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摘 要：本文以串联稳压电源的设计为例详细介绍了基于Multisim10的仿真案例教学的实施过程。实践证明，通过仿真构建案例应用于模电课的理论教学具有形象、直观的特点，学生学习兴趣高、自主探究的动力强，教学效果好。
关键词：模拟电子；案例教学；仿真；Multisim10
中图分类号：G434文献标识码：B 文章编号：1673-8454（2011）03-0079-03
一、引言
“模拟电子技术”是理工科院校电类专业非常重要的一门专业基础课，其任务是使学生获得电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能，为以后专业课的学习打下良好基础。与先修课程数学、物理、电路等强调理论性不同，模拟电子技术更强调理论与实践相结合，着眼于解决复杂的实际问题，具有很强的专业性和应用性。然而传统的教学方式存在理论与实践脱节的问题，教师授课以分立元件和单元电路为主，侧重理论的分析、公式的推导，缺乏一定的专业背景和系统的综合应用，学生普遍感觉模电课抽象，学过后似懂非懂，无法做到学以致用。为了解决这个问题，许多高校在教学中实施了案例教学法，力图将实际应用带进课堂，把学生从抽象的理论中解放出来，但是受客观条件的限制，不可能将实验设备搬到课堂上，因此所谓的案例教学也往往成了纸上谈兵，无法演示，学生的兴趣激发不起来，案例教学也失去了它应有的魅力。近年来，随着EDA技术的发展，仿真软件的功能日趋完善，仿真效果也越来越逼真，利用仿真软件构建虚拟实验室来呈现案例简单、易行，教学安排在普通的多媒体教室即可，节省了大量的硬件投入。通过仿真，案例教学变得更加形象、直观，教学效果也上了一个新台阶。
二、Multisim10概述
Multisim10是一款用于电子线路设计与仿真的EDA工具软件，由美国国家仪器公司出品。该软件配备有丰富的元器件库，涵盖了数千种电路元器件，从无源到有源，从模拟到数字，从分立到集成应有尽有，同时软件还提供了大量的虚拟测试仪器仪表，有一般实验室常见的通用仪器，如万用表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源；还有一般实验室少有或没有的专用仪器，如波特图仪、逻辑分析仪、失真仪、频谱分析仪、字信号发生器等，这些虚拟仪器的使用非常方便，其外观、参数设置和使用方法与真实仪器基本一致，通过这些仪器可以非常直观地演示电路工作时的实际效果。除此之外，软件还提供了较为详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态和稳态分析、时域和频域分析、噪声和失真分析、器件的线性和非线性分析等。因此利用Multisim10构建虚拟实验室，元件和仪表齐全，数量和种类繁多，完全可以满足模拟电子技术理论课教学仿真的需要。
三、基于Multisim10案例教学应用举例
在模电课本中，“直流稳压电源”这一章综合性、应用性较强，公式结论也比较多，采用传统的教学模式，学生不易掌握，即使掌握了也往往不会用。如果在授课过程中采用案例教学并结合仿真，则以往枯燥的理论学习会变得生动起来，学生也在边学边做的过程中体会到了学习的乐趣，学习的主动性提高了，实践技能也得到了一定的加强。下面以“串联稳压电源的设计”为例介绍案例教学的实施过程。
1．案例导入
利用投影仪展示日常生活中经常接触到电视机、电脑、手机充电器，指出在这些电器中都包含直流稳压电路，从而让学生体会到学习、设计该电路的重要性和必要性。接下来利用Multisim10仿真一款已经设计好的稳压电路，重点让学生观察输入、输出信号波形，如图1所示，启发学生共同发现问题：为什么输入的正弦波经过该电路后会变成一条直线呢？这时学生往往会表现出比较强的好奇心和求知欲，趁热打铁指导学生阅读教材上的相关内容并公布案例题目：设计一款充电用串联稳压电源，要求如下：输入220V±10%、50HZ交流电，输出直流电压8-12V连续可调，输出电流0-100mA。
2．仿真引导、自主探究
结合教材，引导学生画出电路的原理性框图，并了解每一部分的功能。完成之后开始由原理性框图往单元电路转化，在这个阶段，可以充分利用Multisim10的仿真功能辅助学生设计，增加感性认识，加深对理论知识的理解。例如在设计整流电路的时候，首先让学生查阅资料并以小组为单位展开讨论，经过分析比较决定采用桥式整流，从学生中选出代表按照桥式整流的形式在仿真软件的工作区搭建电路，考虑此时元件的参数还无法确定，建议学生先用虚拟元件代替，由于这部分内容学生初次接触，在设计的过程中难免会出现一些错误，这时可组织大家一起分析原因，查找错误，在互动中边修正边仿真，最终得到了正确的信号波形，如图2所示。整流后电路输出了单方向的脉动电压，与理论分析的结果完全吻合，按照这种模式，学生先后完成了电容滤波、串联稳压电路的学习与设计，仿真出了滤波、稳压后的信号波形如图3、4所示。接下来是将单元电路进行整合，用实际元件替换电路中的虚拟元件。在这个过程中，教师可预先提供一些元器件的型号和参数，由学生通过计算做出选择，挑出能够满足设计要求的元器件，这期间可组织讨论并指导学生结合仿真对电路进行调试，验证选型的正确性。
3．归纳总结、应用迁移
在设计完成之后，投影最终电路，如图5所示，与学生一起交流设计心得，归纳设计步骤，总结经验规律，同时提出稳压电路的过载保护问题，要求学生课下查阅相关资料，以小组为单位设计保护电路，提交设计方案。
四、结束语
以上实例说明，利用Multisim10构建虚拟实验室辅助案例教学可以使以往抽象、枯燥的理论学习变得具体、生动起来，通过对案例的仿真激发了学生浓厚的学习兴趣，提高了学生分析和解决实际问题的能力，在一定程度上促进了学生的可持续性发展，取得了良好的教学效果。
参考文献：
[1]康华光.电子技术基础(模拟部分)(第4版)[M].北京:高等教育出版社,1998.
[2]谢志江.案例教学法在工科教学中的应用[J].高等工程教育研究,2003(5).
[3]张天富.案例教学法在《电子技术基础》课程教学中的应用[J].中国现代教育装备，2008(3).
[4]郭文川.Multisim在电子类课程教学中的实践[J].中国电力教育,2006(4).
（编辑：金冉）
关键词：模拟电子；案例教学；仿真；Multisim10
中图分类号：G434文献标识码：B 文章编号：1673-8454（2011）03-0079-03
一、引言
“模拟电子技术”是理工科院校电类专业非常重要的一门专业基础课，其任务是使学生获得电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能，为以后专业课的学习打下良好基础。与先修课程数学、物理、电路等强调理论性不同，模拟电子技术更强调理论与实践相结合，着眼于解决复杂的实际问题，具有很强的专业性和应用性。然而传统的教学方式存在理论与实践脱节的问题，教师授课以分立元件和单元电路为主，侧重理论的分析、公式的推导，缺乏一定的专业背景和系统的综合应用，学生普遍感觉模电课抽象，学过后似懂非懂，无法做到学以致用。为了解决这个问题，许多高校在教学中实施了案例教学法，力图将实际应用带进课堂，把学生从抽象的理论中解放出来，但是受客观条件的限制，不可能将实验设备搬到课堂上，因此所谓的案例教学也往往成了纸上谈兵，无法演示，学生的兴趣激发不起来，案例教学也失去了它应有的魅力。近年来，随着EDA技术的发展，仿真软件的功能日趋完善，仿真效果也越来越逼真，利用仿真软件构建虚拟实验室来呈现案例简单、易行，教学安排在普通的多媒体教室即可，节省了大量的硬件投入。通过仿真，案例教学变得更加形象、直观，教学效果也上了一个新台阶。
二、Multisim10概述
Multisim10是一款用于电子线路设计与仿真的EDA工具软件，由美国国家仪器公司出品。该软件配备有丰富的元器件库，涵盖了数千种电路元器件，从无源到有源，从模拟到数字，从分立到集成应有尽有，同时软件还提供了大量的虚拟测试仪器仪表，有一般实验室常见的通用仪器，如万用表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源；还有一般实验室少有或没有的专用仪器，如波特图仪、逻辑分析仪、失真仪、频谱分析仪、字信号发生器等，这些虚拟仪器的使用非常方便，其外观、参数设置和使用方法与真实仪器基本一致，通过这些仪器可以非常直观地演示电路工作时的实际效果。除此之外，软件还提供了较为详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态和稳态分析、时域和频域分析、噪声和失真分析、器件的线性和非线性分析等。因此利用Multisim10构建虚拟实验室，元件和仪表齐全，数量和种类繁多，完全可以满足模拟电子技术理论课教学仿真的需要。
三、基于Multisim10案例教学应用举例
在模电课本中，“直流稳压电源”这一章综合性、应用性较强，公式结论也比较多，采用传统的教学模式，学生不易掌握，即使掌握了也往往不会用。如果在授课过程中采用案例教学并结合仿真，则以往枯燥的理论学习会变得生动起来，学生也在边学边做的过程中体会到了学习的乐趣，学习的主动性提高了，实践技能也得到了一定的加强。下面以“串联稳压电源的设计”为例介绍案例教学的实施过程。
1．案例导入
利用投影仪展示日常生活中经常接触到电视机、电脑、手机充电器，指出在这些电器中都包含直流稳压电路，从而让学生体会到学习、设计该电路的重要性和必要性。接下来利用Multisim10仿真一款已经设计好的稳压电路，重点让学生观察输入、输出信号波形，如图1所示，启发学生共同发现问题：为什么输入的正弦波经过该电路后会变成一条直线呢？这时学生往往会表现出比较强的好奇心和求知欲，趁热打铁指导学生阅读教材上的相关内容并公布案例题目：设计一款充电用串联稳压电源，要求如下：输入220V±10%、50HZ交流电，输出直流电压8-12V连续可调，输出电流0-100mA。
2．仿真引导、自主探究
结合教材，引导学生画出电路的原理性框图，并了解每一部分的功能。完成之后开始由原理性框图往单元电路转化，在这个阶段，可以充分利用Multisim10的仿真功能辅助学生设计，增加感性认识，加深对理论知识的理解。例如在设计整流电路的时候，首先让学生查阅资料并以小组为单位展开讨论，经过分析比较决定采用桥式整流，从学生中选出代表按照桥式整流的形式在仿真软件的工作区搭建电路，考虑此时元件的参数还无法确定，建议学生先用虚拟元件代替，由于这部分内容学生初次接触，在设计的过程中难免会出现一些错误，这时可组织大家一起分析原因，查找错误，在互动中边修正边仿真，最终得到了正确的信号波形，如图2所示。整流后电路输出了单方向的脉动电压，与理论分析的结果完全吻合，按照这种模式，学生先后完成了电容滤波、串联稳压电路的学习与设计，仿真出了滤波、稳压后的信号波形如图3、4所示。接下来是将单元电路进行整合，用实际元件替换电路中的虚拟元件。在这个过程中，教师可预先提供一些元器件的型号和参数，由学生通过计算做出选择，挑出能够满足设计要求的元器件，这期间可组织讨论并指导学生结合仿真对电路进行调试，验证选型的正确性。
3．归纳总结、应用迁移
在设计完成之后，投影最终电路，如图5所示，与学生一起交流设计心得，归纳设计步骤，总结经验规律，同时提出稳压电路的过载保护问题，要求学生课下查阅相关资料，以小组为单位设计保护电路，提交设计方案。
四、结束语
以上实例说明，利用Multisim10构建虚拟实验室辅助案例教学可以使以往抽象、枯燥的理论学习变得具体、生动起来，通过对案例的仿真激发了学生浓厚的学习兴趣，提高了学生分析和解决实际问题的能力，在一定程度上促进了学生的可持续性发展，取得了良好的教学效果。
参考文献：
[1]康华光.电子技术基础(模拟部分)(第4版)[M].北京:高等教育出版社,1998.
[2]谢志江.案例教学法在工科教学中的应用[J].高等工程教育研究,2003(5).
[3]张天富.案例教学法在《电子技术基础》课程教学中的应用[J].中国现代教育装备，2008(3).
[4]郭文川.Multisim在电子类课程教学中的实践[J].中国电力教育,2006(4).
（编辑：金冉）