电路分析课程教学改革的思考与实践

汪先兵 王祥傲

【摘 要】电路分析是工科电类专业学生的重要专业基础课，其教学内容具有理论性强的特点，学生在理解时存在一定难度。本文针对教学中遇到的相关问题，采用类比、仿真等多种方法，以知识点的教学为例，阐述了电路分析课程教学改革的具体实施方式。以上改革内容经过教学实践检验，取得了良好的效果，对同类课程的教学改革有一定借鉴意义。

【关键词】电路分析;教学改革;类比;启发;仿真

【中图分类号】TM92       【文献标识码】A

【文章编号】2095-3089（2019）15-0124-01

引言

电路分析是工科电类专业学生的核心专业基础课程，对后续电子技术等课程起到重要的支撑作用。该课程的主要授课内容包括直流稳态电路分析和动态电路分析两部分。在教学实践中发现，随着应用型人才培养目标的确立，该课程的教学课时被逐渐压缩，继续沿用传统的教学方法与应用型的要求不符，而且，不分主次的全盘讲授，看似认真负责，实则已不能跟上教育发展的步伐。因此，针对实际教学中存在的课时少、理论性强等问题，开展相应的教学改革，寻找适合当前学生特点的教学模式与方法，是从事该门课程教学的教师的当务之急。

本文以电路分析课程教学实践为基础，针对电压和电流的参考方向、Y形与△形连接的电阻三端网络、一阶动态电路的零输入响应三个知识点，分别介绍类比教学、启发式教学、仿真教学三种方法的应用。

一、课程教学方法改革实例

1.类比教学。

电压和电流的参考方向是电路分析中一个不起眼的知识点，但却非常重要。在求解电路问题的过程中，一般都会遇到电压或电流的实际方向未知的情况，这就需要给定参考方向。对于初学者而言，由于不能深刻理解参考方向的涵义并正确使用，往往导致解题错误。因此，教师在教学时，应以通俗易懂的语言，使学生能够准确理解。例如，在讲解二端元件的电压和电流的关联参考方向时，可以将抽象的概念与熟知的自然现象进行类比，帮助学生快速准确的理解并加强记忆。

图1（a）是讲解电压和电流关联参考方向时使用的PPT图片，虽然准确的表示了关联参考方向的含义，但过于抽象。图1（b）中的瀑布是学生熟悉的自然景观，教师在教学时可以将（a）、（b）两幅图相结合，将电压与地势、电流与水流进行类比，并说明水从高处向地处流，恰如电流从电压的正极流向负极。通过这种形象的展示，不仅使刻板的教学中增加了一丝亲切感，更重要的是学生能够获得最深刻的记忆和理解，并逐渐培养将理论知识与实际现象结合思考的思维习惯。

2.启发式教学。

教学中适当采用启发式教学方法可以调动学生积极思考，活跃课堂氛围，避免出现教师唱独角戏的现象。

电路分析课程中在直流稳态电路部分涉及到Y形和△形连接的电阻三端网络。通常的教学过程是，先说明Y形和△形连接的含义，然后推导两种电阻三端网络之间相互等效的规律，进而通过例题演示如何运用。这样的教学方法只能培养学生的计算能力，与应用毫无关联。

本文对这一知识点采用的是启发式教学方法，即在讲述完Y形和△形连接的含义后，将适用范围进一步扩大，引出三相电力设备的概念，并启发学生讨论有哪些三相电力设备。学生会积极思考生活中见过的哪些电气设备属于三相电力设备的范畴，并给出自己的答案。待学生充分表达后，由老师进行总结，结合PPT展示若干三相电力设备。图2是本文作者在教学中使用的一些三相电力设备的图片。

结合图2所示的电力设备，进一步阐述Y形和△形连接在实际中的应用。通过这样的讨论和总结，学生对Y形和△形连接这一知识点的认知将不再局限于两者相互等效的枯燥计算，而是将其与实际紧密结合在一起。

3.仿真教学。

将计算机仿真技术应用于电路分析课程的教学，变呆板的说教为具体生动的演示，既能提高学生的兴趣，又初步培养了学生运用仿真技术分析、设计电路的能力。

以RC一阶电路的零输入响应为例，通常的教学方法是，首先结合电路图展开冗长的数学推导，得出电容电压、电流的时域响应表达式后，再绘制电压、电流波形图，最后总结零输入响应的特点。对于数学基础较为薄弱的普通本科院校的学生而言，这种按部就班的教学过程一开始就使其心生胆怯和厌烦，因而教学效果得不到保障。

本文对一阶电路零输入响应的教学思路为，利用MATLAB/Simulink软件搭建电路模型并进行仿真，然后引导学生思考仿真结果蕴含的意义，最后进行理论推导。图3为RC一阶电路仿真模型及电容电压、电流波形。

电路仿真模型由5V电压源、1Ω电阻、开关控制和测量单元组成。电容初始状态为0，电容值分别为0.01F、0.1F，0.2s时开关闭合。引导学生观察圖3（b）中的波形，可以发现两个现象：（1）RC一阶电路零输入响应的电容电压、电流按指数规律变化，直到达到稳态;（2）增大电容值，电路的时间常数增大，导致电压、电流的变化速率减慢。学生希望了解上述现象的原因，此时进行理论推导，从数学角度阐述一阶电路零输入响应的原理也就顺理成章。

二、总结

本文以电路分析课程中三个知识点的教学方法为例，阐述了在当前应用型本科院校存在诸如学生基础薄弱、课程理论性强等问题的情况下，开展教学改革的方向。通过积极的引导、合理的设计教学内容、营造良好的课堂氛围，能够改变学生长期形成的被动思维模式，充分调动学习兴趣和积极性，使原本枯燥乏味的课程富有吸引力和现实感，符合应用型人才培养的要求。

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作者简介：汪先兵（1981-）男，安徽滁州人，博士后，副教授，研究方向：智能电力设备。

基金项目：滁州学院课程综合改革项目（2017kcgg025;2016kcgg030）;校级优质课程（2014yzkc10）。