浅谈everycircuit在《电工技术基础与技能》课程教学中的应用

摘 要：《电工技术基础与技能》是中等职业技术学校电类学生必修的一门专业基础课，可为学生学习后续其他专业课程奠定基础，也是参加中等职业学校技能竞赛学生的理论支撑。可因其理论性强且抽象，如果采用传统的理论教学模式，容易让学生产生厌学情绪。那么，如何根据教学目标、内容及学生特点来提高课堂效率，激发学生的学习兴趣尤其重要。本文主要论述如何利用仿真软件everycircuit进行辅助教学，以激发学生的学习兴趣，提高教学效率。

关键词：仿真；everycircuit；辅助教学

一、 Everycircuit的功能和优点

Everycircuit即电路模拟器，是一款非常实用的电子电路模拟工具，其主要特点包含可模拟电压波形、观看电荷移动方向、旋钮直接调整电路参数、自动布线以及基本电子元器件模型。软件里面含有众多电路元件，用户可以根据需要创建任何电路，仿真过程只需画好电路后点击运行按钮，即可模拟电路运行的场景，其中电压和电流的移动画面可直观显示，形象逼真。在电路的模拟运行过程中，我们可随时修改电路参数，电路会自动根据参数实时响应变化。该软件的一个最大的优点是用户可以直接在手机上安装并仿真电路功能，操作非常简单方便易学，符合现在中职学生爱玩手机的性格特点，容易激发学生的学习兴趣，提高课堂效率。

二、 中职《电工技术基础与技能》教学存在的问题

一是课程理论性强。《电工技术基础与技能》虽然是中等职业学校电类专业学生必修的核心基础课程，是学生学习后续其他相关专业课程的理论基础。其主要特点是理论性、抽象性和实验性均较强。加上学生理论知识基础差，容易对该课程的学习感到枯燥乏味甚至产生厌学、畏难的情绪。

二是教师教法呆板。所谓教师传道授业解惑也，可传统的“知识型”教学方法即“传授型”教学方法，教师容易强调系统的学科知识，注重旧知识和新知识的关联，重视记忆，从而忽视学生能力的提升。甚至容易产生以课堂为中心、以教师为中心和以教材为中心的“三中心”教法，教师在整个教学过程中，过分看中教，以致容易忽略学生学习的积极性和主动性，甚至出现“满堂灌”。

三是实训条件有限。随着科学技术的发展，市场上出现了各种各样的教学软件如Altium Designer、Protues、EWM、Fritzing等等，而这些软件的一个普遍问题是安装环境非常有限，只能在PC端运行，学生只能在有上机课的时候可以仿真运行，课后就无法巩固学习了。再加上很多教师并未受过这方面软件的系统培训，有些学校也并未购买相关软件，导致很多老师课堂教学条件简陋单一。虽然有些学校的教师会利用面包板等做一些简单的实验来帮助学生理解（但无法让每个学生都亲自实验操作），有些学校的老师只能纯粹理论传授。因此学生只能在对抽象的理论知识半懂的情况下利用死记硬背掌握，无法正确理解掌握。

三、 《电工技术基础与技能》课程教学中应用everycircuit仿真軟件辅助教学的意义

《电工技术基础与技能》作为中等职业学校电类专业学生必修的核心基础课程，要求学生要能够认识基本电路的结构、功能以及工作原理，掌握基本元件的识别。学生对基本元件和电路的理解程度对其后面学习其他专业课程非常关键。传统的教学步骤是讲解电路结构——分析工作原理——计算电路参数，教师分析原理时可是困难重重，学生理解起来也是云里雾里，教学效率非常低。我们可以根据中职学生的特点以及传统教学方法存在的问题，在教学过程中采用“讲解电路结构——仿真电路——分析工作原理——计算电路参数——总结教学知识点”等步骤展开教学。只有通过让学生将理论知识和实验现象相结合，通过观察实验现象和结果来理解掌握理论知识，才能真正达到教学的目的。本课程利用everycircuit软件让学生在手机上对电路进行仿真，并观察分析电路现象，可以将抽象的概念、定理等转化为生动有趣的动画电路。学生通过在仿真电路的过程中，观察实验现象并进行原理分析，从而理解掌握电路原理和理论知识，提高自己的综合能力。

四、 Everycircuit在《电工技术基础与技能》课程教学中的应用实例

根据中职学校电子专业学生的学习特点、教学环境和教学经验，为了提高教学质量，提升学生的素质教育，加强学生的能力拓展，培养学生的学习兴趣，选择适合学生主动学习的方法，在教学过程充分利用软件everycircuit（电路模拟器），使得教学过程中的抽象电路得以仿真实现，学生可安装everycircuit的App端运行仿真电路。如基尔霍夫定律知识点的讲解由以下三个步骤实现。

（一） 课堂讲解基尔霍夫定律

某些电路不能通过简单的串、并联关系简化成无分支的电路我们称其为复杂电路。这些复杂电路中有些支路中电流和电压我们是无法用万用表等基本仪器仪表进行测量的，我们虽然可以根据相关的理论知识进行分析推导计算，但计算起来却非常麻烦。如果应用基尔霍夫定律的各种计算方法，无论对于复杂电路中的直流电路还是交流电路，都可以快速求解。因此，让学生掌握基尔霍夫定律非常重要，特别是在分析复杂电路时至关重要。

基尔霍夫定律包含电流定律和电压定律，其中电流定律指电路中流进和流出某节点的全部电流代数之和为零，即电路中流入某一节点（分支节点）的电流之和应与由该节点流出的电流之和相等，即用公式表示为∑I入=∑I出；电压定律指沿任意闭合回路绕行一周的所有电压代数和为零，即沿着闭合回路绕行一周，所有电压降的代数和与所有电动势的代数和相等，用公式表示为∑U=0。教材内容中对基尔霍夫定律的分析非常简单，可要让学生掌握并熟练运用却是难上加难。如果在课堂上利用everycircuit（电路模拟器）作为辅助教学，对电路原理进行仿真分析，可以将抽象的理论知识浅显化，易于学生理解掌握。

（二） 利用Everycircuit仿真软件绘制仿真电路图

下面，我们以实际的电路来验证基尔霍夫定律，图1所示为一个复杂的电路，该电路虽然只是由简单的电阻器和电压源构成，但电路中的两个电压源和电阻器是先串联后并联，在计算其电压和电流时已经无法用简单的电阻串并联方法实现，而且计算起来非常麻烦。

那么，如何利用everycircuit仿真软件绘制该电路的原理图呢？方法很简单，首先打开手机上的仿真软件everycircuit，新建一个workspace（工作区），找到对应的元件：三个电阻R1、R2、R3；两个电压源E1、E2和三个电流表A1、A2、A3，然后按电路原理图接线，接着根据元器件参数旋钮设置各元器件的数值即可，绘制的仿真电路如图2所示。

（三） 仿真研究

先使用everycircuit仿真软件绘制好仿真电路，然后点击软件工作区左下角的运行按钮，即可开始对电路进行仿真。可以看到电路中不同颜色的小圆点在移动，不同颜色的小圆点表示不同支路的电流，小圆点的移动方向代表各个支路的电流流向。如图3所示，根据仿真过程中电压和电流的数值，我们可以通过简单的计算分析基尔霍夫电流定律。即上节点流入的电流∑I入=10A，流出的电流∑I出=5A+5A=10A，其结果符合基尔霍夫电流定律——流入电路中某一节点的电流之和应与由该节点流出的电流之和相等。同理，我们也可以通过everycircuit仿真软件验证基尔霍夫电压定律，这里不再详细介绍。

通过观察仿真现象之后，有的同学可能会产生疑问，为什么电压源E2的电流方向很特别，与之前学过的知识点——即在电源外部，电流方向由电源正极出来经过负载回到电源负极互相矛盾。这时教师要及时作出解释——在这个电路中，电压源E2是作为蓄电池在充电，而不是作为电压源在供电，所以其电流方向应与电路中流过电阻的电流方向相同，从而化解学生的疑问。当学生掌握基尔霍夫定律，学会使用基尔霍夫定律分析复杂电路时，为了进一步激发学生的兴趣，启发学生的思维，教师可以适当提出一些拓展问题。比如，有没有两个电压源的电流方向是相同的或者电路闭合时电压源的电流等于零等情况？

紧接着，教师指出如果通过计算的方法设置参数来验证复杂电路的电流大小非常繁琐，而通过everycircuit对基尔霍夫定律进行验证比较简单方便。我们只需要在电路仿真过程中通过元件参数旋钮修改元件数值，即可验证电路功能，无须经过复杂的计算。如要验证电路中是否存在两个电压源电流方向是否相同的问题时，我们只需要调节电压源电压的大小，将电路中两个电压源的电压数值设置一致即可。如图4所示，通过运行仿真电路可以清楚地看到，这时两个电压源外部的电流方向都是从电压源的正极出来经过负载回到电压源的负极，流入节点电流为∑I入=1.8A+3A=4.8A，流出节点的电流∑I出为4.8A，符合基尔霍夫定律。至于电压源电流为零的情况，课后可以让学生自己在手机上仿真验证即可，让学生独立解决问题，引导学生学以致用。

五、 结束语

Everycircuit仿真软件（即电路模拟器）因其可在App端安装运行，让我们的教学环境不受限制，我们的授课对象——学生可以随时随地对一些简单的电路原理进行仿真，便于理解掌握，提高了课堂教学效果，也方便了教师的教学，拓展了学生的视野，提升了学生的学习能力。再加上其仿真简单方便，容易掌握，符合学生的学情，受到廣大学生的喜爱，让学生不仅能够验证自己的分析结果，还能激发学生的学习兴趣。

现在，职业教育面对的群体是一群不善于思考、理论基础知识差，以形象思维为主的青少年，他们不善于用符号思考，而喜欢在积极的学习氛围中通过“行动”来学习。通过实践证明，教师在课堂上合理利用一些教学软件来辅助教学，可以提高课堂教学效率，提升学生的探究能力，增加学生的实际操作能力，为将来走上社会工作岗位打下扎实的基础，何乐而不为呢？

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作者简介：

曾淑玲，讲师，福建省漳州市，漳州第一职业中专学校。