“電路分析基礎”課程的改革與實踐

北京信息科技大學　馮清娟

“電路分析基礎”課程的改革與實踐

北京信息科技大學馮清娟

本文針對“電路分析基礎”課程教學的改革與實踐，從將Matlab軟件引入電路分析教學；重視Multisim軟件在電路仿真中的應用；使微課成為傳統教學的有益補充；培養電路分析課程中學生的直覺思維等四方面提出了具體的教學思路和實踐內容，以期能夠培養出更符合社會需要的實用型人才。

電路分析；教學改革；微課；直覺

引言

“電路分析基礎”課程是我國高校電類專業的第一門專業基礎課，學生對該課程掌握的質量直接影響后續電類課程的學習。在教學中，除了傳統的教學內容與方法之外，還應重視Matlab、Mulitim、微課、直覺等教學內容與教學形式在該門課程中的應用，以培養學生在電路分析方面的多種能力。

1　將Matlab軟件引入電路分析教學

Matlab是美國MathWorks公司推出的，主要面對科學計算、可視化以及交互式程序設計的高科技計算環境。它將數值分析、矩陣計算、科學數據可視化以及非線性動態系統的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環境中，可為科學研究和工程設計提供諸多方便。將MATLAB引入電路教學課堂，不僅可以使學生提前掌握電路分仿真分析方法，還可以為以后從事科研工作開發打下較好的基礎。

在電路分析教學中引入Matlab軟件的好處主要體現在以下兩方面：第一，Matlab強大的可視化功有很強的視覺沖擊力，能更生動、新穎的實現電路分析的過程，并可以將計算或分析結果做成圖形、動畫等多樣表現形式，活躍了課堂氣氛，激發了學生的學習興趣，同時也提高了課堂教學效率；二是Matlab強大的計算功能可以使學生從復雜數學公式求解的痛苦中解脫出來，把主要精力用于對基本原理或定律及分析方法的理解上。

2　重視Multisim軟件在電路仿真中的應用

Multisim是美國國家儀器（NI）公司推出的以Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬/數字電路板的設計工作。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能力。工程師可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。通過Multisim和虛擬儀器技術，工程師或研究人員可以完成從原理圖到仿真再到原型設計和測試這樣一個完整的綜合設計流程。

在電路分析這門課當中，有許多內容可以借助Multisim軟件來仿真完成。例如，在研究二階動態電路響應時，就可以通過Multisim軟件來測量和學習二階電路衰減系數、振蕩頻率的測量，了解電路參數對它們的影響。再例如在研究一階動態電路的零輸入響應、零狀態響應和全響應時，在教學中我們采用的是三要素發來求解，但三要素法過程比較繁瑣，很多同學都會計算出錯，從而影響了對一階電路相應的理解，如果借助Multisim軟件，通過仿真的方法，可以輕而易舉地得出相應的波形，使學生對其有了準確深入的理解。

3　使微課成為傳統教學的有益補充

“微課”是指教師在課堂內外教育教學過程中圍繞某個知識點（重點難點疑點）或技能等單一教學任務進行教學的一種教學方式，具有目標明確、針對性強和教學時間短的特點?！拔⒄n”的核心組成內容是課堂教學視頻，同時還包含與該教學主題相關的教學設計、素材課件、教學反思、練習測試及學生反饋、教師點評等輔助性教學資源，其既有別于傳統單一資源類型的教學課例、教學課件、教學設計、教學反思等教學資源，又是在其基礎上繼承和發展起來的一種新型教學資源。

在電路分析這門課當中，有很多相對獨立的知識點非常適合于做成微課的形式，如電路的一般分析方法（節點法和網孔法）、戴維南定理、相量法與正弦穩態電路的分析、三相電路等。以戴維南定理的講解為例，可以將這節微課制作成以下5個小部分：復習提問與引入新課；定理講述及求解方法；例題分析與講解；通過實驗驗證計算結果；自編順口溜加強理解和記憶。利用微課的形式有助于學生牢固掌握戴維南定理及其解題方法，也培養了學生的實際動手能力和實驗探究能力。

4　培養電路分析課程中學生的直覺思維

直覺是指不以人類意志控制的特殊思維方式，它具有迅捷性、直接性、本能意識等特征。直覺存在于日常生活，事業和科學研究領域。人們在分析和處理問題時，除采用邏輯思維方式外，往往會采取一些非邏輯性的思維形式。直覺思維就是一種重要的非邏輯性思維形式。

對于電路分析這門課程而言，可從如下三個方面著手培養學生的直覺思維能力。一是熟練掌握電路分析中的基本概念和分析方法。電路課程的基本概念多，分析方法靈活，必須對其有深入的理解，才能建立起對某一問題的直覺分析能力；二是習慣于總結電路的分析方法和規律。例如對戴維南定理的理解和記憶可以通過順口溜的方法來解決：要想利用戴維南，記住電阻電壓源；線性有源二端網，對外等效串這兩。斷開待求支路點，可得開路電壓源。獨立電源來置零，求解電阻就可行。網絡若含受控源，就在端口解謎團；可以加流求電壓，也可加壓求電流；電壓電流來相除，等效電阻就有數。這種方式便于學生快速理解、記憶、運用戴維南定理。三是加強電路分析的實踐環節。電路分析這門課的工程實踐性很強，正如戴維南定理、回路法、節點法等核心電路分析方法的最大魅力不在于能夠求解出繁雜的電路題，而在于能夠用其方便地分析各種實際電路。通過典型或大量的工程實例幫助學生加深對電路基本概念和分析方法的理解，不僅使學生體會到解決實際工程問題的樂趣，也會建立對分析實際工程問題的直覺。

“電路分析基礎”是高校學生接觸的第一門工程性專業基礎課，本文從將Matlab軟件引入電路分析教學；重視Multisim軟件在電路仿真中的應用；使微課成為傳統教學的有益補充；培養電路分析課程中學生的直覺思維等四方面提出了具體的教學思路和實踐內容，以期在有限的學時內培養出基礎扎實、視野開闊、適合時代發展的合格人才。

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課題項目：本文由北京信息科技大學“促進高校內涵發展-教學改革-電子信息與控制實驗教學中心專業基礎課程教學改革與提高”（5111624600）支持。