江蘇省常州技師學(xué)院 周啟明

《汽車電工電子基礎(chǔ)》一體化教學(xué)課程是汽車維修專業(yè)中不可或缺的專業(yè)基礎(chǔ)課程，理論知識多，應(yīng)用性非常強，學(xué)生需要掌握理論知識的同時，又要完成實際工作任務(wù)，并能對所學(xué)知識舉一反三，進行靈活應(yīng)用。但由于所學(xué)內(nèi)容繁雜且抽象，往往不能提起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，針對這種現(xiàn)象，可以將仿真軟件引入課堂。仿真軟件是輔助學(xué)生理解電工電子電路工作原理和各類元件、儀表使用方法的好工具。如果將軟件應(yīng)用到教學(xué)中加以實踐，變抽象為具體，化枯燥為生動，使教學(xué)更加形象直觀，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，能顯著提高教學(xué)效果。

1 Multisim14簡介

Multisim14就是美國國家儀器（NI）有限公司推出的仿真軟件，可用于各類電路的分析、設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析性能。Multisim14的各種元件庫包含了很多的元件，支持51系列單片機、PIC單片機。軟件還提供了多達22種虛擬儀器進行觀測，主要包括萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、示波器、邏輯分析儀、測量探針等。

Multisim14具有強大的分析電路和電路仿真性能，配合各類的虛擬儀器儀表，可以測試、設(shè)計和演示各種電路，使得電路的設(shè)計、實驗與仿真結(jié)合起來。利用Multisim14豐富的電路設(shè)計功能，可以實現(xiàn)軟件仿真設(shè)計與虛擬實驗。教師在進行理論知識授課時，還能展開電路的仿真分析、設(shè)計，讓學(xué)生在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上得到更直觀、更形象的理解，解決在傳統(tǒng)課堂上遇到的困難和問題。將理論學(xué)習(xí)與實踐相結(jié)合，可充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，達到較好的學(xué)習(xí)效果。

2 《汽車電工電子基礎(chǔ)》一體化教學(xué)課程體系

要想收到很好的教學(xué)效果，必須打破傳統(tǒng)課程體系，構(gòu)建理論和實踐有機融合的一體化教學(xué)課程體系。做到以工作過程為主線，以職業(yè)能力為基礎(chǔ)，以轉(zhuǎn)變教學(xué)方式為根本，循序漸進，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，在整個教學(xué)過程中必須注重培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)。《汽車電工電子基礎(chǔ)》一體化教學(xué)課程體系見表1所列。

表1 《汽車電工電子基礎(chǔ)》一體化教學(xué)課程體系

3 Multisim14在《汽車電工電子基礎(chǔ)》中的應(yīng)用舉例

3.1 用Multisim14仿真單相橋式整流電路

打開Multisim14，新建設(shè)計1，對照單相橋式整流電路原理圖選擇對應(yīng)元件，構(gòu)建仿真電路，并在圖中加入仿真示波器,按下F5（仿真運行鍵）后可通過其觀察整流波形。單相橋式整流仿真電路如圖1所示，整流輸出波形如圖2所示。

通過Multisim14進行仿真演示，可以直觀地看到單相橋式整流電路的作用，它是將220 V交流電轉(zhuǎn)化為脈沖直流電，增加濾波電路后就能變?yōu)榉€(wěn)恒直流電。

圖1 單相橋式整流仿真電路（截屏）

3.2 用Multisim14仿真汽車轉(zhuǎn)向燈電路

汽車轉(zhuǎn)向燈安裝在車輛兩側(cè)外沿、前翼子板上或后視鏡上。當(dāng)車輛正常行駛時，轉(zhuǎn)向燈全部熄滅；左轉(zhuǎn)彎時，駕駛?cè)藫軇幼筠D(zhuǎn)向燈光開關(guān)后桿，左側(cè)轉(zhuǎn)向燈點亮并閃爍；右轉(zhuǎn)彎時，駕駛?cè)藫軇佑肄D(zhuǎn)向燈光開關(guān)后桿，右側(cè)轉(zhuǎn)向燈點亮并閃爍；按下危險報警燈開關(guān)后，兩側(cè)轉(zhuǎn)向燈同時點亮并閃爍。在Multisim14中設(shè)計汽車轉(zhuǎn)向燈電路仿真圖，如圖3所示，假定電源電壓為5 V，儀表盤用紅色LED燈組（LED1）表示，總開關(guān)用撥盤開關(guān)S1表示，S1中1鍵、2鍵分別表示右轉(zhuǎn)向、左轉(zhuǎn)向開關(guān)，右轉(zhuǎn)向燈用L1、L4白熾燈泡替代，左轉(zhuǎn)向燈用L2、L3白熾燈泡替代，轉(zhuǎn)向燈閃爍頻率由時鐘脈沖決定，時鐘電壓源設(shè)定頻率為50 Hz，占空比為50%，幅值為5 V。

圖2 單相橋式整流仿真電路輸出波形（截屏）

圖3 汽車轉(zhuǎn)向燈電路仿真（截屏）

構(gòu)建完仿真電路后，可以進行電路仿真。以按下危險報警燈開關(guān)為例，當(dāng)Sl中3鍵閉合時，繼電器K1、K2中常開觸點處于閉合狀態(tài)，使得U1B芯片的端子5和U2B芯片的端子4都獲得高電平1，芯片U1B和U2B都是與門芯片，根據(jù)與門“有0出0，全1出1”的原則，當(dāng)時鐘信號對U1B和U2B芯片輸入高電平時，燈泡L1、L2、L3、L4點亮，反之當(dāng)時鐘信號對U1B和U2B芯片輸入低電平時，燈泡熄滅，周而復(fù)始，由此實現(xiàn)轉(zhuǎn)向燈閃爍。

通過Multisim14還能實現(xiàn)遠光燈、近光燈、倒車燈、霧燈等汽車燈光系統(tǒng)的設(shè)計與仿真，如果電路連接有錯誤，在仿真時軟件會提示報錯。仿真驗證電路準(zhǔn)確后，就可以按照此仿真圖制作實際電路，并對控制單元及走線進行優(yōu)化，確保其工作的穩(wěn)定和安全。

4 實際教學(xué)實踐效果

結(jié)合對2016級2個汽車維修5年制高級工班近80位學(xué)生的實踐證明，讓學(xué)生通過動腦設(shè)計電路、動手構(gòu)建電路，利用軟件進行仿真，掌握的知識遠多于之前的傳統(tǒng)授課，使得晦澀的理論教學(xué)更加生動形象，相比傳統(tǒng)教學(xué)，更直觀，更易懂，更有針對性，更能延伸擴展。

（1）激發(fā)興趣，實踐創(chuàng)新。興趣是學(xué)習(xí)最好的內(nèi)驅(qū)力，它一旦被激發(fā)出來，創(chuàng)新、創(chuàng)造能力就會紛至沓來。學(xué)生進行自主性探索、研究、學(xué)習(xí)直至問題被解決，是對他們學(xué)習(xí)的肯定。實施Multisim14仿真教學(xué)，在學(xué)習(xí)過程中就能對不同元件構(gòu)成的電路進行比較、分析，了解各種電路優(yōu)缺點，改變電路參數(shù)還能得到不同幅度觸發(fā)脈沖，如果用實物焊接進行操作，費時費力。

（2）展示技能，拓展提升。深入掌握了Multisim14的使用方法后，還可以利用業(yè)余時間將其拓展應(yīng)用到單片機的學(xué)習(xí)和PCB 的制作上。這樣能拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，也使其對基礎(chǔ)知識進行鞏固學(xué)習(xí)。Multisim14將是推動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的一個有力手段。

5 總結(jié)

通過仿真軟件Multisim14的應(yīng)用，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生思考，同時學(xué)生可以根據(jù)自己的設(shè)想，進行電路的設(shè)計和仿真。讓學(xué)生能在“做中學(xué)、學(xué)中做”，提高了教學(xué)效果，實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，真正的實現(xiàn)一體化教學(xué)。