Flash动画在“电路分析基础”课程教学中的应用

游淑民， 黄 莹

(集美大学 信息工程学院, 福建 厦门 361021)

Flash动画在“电路分析基础”课程教学中的应用

游淑民， 黄 莹

(集美大学 信息工程学院, 福建 厦门 361021)

Flash动画是近年来出现的新型展示技术，具有直观性好、交互性强等优点。本文从实际教学出发，讨论了不同类型Flash动画在电路分析教学中的适用范围和作用，并就动画教学中存在的问题提出了相应的教学原则，供广大教学人员参考。

Flash动画；电路教学；多媒体教学；教学原则

0 引言

“电路分析基础”是电类专业一门重要的基础课程，是后续课程如“模拟电子技术”、“数字电子技术”的基础[1]。该课程理论性强，体系完整，需要大量的分析计算。同时它又是一门工程类课程，强调电路的实际应用背景。教学中若是单纯的讲授理论推导和方程求解，学生学起来会感到枯燥无味，且难以建立与实际电路的联系。

当前，多媒体因其生动直观，形象生动，能够以多种方式展示电路的原理及应用，被广泛使用到教学中。主要的多媒体教学手段有视频、PPT课件、动画和仿真软件等[1]。其中PPT课件的使用最多，视频、动画为辅，仿真软件则多以Pspice和Matlab为主。PPT课件系统性强，便于讲解，但只有静态演示作用，相对而言，仿真软件灵活性较强，可以调整电路参数，让学生直观看到电路在不同条件下作用的结果，但仿真软件操作复杂，教学过程中耗时较多。而在课堂上，每个知识点讲授的时间有限，应用仿真软件进行教学具有一定的困难。

Flash动画教学能够突出讲授重点，让学生把注意力集中在关键参数上，有效利用有限的课堂时间。当前网络动画资源很多，若能合理利用，与理论分析相结合，能够在有限的课时中，生动形象地将内容展现给学生，有利于提高学生的学习兴趣。本文结合笔者的一些实际教学实例，探讨Flash动画在“电路分析基础”课程教学中的应用及其意义。

1 Flash动画在电路教学中的分类

Flash动画是近年来流行的一种动画制作方式。它的主要特点是能将各类文本、图像、声音等资源有机集成在一起，采用矢量图技术使得输出文件小，制作简单，从而受到教学人员的青睐。根据功能的不同，适用于教学的Flash动画主要可分为两类。

第一类是演示型动画，主要是教学内容的静态或动态直观展示。该类教学动画可以形象生动地展示各种实际的电路应用，有的还有三维显示功能，使枯燥的电路图变得生动活泼，富有实际意义。动画还可以形象地说明知识的推导过程，使之容易被消化，特别是对于一些语言难以描述的电路过程。该类动画教学效果虽与PPT或视频演示类似，但由于Flash的灵活多变性，展示的动画形象则更加丰富。在教学的引入和推导中，该类动画都可起到事半功倍的作用。如在讲基尔霍夫定律时，通常教师会用水流来描述电流的流动，若仅仅用语言描述，给学生的印象通常不够深刻，而若能用动画做出多条小溪水流汇集成同一条河流的动画效果，让学生观察的同时，再类比电流中的KCL概念，学生的印象则深刻得多。再如讲解动态电路时，直接讲电路，学生对凭空出现的电容电感没有感性的认识，笔者引用了Arizona State 大学的照相机动画，如图1所示，该动画解释了如何用基本的RC充放电路来实现闪光灯充放电，在动画中按钮对应着电路的开关，按钮按下电容充电，按钮抬起，电容放电，电路中涌出短时电流，引起闪光灯亮。这个简单的小例子，形象地说明了RC电路的实际用途，使学生有了感性认识，激发了学生的学习兴趣。

图1 RC电路的闪光灯应用例子

第二类是交互型动画[2]。在这类动画中，教师可以自主调整相应的电路参数，显示不同的电路性能曲线，展现电路参数给电路带来的影响，启发学生思考，引导学生研究问题。这类动画适用于理论的深入展开。例如，学生在刚开始接触正弦稳态电路时，很难理解电感或电容上电压电流关系，特别是相位超前或滞后的概念。借用动画，如图2所示，可将电路电压电流的瞬时值、时域变化曲线和相量图三者融合在一张图内，这三者随时间的变化关系一目了然。如图，电容上电流总是先到达最大值，随后电压才到达最大值，两者到达最大值的时刻正好相差1/4个周期，显然，相位的超前滞后可以反映在时刻差上。我们选择不同的元件(电容、电感、电阻)，来对比这三个元件电压电流的不同关系，我们也可以设定不同的电源频率，观察电压和电流值的变化情况。

图2 正弦稳态电路中元件电压电流关系

在交互型动画中，一些结合实际的问答题可以引导学生主动学习，寻找答案。如在惠斯通电桥的教学中，Flash动画展示了一个实际的温度报警电路，如图3所示，当温度升高时，热敏电阻阻值发生变化，导致电桥不平衡，桥上产生电流，电流超过某个阈值时，电路驱动报警电路报警。动画结尾部分教师便提出一个问题：温度升高时，热敏电阻阻值增大还是减小？这个问题能指引学生重新审视电路，分析电路。在电路学习中，学生常常感到电路图枯燥乏味，原因就在于不明其所以然，不知道为什么要搭建这样的电路，而这类与实际问题相结合的动画恰好能帮助解决学生这一困惑，特别受到学生欢迎，能够调动他们的能动性，课堂效果较好。

图3 基于惠斯通电桥的温度报警器

2 Flash动画在电路分析课中的作用

2.1 结合应用背景，激发学习兴趣

“兴趣是最好的导师”，学习兴趣能够使学生的认知过程的心理活动积极化，观察更加敏锐，记忆得到加强，想象力更加丰富，克服困难的意志得到加强，智力活动的效能大大提高。学生之所以常常觉得所学内容枯燥乏味，最重要的原因就是没有学习兴趣。要让学生对这门课产生兴趣，方式之一就是让他们觉得学有所用。当我们通过Flash动画把枯燥的电路与实际应用结合起来，学生被深深吸引，唤起了他们的学习兴趣，使他们记忆力集中，印象深刻，呈现一种最佳的学习状态。

2.2 化抽象为具象，突破学习难点

Flash动画在教学中的优势之一还在于它可以帮助学生建立形象思维。抽象思维和形象思维是人类认识活动的两种基本形式。前者是应用抽象概念和理论知识来解决问题，后者是利用人们头脑中的形象来解决问题的。抽象思维严谨，且需严格训练方能得心应手。在当前教学模式下，学生被迫用抽象思维进行大量思考。然而，通常情况下，学生对形象的知识更容易接受。Flash动画正是帮助学生将抽象的公式转化为具象的有力工具，因为它能表达具有时间性的动态形象。例如之前提及的相量法的例子，让学生去想象电容上电压和电流的相位关系并不容易，而用电压表和电流表的动态变化展现出来则十分直观。

2.3 互动学习,培养思考能力

“电路分析基础”作为一门工程类课程，单纯的理论分析，“填鸭式”教学往往会使得学生丧失学习的主动性。学习应该是一个相互的过程。互动学习具有启迪智慧、开拓思维的作用。Flash动画可以很方便地修改电路的各种参数，得到不同的结果，恰好为互动教学提供了很好的平台。学生由被动接受知识，变为主动尝试。在尝试中，观察变化，在变化中，发现规律。这一过程增加了学生探索的乐趣。在动态电路的学习中，学生们可以通过调整不同的RC值，获得不同的充电或放电曲线，并通过观察曲线的变化，对时间常数有感性的认识。

3 动画教学的原则

Flash动画教学固然有许多长处，但若盲目使用，也会产生分散学生课堂注意力的瑕疵，打乱正常的教学节奏，而花大量时间制作Flash，也可能使教师减少教学内容的准备时间。因此，使用其也必须遵循一定的原则，否则也会产生负面的影响。

3.1 针对性选题

动画教学新颖生动，容易吸引学生注意，但并不是所有的知识点都适合动画教学，在选题时需有的放矢。知识比较抽象，文字、图片难以描述的动态过程才适合动画教学，比如在讲解耦合电感的电磁感应时，电场和磁场的相互转化过程是看不到的，因此学生会觉得比较抽象，难以理解。这时如果能采用动画里的三维技术模拟这一过程，让学生清晰地看到电场线和磁场线的分布以及动态变化过程，那么动画教学效果就非常好。而有些知识点，如对电路图的分析，用图片结合文字讲解的效果反而更好，因为在关注静态画面时，人的注意力会更加集中，能够加深对知识点的记忆。

3.2 熟悉课程内容

不管是使用演示型动画还是交互型动画，教师本身对课程的熟悉程度在一定程度上决定了他应用动画的教学效果。对于演示型动画来说，很多动画只有画面的演示，而没有相应的说明。而理解这些画面需要学习者有一定的基础知识。这时就需要教师对相关内容给以必要的讲解[3]。比如电场线和磁场线的演示，就需要教师解释何为电场线，何为磁场线，电场线和磁场线的疏密有何意义。另外，动画播放的速度也能影响课件的播放效果。播放太快，学习者应接不暇，在头脑还没反应过来的时候，画面已经闪过[4]。所以，在教学中，教师需要根据教学内容控制动画播放的速度，必要时将画面暂停，让学生有更充分的时间消化吸收，这样才能最大发挥Flash动画的教学效果。

3.3 注重引导和总结

学生对动画的印象相比于静止图片或文字深刻，但有时候学生仅仅记住了动画画面本身，对知识点的理解却不够透彻。为了避免这种现象，教师在教学中要特别注意建立动画和知识点之间的联系，也就是注重知识点的引导和总结。例如，在讲解惠斯通电桥电路应用时，介绍到电子血压计的测量原理，此时，教师可刻意将画面暂停在惠斯通电桥电路上，由画面引入惠斯通电桥的相关介绍，在介绍完电桥相关知识后，又回到电子血压计的画面，总结通过测量电阻变化得到血压值的过程，并延伸到介绍温度报警等其他测量电路。通过实际应用与电路原理图的交叉呈现，使得学生将实际应用和电路本身联系起来，有利于加深学生对知识点的印象。又如在RC电路的动画教学中，教师调整不同的R和C值，获得不同的电容电压响应曲线。在演示过后，再通过演算印证这一规律，随后稍加总结，便能使学生不单单停留在电路的感性认识，而对其内部的规律及计算方法也有所认识[5]。合适的引导和知识点的总结推广，有利于加强动画教学的作用。

3.4 合理利用网络资源

在网络信息高速传播的今天，充分利用网络资源，能达到事半功倍的效果。对于“电路分析基础”这门课程来说，国内外均有许多在线教程，或教学网站，提供了很多不错的资源。美国麻省理工学院甚至将电路课做成公开课视频，放在互联网上，供世界各地学生们观看学习。教师若能熟练掌握若干搜索技巧，能有效搜集国内外的教学资料，整理总结后，将适合自己教学思路的部分提取出来，在上课时演示，这样能节约大量制作Flash的时间。教师也可以通过电路的相关教学网站，分享自己的Flash动画，与同行们讨论教学技巧，在交流中提高自己的教学水平。

4 结语

本文讨论了Flash动画在“电路分析基础”课程教学中的作用，肯定了动画教学在激发学生的学习兴趣、化解学习难点、培养学生创新思考能力等方面的积极作用，也针对Flash动画教学提出了一些教学原则，如有针对性的选择应用动画教学的知识点，注重教学过程的引导与总结等。目前，随着多媒体资源的普及和教学手段的多样化，教师在教学中也应根据实际教学内容选择最合适的教学工具，不断完善更新教学方法，优化教学过程，更好地促进学生能力的发展与提高。

[1] 郑勇刚.电路多媒体教学的实践与思考[C]. 黑龙江，第六届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集，2009.8，302-305

[2] 秦文.Flash动画在科学教学中的应用效果分析[J]. 北京：中国教育技术装备， 2012，(12):112-113

[3] 汪杰君，周巧临.电路分析教学思考[J]. 西安：陕西师范大学学报(自然科学版)，2008，(S1):199-201.

[4] 李速.谈Flash动画对生理学教学效果的影响因素[J]. 西安：中国医学教育技术， 2011，(01):61-63

[5] 刘洪臣,齐超,柴凤.利用动画演示对RLC串联电路频率特性进行辅助教学[J]. 北京：中国现代教育装备， 2008，(08):28-29

Application of Flash Animation in The Teaching of Electrical Circuit

YOU Shu-min， HUANG Ying

(InformationEngineeringCollege,JimeiUniversity,Xiamen361021,China)

Flash animation is a recently developed technology for presentation, which makes the learning more intuitive and interactive. The paper discusses about different types of Flash animation in the teaching of electrical circuit, and proposes several teaching principles according to the problems with Flash animation.

Flash animation; electrical circuit teaching; multi-media teaching; teaching principles

2016-01-22;

2016-05-08

游淑民(1986-)，女，硕士，助教，主要从事集成电路理论教学及设计，E-mail:suemygn@163.com

TM133

A

1008-0686(2016)05-0147-04