Multisim仿真在電工基礎課程任務教學法中的應用

摘要：在電工基礎課程教學中，電路的暫態分析一章涉及一些理論公式推導，例如儲能元件電容C、電感L的特性和換路定則以及其在一階線性電路中的應用，不免會令初學者感到枯燥和抽象。文章基于任務教學法，利用Multisim仿真平臺搭建RC、RL暫態電路模型，接入具有聲、光效果的元件，將抽象的電路暫態分析理論變得具有可操作性和可視化，有助于提升學生探索知識的主動性和對暫態電路理論的理解深度，培養學生解決實際問題的能力，提高電工基礎課堂授課效率和教學效果。

關鍵詞：暫態分析；儲能元件；換路定則；Multisim仿真

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）09-0155-03 開放科學（資源服務） 標識碼（OSID） ：

0引言

電工基礎課程是本科院校非電類工科專業的一門重要基礎課程。該課程中，電路的暫態分析一章既是課程教學的重點又是難點。儲能元件電容C、電感L在電工電子技術中具有廣泛的應用，掌握其特性是學習好本章的基礎。另外，電路暫態分析面臨兩個主要難點：一是理論抽象，理解困難；二是課時有限，難以深入講解[1]。

本文結合課程目前實際情況和教學資源，將方便實用的Multisim仿真軟件用于電路暫態分析以輔助教學。首先，基于一個具體任務，師生共同分析出需要學習的知識點，將難點問題由面化點，把難度分解，使具有一定難度的融通性學習轉變為目標明確、目的性強和探究性強的學習，變被動為主動；然后，教師再借助Multisim仿真，進行方便直觀的動態演示、數據測量和理論分析；最后利用所學知識進行問題解決，有效提高課堂授課效率和效果[2-3]。

1 任務設計方案

以本課程里的電路的暫態分析講解為例，先給學生提供一個具有現實性和應用性的暫態電路模型作為任務載體，帶領大家一起剖析解決問題所應具備的知識，變“要我學”為“我要學”。在老師講解完基本理論知識點的同時，引導學生有效借助工具（仿真平臺） 更好地理解電感L和電容C儲能元件的特性，為其應用電路分析打下良好的基礎。

基于任務教學法的Multisim仿真應用，任務如圖1 所示——子彈測速應用電路，給出U=100 V、R=6 kΩ、C=0.1 μF、l=3 m和電荷測定計G值即Q_C=3.45 μF，問子彈速度v 是多少（設測速時電路處于穩定狀態，S2和S3是聯動開關） [4]。

任務分析，計算子彈速度需要知道該子彈飛過l距離所用時間t。進一步分析，需要了解電路核心元件電容C的特性，即下面要討論學習的內容，為將要學習的儲能元件分類、特性及其組成的暫態電路做鋪墊，讓學生帶著任務去用心、有目的性地學習。

2 電路的暫態過程分析

儲能元件的特性研究是分析電路暫態過程的基礎，只有先行深入學習和掌握才能進行應用電路的下一步分析和設計。

2.1 儲能元件與換路定則

電路存在暫態過程需要有兩個因素同時滿足，一內因是電路中含有儲能元件即電容C和電感元件L，二外因是電路發生換路動作，兩者缺一不可。