工科電工技術(shù)教學(xué)方法的探討

王曉峰　邢毓華　李征

摘要：該文首先介紹了電工技術(shù)課程的現(xiàn)狀，據(jù)此現(xiàn)狀探討了易于被教師和學(xué)生使用的電工技術(shù)輔助教學(xué)學(xué)習(xí)方法，通過(guò)電工技術(shù)中暫態(tài)分析的實(shí)例展示了電路仿真軟件的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)踐證明電路仿真軟件結(jié)合于傳統(tǒng)教學(xué)，有利于學(xué)生對(duì)電工技術(shù)的學(xué)習(xí)和掌握。

關(guān)鍵詞：電工技術(shù)；電路仿真；Multisim

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）16-0167-02

當(dāng)今社會(huì)電能應(yīng)用十分普及，如何利用好電能，值得我們思考。高等教育作為人類知識(shí)的傳播者，大學(xué)生和教師是其核心組成部分。教師如何教好、學(xué)生如何學(xué)好是我們當(dāng)今社會(huì)教育者需要思考的問(wèn)題。

一、工科電工技術(shù)課程的現(xiàn)狀

21世紀(jì)的高等教育和以前高等教育最大的不同是精英化和大眾化的區(qū)別。工科類大學(xué)在我國(guó)大學(xué)中占了相當(dāng)大的比例，因此工科類大學(xué)生也占了大學(xué)生總?cè)藬?shù)的很大比例。自從2000年以后，國(guó)內(nèi)許多大學(xué)都進(jìn)行了擴(kuò)張，以響應(yīng)國(guó)家讓更多人能夠接受高等教育。受資源的限制，全國(guó)重點(diǎn)大學(xué)教學(xué)資源比較豐富，實(shí)驗(yàn)條件比較好，而普通高校，教學(xué)資源基本能保證，但實(shí)驗(yàn)條件稍差。非電類專業(yè)的學(xué)生，在電類學(xué)科上一般會(huì)開設(shè)兩門課程，分別是電工技術(shù)、電子技術(shù)。從課程門數(shù)來(lái)說(shuō)，不是很多，但有50%的學(xué)生需要學(xué)習(xí)這兩門課程，而且電工技術(shù)是要首先學(xué)習(xí)的，以給電子技術(shù)及其后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。

從教師教學(xué)角度方面看，現(xiàn)在大多數(shù)教師，每學(xué)期教學(xué)班的人數(shù)也比較多，一般都在100人以上，要想讓每位學(xué)生在有限的上課學(xué)時(shí)學(xué)好每一門課程，很不容易，而且電工技術(shù)課程是重實(shí)踐的一門課程，加之有的內(nèi)容難于理解，所以大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)有一定的困難。教師通過(guò)上課講授和課后學(xué)生做作業(yè)來(lái)對(duì)內(nèi)容進(jìn)行鞏固，難于使學(xué)生對(duì)該門課程有更深入的理解和掌握。目前大多數(shù)學(xué)校針對(duì)某一門課程所開實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容是有限的。

二、可輔助學(xué)生學(xué)習(xí)電工技術(shù)實(shí)踐資源的探索

基于上述目前國(guó)內(nèi)大學(xué)存在的現(xiàn)狀及電工技術(shù)教學(xué)情況，必須尋求適合學(xué)生學(xué)習(xí)電工技術(shù)的有效輔助手段。為了便于從事電類工作的工程師對(duì)產(chǎn)品前期所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行論證，降低開發(fā)產(chǎn)品的成本，目前國(guó)內(nèi)外軟件公司和元器件廠商開發(fā)了許多電路設(shè)計(jì)和仿真軟件，以輔助電路的開發(fā)設(shè)計(jì)。據(jù)筆者所知，目前可供仿真驗(yàn)證的軟件有Multisim、Proteus、PSIM、PSPICE及TINA。這些軟件中不僅有我們所需元件的仿真模型，還有實(shí)驗(yàn)室儀器的模型。元件庫(kù)十分豐富，參數(shù)可以選擇，測(cè)試儀器種類也比較齊全，這些軟件給學(xué)生學(xué)習(xí)電工技術(shù)提供了強(qiáng)有力的支持。這些軟件最大的好處是學(xué)生不用投資很多就可以對(duì)電路有很好的掌握。如果學(xué)生能夠把課堂知識(shí)和課外實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，那將使學(xué)生對(duì)電工技術(shù)有深入的理解和掌握。

三、電路仿真軟件在電工技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

Multisim是比較常用的電路仿真軟件，該軟件虛擬了電工電子元器件以及常用儀器和儀表，它是一個(gè)集電路設(shè)計(jì)、功能測(cè)試于一體的軟件，可以提供數(shù)千種電路元件供實(shí)驗(yàn)選用。同類型的測(cè)量?jī)x器有電流探針和電壓探針、交直流電壓電流表、信號(hào)發(fā)生器、示波器等。所有測(cè)量?jī)x表可以隨意調(diào)用，不存在數(shù)量限制的問(wèn)題，這使得電路測(cè)量更為方便靈活。下面通過(guò)一個(gè)電工技術(shù)中暫態(tài)電路分析的例子說(shuō)明該軟件的使用。為了便于比較，首先在這里給出理論分析結(jié)果。

電路如圖1（a）所示，換路前電路已處于穩(wěn)態(tài)，求換路后（t≥0）的uc，并畫出uc響應(yīng)曲線。

解：采用暫態(tài)電路的三要素法對(duì)該電路進(jìn)行求解，過(guò)程如下：

從以上所得uc（0+）的表達(dá)式知，在開關(guān)閉合瞬間uc為10V，開關(guān)閉合后經(jīng)過(guò)無(wú)限長(zhǎng)時(shí)間uc為-5V，響應(yīng)曲線如圖1（b）所示。

圖2給出Multisim9的仿真結(jié)果。（示波器縱向一小格代表電壓5V）

圖2中虛擬示波器給出的曲線可以理解為對(duì)應(yīng)暫態(tài)電路的換路前穩(wěn)態(tài)、換路后過(guò)渡、換路后穩(wěn)態(tài)三種狀態(tài)。

從仿真曲線可以看出，通過(guò)仿真軟件可以將抽象的暫態(tài)電路分析通過(guò)圖形的形式進(jìn)行展示，可以使學(xué)生對(duì)暫態(tài)過(guò)程有很好的理解，可以更好地掌握三要素法分析暫態(tài)電路。電路仿真結(jié)果和理論計(jì)算結(jié)果一致。

將Multisim仿真軟件引入電工技術(shù)課程教學(xué)，它可以將抽象的內(nèi)容形象化、直觀化，改變了“語(yǔ)言+黑板+教材”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，使得原本枯燥無(wú)味的理論知識(shí)變得生動(dòng)起來(lái)，更加有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，同時(shí)提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在后續(xù)類似課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生依然可以充分利用該軟件所提供的資源，提高設(shè)計(jì)電路的效率，同時(shí)可以很好的鍛煉學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

參考文獻(xiàn)：

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