己去分析很多电路, 能够提高自学能力、探索和解决问题的能力, 增强对所学专业的兴趣。
参考文献：
1.付少波等.电工学课程一体化教学模式的探索与实践 [J].《军事交通学院学报》2016.(03)
2.付扬.Multisim仿真在电工电子实验中的应用[J].《实验室研究与探索》
2011.(04）
3.邵展图.电工学（第五版）.北京：劳动社会保障出版社,2011.05.
