《電路分析》課程的解析和融合

李頌戰+楊艷芹+劉豐+孫運周+張珩

摘 要 針對《電路分析》課程的教學現狀，分析了目前所存在的問題，對課程內容和結構進行了深度的解析，具體的提出了知識和方法融合的策略。

關鍵詞 電路分析課程 知識結構解析 知識和方法融合

中圖分類號：TP311.5 文獻標識碼：A

0引言

隨著現代科學技術的發展，一切與電相關的科學技術領域，都需要電路理論分析作為其技術的根基。《電路分析》課程尤其是電類專業本科生接觸到的第一門專業課，所以該門課程起著引導學生對所學專業的理解以及未來的發展起到重要的作用。然而，隨著國家大力推進實踐教學的比重，使得《電路分析》課程的理論教學課時減少，但又要保證教學質量不斷提高的情況下，十分有必要對《電路分析》課程進行深度的解析和有機的融合。

1教學目標和定位

通過《電路分析》的學習，學生應扎實掌握電路的基本概念、定理和經典的電路分析方法，并加以正確運用和正確分析計算電路參數，同時為后續課程中涉及的電路知識的內容學習做必要的前期準備。這門課程的本科教學階段的定位是以電路概念和定律為基礎，結合電路分析方法，達到能對電路模型進行準確的分析和計算。

2存在的問題

2.1“三多二雜一少”特點

即課程內容多、概念多、定理多、數學推導復雜、分析方法混雜，外加課時少。電路分析課程的內容相對而言較為成熟和完善，呈現循序漸進的知識梯度延伸。在出現電路分析方法的變換和各大電路定律時，就略有壓力，復雜又枯燥的理論推導出現了。然而我們的理論課時也在教學改革的大潮中被大幅削減，更對《電路分析》課程的教學提出了更大的挑戰。

2.2教學方法過于單調

《電路分析》這門課目前主要是以多媒體放映的方式進行，這種教學模式就是老師灌輸知識給學生，學生被動地接受知識，講到哪里，學到哪里，難以對這門課有一個較全面的了解和認識，同時過于注重具體內容。重點和難點不突出，知識結構混雜，并缺乏應用性，導致對知識的掌握不牢固，更談不上知識的應用。

2.3理論與實驗課時比重不合理

國內很多高校的教學計劃中理論教學課時比較多，實驗課時往往被忽視——大大低于15%的占比。較多的傾注于理論教學，忽視了實踐教學的重要性，對于這門課中枯燥而繁雜的理論部分，漸漸對學生失去了學習的吸引力，學生也會迷失了方向、喪失學習的動力，最后更別談創新型思維和能力的提高與培養了。

2.4跟不上時代的腳步

在當前互聯網+的時代，課程的教學依舊局限于課堂的板書和幻燈片演示對教科書上內容進行轉述。缺乏功能完善、結構完整、內容豐富的網絡視屏課程和微課平臺。課程的教學方法和手段缺少新穎性，激發不了學生對學習的主觀能動性。

3課程內容和結構的解析

整個《電路分析》課程主要分為三個階段，每個階段之間是層層遞進的關系。第一階段是電阻電路分析，可以形象地概括為“一個基本點、兩個約束、三種方法、四個定理”。“一個基本點”是電路的參考方向。“兩個約束”即是基爾霍夫定律和電路元件的VCR關系。“三種方法”是分析電路的支路電流法、回路電流法和結點電壓法。“四個定理”是疊加定理、替代定理、戴維南定理和諾頓定理。

第二階段是相量法及正弦穩態電路。無論是在實際應用中還是理論分析中，正弦電路的穩態分析非常重要。相量法是分析正弦穩態電路的便捷方法。用相量法將用來描述正弦穩態電路的微分方程（或積分方程）轉換為復數代數方程，能大大的化簡電路的計算過程。

第三階段是動態電路的復頻域分析。對于一階電路和二階電路，依據元件的電壓電流關系（VCR）和基爾霍夫定律（KCL、KVL）列出電路微分方程，再依據換路定則確定環路后動態元件的初值，進而求解微分方程，用經典的微分方程法在求解過程中經常遇到困難。拉普拉斯變換法是數學上的積分變換方法，其可以把時域的高階微分方程轉換成復頻域的代數方程進行求解。通過拉氏變換和拉氏反變換方法可以實現動態電路的時域解的求解，如圖1所示。

在具體求解過程中往往采用運算電路法分析動態電路的過程。其分析的步驟是：由換路前的電路計算出uc（0-）、iL（0-），畫出換路后的運算電路圖，應用電路分析方法建立電路方程，求解電路方程的象函數，拉普拉斯反變換求解出原函數（即待求的未知量）。

4方法和知識的融合

4.1方法融合

4.1.1功能多媒體與課堂教學相結合

在課堂授課方式上，將功能多媒體與板書演算教學相互組合，尤其是在講解例題和習題的時候對關鍵步驟進行詳細分解，可以取得良好的教學效果。

4.1.2啟發類比式教學方法的運用

所謂類比式啟發教學即是在學生所學過的課程基礎上結合日常生活中的常識，把課堂中抽象、復雜的概念和方法進行類比和分解，激發學生的聯想思維，加固學生對復雜、抽象知識點的掌握和理解。

4.1.3網絡課程建設

在互聯網+時代，網絡課程的建設是必然的趨勢，是課堂教學的外延和拓展。建立網上教學資源為學生提供課堂之外的自主學習平臺。網絡教學資源可以涵蓋教學大綱、重難點剖析、教學課件、習題解答等。師生之間通過網絡進行互動，極大的發掘學習的主觀能動性。

4.2知識融合

將電阻電路的分析方法、兩類約束關系的基本思想和精髓運用到正弦穩態電路的分析，以及動態電路的復頻域分析中，最終就發現任何繁雜的電路都可以是一個簡單的模型或者是若干個模型的組合。

例如圖2所示電路，要求解電路中的電流響應i。

這一道題所涵蓋的知識點有：動態元件、受控源、電路的換路定則、電路的狀態變化、以及建立電路方程的方法（回路電流法、結點電壓法）和求解方法（動態電路微分方程法、相量模型法、運算模型法）的選擇。

4.3課程融合

《電路分析》與《信號與系統》課程進行融合：一階電路和二階電路的零輸入響應和零狀態響應的概念，及動態電路的時域分析；拉普拉斯變換分析和動態電路的復頻域分析；以及網絡函數、頻率響應等概念方面兩門課程的知識點進行一下互補和兼并。

《電路分析》與《模擬電子線路》融合：三極管放大電路、受控源電路、電路諧振的概念和諧振特性、運算放大器電路、以及電路頻率響應。

《電路分析》與《電力電子技術》的融合：三相電路的概念、功率的概念、三相電路的分析和功率因數提高、互感電路與變壓器模型。

參考文獻

[1] 邱關源，羅先覺.電路[M].北京：高等教育出版社， 2006.

[2] 曹路.Matlab 在《電路分析》課程教學中的應用[J].長江大學學報， 2012，12（09）：170-172.endprint