摘 要：数字电路是电子类学生的一门基础课程，数字电路实验是对其的一个重要补充，在理论的基础上加深学生对数字电路实际应用的理解。分析了传统的数字电路实验教学模式的不足，在其基础上加入仿真内容，通过传统方式和仿真的结合，使学生对数字电路的工作原理有更深入的理解。
关键词：数字电路实验；仿真技术；Multisim13
数字电路是高校电子方向专业的一门必修的基础课程，是很多后续课程的一个基础。数字电路是一门实践性较强的科目，只有把理论和实践结合起来，才能达到一个好的学习效果。因此，数字电路实验就显得尤为重要，通过数字电路实验课程，既可以加深学生对理论知识的理解，也可加强学生的动手能力。在数字电路实验课程的教学模式上，很多学校采用的还是传统的方式，即通过数字电路实验箱来进行电路的搭接，然后验证其功能。这种模式的好处在于学生需要自己动手来连接电路，培养了学生的动手能力，同时可以加深其对理论知识的理解，不足之处在于学生手中的芯片种类和数量是有限的，且需要其他的实验仪器相配合，局限性较大，不利于学生课外的自主学习。因此，在传统基础上加入仿真内容既是对传统教学模式的一个补充，也是社会发展的一个方向。在仿真环境下，不受芯片种类和地点的限制，只要有计算机就可进行，大大扩展了学生的学习范围，有利于学生更好地掌握课程内容，而且还可发挥学生的创新能力。
一、Multisim在教学中的作用
Multisim软件是一个专门用于电子线路仿真与设计的EDA工具软件，提供了一种易于使用的电路教学环境，使用了全交互式仿真器提取概括SPICE仿真的复杂特性，从而达到简化电路设计的目的。对学生而言，Multisim让学生可以专注于理解电路概念，可以在线修改电路参数，然后实时查看仿真结果。同时，还可以使用多种与真实仪器具有相同功能的虚拟仪器对电路进行测量、探测和故障排除工作。使用Multisim 3D模拟实验板环境（NI ELVIS I和NI ELVIS II系列），学生可以方便找到硬件原型。在进入实验室前，学生可以在3D模拟实验板环境下建立自己的电路并进行试验。对教师而言，Multisim围绕教师的需要而设计，其具有的教学特性简化了电路理念和电子的教学。对Multisim用户界面以及现有的仪器和分析工具进行自定义设置，可以控制学生在电路中可以看见和使用的部分。这样就给用户提供了许多强大的教学功能以及可以控制的概念引入方式，从而使软件的复杂特性与学生的知识水平或课堂内容相匹配。
二、Multisim在数字电路实验教学中的应用
本文以时序电路的计数器实验为例来介绍Multisim13在实际教学中的应用。
计数器实验是数字电路实验中一个常见的实验内容，作为时序电路的一个基本器件，计数器的应用范围非常广泛，通过不同的外围电路可以设计出任意进制的计数器。在实际教学过程中，以使用CD4518设计一个24进制计数器为例，CD4518是集成CMOS双十进制（8421编码）同步加计数器，内含两个单元的十进制加计数器，电路结构不是很复杂，通过实验箱搭接也较方便，难点在于观察输出波形时，由于示波器只能同时显示两路波形，无法同时观察全部，学生在理解时无法有一个非常直观的概念。但我们采用了仿真进行这个内容的教学时，发现效果要远远好于传统的模式。通过仿真，学生可以直观地看到所有端口的输出状态，不仅可以看到个位的波形，在示波器上难以观察的十位的波形也可清晰地看到，对于学生理解进制的变化有明显的促进作用，同时也可让学生学会对时序逻辑电路的分析。
三、仿真技术的优点和局限性
通过实际教学的过程和结果我们发现，在数字电路实验中加入仿真内容是很有必要的。首先，仿真技术可以让学生很方便地设计电路，并对其进行验证，有助于学生的自主学习和创新。其次，不受芯片种类、数量和实验设备的限制，方便快捷，提高了学生学习的积极性。第三，避免了实验仪器和芯片本身存在问题的情况，不受环境因素的影响，可以保证实验结果的准确性。但是仿真也存在一定的局限性，和传统模式相比，仿真都是在虚拟环境下进行的，接触不到实物，学生没有一个直观的感受，同时，在使用面包板搭接电路的过程中，出现问题时需要学生具有查找问题、排除问题的能力，可以加强学生的动手能力，这些是仿真技术无法提供的。
仿真技术是数字电路发展的方向，有其突出的优势，但也存在一些缺点，和传统的数字电路实验教学模式相比，，其虚拟的特性无法带给学生一个具体直观的感受，也无法培养学生的动手能力。笔者认为最好的方式是将两者结合起来，既有传统内容，又有仿真内容，各自分配适当的比例，学生既培养了动手能力，又可在课外使用仿真软件自己学习，起到一举两得的效果，也加深了学生对课程内容的理解。
参考文献：
王艳.Multisim在中职电工电子教学中的应用研究[D].上海师范大学，2011.
