“电路分析基础”课程的改革与实践

北京信息科技大学　冯清娟

“电路分析基础”课程的改革与实践

北京信息科技大学冯清娟

本文针对“电路分析基础”课程教学的改革与实践，从将Matlab软件引入电路分析教学；重视Multisim软件在电路仿真中的应用；使微课成为传统教学的有益补充；培养电路分析课程中学生的直觉思维等四方面提出了具体的教学思路和实践内容，以期能够培养出更符合社会需要的实用型人才。

电路分析；教学改革；微课；直觉

引言

“电路分析基础”课程是我国高校电类专业的第一门专业基础课，学生对该课程掌握的质量直接影响后续电类课程的学习。在教学中，除了传统的教学内容与方法之外，还应重视Matlab、Mulitim、微课、直觉等教学内容与教学形式在该门课程中的应用，以培养学生在电路分析方面的多种能力。

1　将Matlab软件引入电路分析教学

Matlab是美国MathWorks公司推出的，主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，可为科学研究和工程设计提供诸多方便。将MATLAB引入电路教学课堂，不仅可以使学生提前掌握电路分仿真分析方法，还可以为以后从事科研工作开发打下较好的基础。

在电路分析教学中引入Matlab软件的好处主要体现在以下两方面：第一，Matlab强大的可视化功有很强的视觉冲击力，能更生动、新颖的实现电路分析的过程，并可以将计算或分析结果做成图形、动画等多样表现形式，活跃了课堂气氛，激发了学生的学习兴趣，同时也提高了课堂教学效率；二是Matlab强大的计算功能可以使学生从复杂数学公式求解的痛苦中解脱出来，把主要精力用于对基本原理或定律及分析方法的理解上。

2　重视Multisim软件在电路仿真中的应用

Multisim是美国国家仪器（NI）公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。工程师可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。通过Multisim和虚拟仪器技术，工程师或研究人员可以完成从原理图到仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

在电路分析这门课当中，有许多内容可以借助Multisim软件来仿真完成。例如，在研究二阶动态电路响应时，就可以通过Multisim软件来测量和学习二阶电路衰减系数、振荡频率的测量，了解电路参数对它们的影响。再例如在研究一阶动态电路的零输入响应、零状态响应和全响应时，在教学中我们采用的是三要素发来求解，但三要素法过程比较繁琐，很多同学都会计算出错，从而影响了对一阶电路相应的理解，如果借助Multisim软件，通过仿真的方法，可以轻而易举地得出相应的波形，使学生对其有了准确深入的理解。

3　使微课成为传统教学的有益补充

“微课”是指教师在课堂内外教育教学过程中围绕某个知识点（重点难点疑点）或技能等单一教学任务进行教学的一种教学方式，具有目标明确、针对性强和教学时间短的特点。“微课”的核心组成内容是课堂教学视频，同时还包含与该教学主题相关的教学设计、素材课件、教学反思、练习测试及学生反馈、教师点评等辅助性教学资源，其既有别于传统单一资源类型的教学课例、教学课件、教学设计、教学反思等教学资源，又是在其基础上继承和发展起来的一种新型教学资源。

在电路分析这门课当中，有很多相对独立的知识点非常适合于做成微课的形式，如电路的一般分析方法（节点法和网孔法）、戴维南定理、相量法与正弦稳态电路的分析、三相电路等。以戴维南定理的讲解为例，可以将这节微课制作成以下5个小部分：复习提问与引入新课；定理讲述及求解方法；例题分析与讲解；通过实验验证计算结果；自编顺口溜加强理解和记忆。利用微课的形式有助于学生牢固掌握戴维南定理及其解题方法，也培养了学生的实际动手能力和实验探究能力。

4　培养电路分析课程中学生的直觉思维

直觉是指不以人类意志控制的特殊思维方式，它具有迅捷性、直接性、本能意识等特征。直觉存在于日常生活，事业和科学研究领域。人们在分析和处理问题时，除采用逻辑思维方式外，往往会采取一些非逻辑性的思维形式。直觉思维就是一种重要的非逻辑性思维形式。

对于电路分析这门课程而言，可从如下三个方面着手培养学生的直觉思维能力。一是熟练掌握电路分析中的基本概念和分析方法。电路课程的基本概念多，分析方法灵活，必须对其有深入的理解，才能建立起对某一问题的直觉分析能力；二是习惯于总结电路的分析方法和规律。例如对戴维南定理的理解和记忆可以通过顺口溜的方法来解决：要想利用戴维南，记住电阻电压源；线性有源二端网，对外等效串这两。断开待求支路点，可得开路电压源。独立电源来置零，求解电阻就可行。网络若含受控源，就在端口解谜团；可以加流求电压，也可加压求电流；电压电流来相除，等效电阻就有数。这种方式便于学生快速理解、记忆、运用戴维南定理。三是加强电路分析的实践环节。电路分析这门课的工程实践性很强，正如戴维南定理、回路法、节点法等核心电路分析方法的最大魅力不在于能够求解出繁杂的电路题，而在于能够用其方便地分析各种实际电路。通过典型或大量的工程实例帮助学生加深对电路基本概念和分析方法的理解，不仅使学生体会到解决实际工程问题的乐趣，也会建立对分析实际工程问题的直觉。

“电路分析基础”是高校学生接触的第一门工程性专业基础课，本文从将Matlab软件引入电路分析教学；重视Multisim软件在电路仿真中的应用；使微课成为传统教学的有益补充；培养电路分析课程中学生的直觉思维等四方面提出了具体的教学思路和实践内容，以期在有限的学时内培养出基础扎实、视野开阔、适合时代发展的合格人才。

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课题项目：本文由北京信息科技大学“促进高校内涵发展-教学改革-电子信息与控制实验教学中心专业基础课程教学改革与提高”（5111624600）支持。