基于IEET认证的“电路分析”教学的摸索与实践

陈婷

摘要： 针对目前独立学院工科学生的实际情况，结合IEET认证标准，探讨通过Multisim10.0电子虚拟仿真软件，以“电路分析”课程为例，将Multisim10.0与项目教学方法结合应用到实践教学中。教学结果显示：该方法相较于传统的课堂教学效果，更能营造活跃积极的课堂气氛，不仅能激发学生的学习兴趣与求知欲望，而且能够锻炼动手实践能力，在电路仿真中加深对书本知识点的理解。

关键词：IEET工程教育认证理念;Multisim10.0;电路分析;项目教学方法

Exploration and Practice of "Circuit Analysis" Teaching Based on IEET Certification

CHEN Ting

（Beijing Institute of Technology， Zhuhai， Zhuhai， Guangdong Province， 519000 China）

Abstract： According to the actual situation of engineering students in independent college， combined with IEET certification standard， this paper discusses the application of multisim10.0 and project teaching method in practice teaching by using multisim10.0 electronic virtual simulation software and taking "circuit analysis" course as an example. The teaching results show that： compared with the traditional classroom teaching effect， It can not only inspire students' interest in learning and desire for knowledge， but also practice their practical ability， and deepen the understanding of book knowledge points in circuit simulation.

Key Words： IEET engineering education certification concept; Multisim10.0; Circuit analysis; Project teaching method

0. 引言

IEET工程教育認证，在专业人才培养、核心能力、学生的跟踪评估等九个方面，有明确且合理的参照标准。其要求在理念上以学生为中心，以培养结果为导向，确保教育品质，强调与产业社会相结合，并持续改进^[i]。相较于传统的教学理念中的根据课程内容来规划教学内容，工程教育认证理念则是要求课程要体现教育目标和核心能力。也就是说要根据学生要达到什么样的核心能力来开展对应的课程。

本文主要探讨在“电路分析”课程中结合项目教学法，以学生为中心进行教学改革。通过使用Multisim10.0电路仿真软件，有效解决在新冠疫情期间网上教学存在的学生不能在实验室进行实地操作、以及课内实验项目类型和数目相对固定等问题。并有效提高学生的学习积极性，以及能够达到核心能力中要求的诸多能力，例如能设计和进行实验，并能分析和解释数据的能力。

0. 电路分析课程特点

“电路分析”是电气工程、电子工程、通信、计算机、自动化等专业的核心专业基础课程之一。其内容涵盖电阻电路分析、动态电路分析、三相电路分析以及正弦稳态电路分析，是研究电路理论的入门课程。一般在工科专业的培养方案中，通常安排适当课时的课内实验。电路分析实验是电路分析课程中的重要环节，能够给学生提供电子仪器以及器件的操作机会，比如示波器、实验仪器箱、电阻电容等各种元器件^[ii]。

在传统的“电路分析”课堂教学中，任课老师将教学重点放在理论分析和电路响应的求解计算，而对于实际电路的仿真效果和实物操作在课堂很少提及，导致课堂教学主要是通过灌输知识为主，而忽略提高学生的自主学习能力^[iii]。同时在进行课内实验时，由于受到场地、设备和学时的限制，不能充分满足学生的实践动手需求，且也给个别懒散的同学提供了抄袭他人实验报告、拷贝实验数据的机会。

0. Multisim结合项目教学法在基础课程中的应用实践

针对传统“电路分析”课堂中存在的课堂知识与实际电路的应用及操作结合不充分，以及在课内课堂过于强调理论知识，弱化工程意识的培养。

因此，在本次课堂教学改革中，采用分组合作的方式，给学生布置Multisim电路分析仿真任务。使学生将理论概念与实物操作结合，培养更多的参与感、获得感以及成就感，以此吸引学生对电类课程的兴趣。

“电路分析”主要内容之一是三相交流电路的电压、电流测量。三相电路在教学过程中，知识点较为晦涩难懂，需要学生掌握的知识点比较多，学好本章节对于学生来说是不小的挑战。因此针对本章节的知识点，采用项目教学方式，将各个子任务分发给不同组的学生在课下进行完成，最终通过让学生在台上进行汇报和答辩，完成本章节内容的学习。

2.1确定项目内容，编写任务说明书

项目任务：利用Mulitisim仿真软件的测量工具万用表与示波器进行仿真验证三相交流电路的电压、电流测量。该项目可分为四个子项目分配给每组组员。

子项目1：如图1所示，三相星型电源—三相星型负载联接，分别测试相电压、线电压、相电流以及线电流的有效值和相位值，是否符合公式1：

——公式1

子项目2：三相星型电源—三相三角型负载联接，分别测试相电压、线电压、相电流以及线电流的有效值和相位值，是否符合公式2：

——公式2

子项目3：三相三角型电源—三相星型负载联接，分别测试相电压、线电压、相电流以及线电流的有效值和相位值，是否符合公式3：

——公式3

子项目4：三相三角型电源—三相星型负载联接，分别测试相电压、线电压、相电流以及线电流的有效值和相位值，是否符合公式4：

——公式4

2.2进行学生分组，布置各组任务

分发任务说明书，讲解每组组员负责的子项目任务要求以及完成的时间节点，使组员明确学习任务和要求。

2.3各小组拟定分工和方案，教师审核

学生在收到任务说明书后，需要认真地阅读和理解，明确自己需要完成的任务和要求，清楚任务书中所规定的期限和进度，分析并确定项目中需要解决的关键问题。

2.4根据拟定的方案，学生动手实践

例如子项目1中的三相星型电源—三相星型负载联接，学生通过自主学习、教师辅导等方式学习Multisim10.0各种电子元器件和测量工具的使用。其中万用表XMM1与XMM2测的是线电流和相电流的有效值;XMM3与XMM4测的是线电压和相电压的有效值;示波器XSC1两个频道分别测得相电压和线电压的波形;示波器XSC2，通过电流探头分别测得相电流和线电流的波形。

根据图1和公式1可推测，已知相电压有效值，那么线电压有效值理论值应为，且相电压相位应超前于线电压30°。而线电流和相电流则由于串联在同一条支路上，可认为两者相等。

2.5学生上台讲解，项目答辩

在该环节，通过让学生站上讲台进行PPT项目成果汇报、答辩问答、组员自评、组间互评等过程完成各小组项目任务完成的评价。

2.6进行项目教学总结，拓展教学内容

针对本次三相电路章节采用的项目教学法进行总结，并思考将“电路分析”课程中重难点知识点，例如叠加原理、戴维南电路等进行拓展仿真实验环节，让学生在动手实践中理解知识点，在课下完成项目时培养自主学习的习惯。

0. Multisim结合项目教学法在实验课程中的应用实践

在“电路分析”实验课程中，也存在诸多问题。例如受限于场地设备和课时安排，不能充分满足学生的实践动手需求;实验项目的种类和数目常年不变;学生对电类实验课程的重要性认识不够，只是按照教师讲解或演示按部就班完成，不能灵活运用课本知识。

针对以上的问题，借助Multisim仿真平台与实验设备结合，可有效解决场地设备不足、实验项目种类数目固定等问题，且在实验前使用Multisim先行对实验内容进行电路虚拟仿真，再进行实际电路的线路连接，可切实提高学生的实际動手能力，独立思考的能力、以及团队协作能力。

3.1 课内实验内容的改进

以下以RC一阶电路的充放电过程为例，采用项目教学法与Multisim10.0的仿真工具示波器进行设计该实验项目。

为了能够清楚了解示波器的原理与调节方式，学生需要掌握简单的示波器操作，且根据输出的波形图进行分析解释。例如改变扫描速度，需要调节操作面板上的时间轴比例值，而改变幅度的灵敏度可通过通道A/B的比例进行调节^[iv]。另外还可以通过手动移动标尺T1、T2测量波形上的实时数据。

根据不同分组布置题目，且给每组成员布置以下三个子任务，包括学习并掌握虚拟示波器的原理与调节方法;根据实际问题或电路设计电路图，并学会分析解释实验数据;最后则是需要根据已仿真调试好的电路图，使用电类实验箱与示波器进行连线实操。本次项目是通过“实际问题-理论分析-电路设计-实操实现”这一过程进行设计的，可提高学生动手能力，也通过使学生自主设计电路并成功实现的成就感，提高学生对电类课程的兴趣^[v][vi]。

3.2 实验课程考核方式的改进

以往“电路分析”的实验课程考核成绩一般由平时成绩和实验报告成绩两部分构成，该考核方式存在一定的弊端。例如对于个别学习主动性差、态度不端正的学生来说，是很容易复制粘贴其他人的实验数据和实验报告。同时由于传统的实验内容题目是一致的，教师难以通过报告内容进行区分。

此次实验课程考核环节，将实验表现与答辩成绩纳入考核部分中。实验表现占比百分之50，其中包括根据实际题目进行电路设计部分、电路仿真部分以及实物搭建部分。而答辩部分则占比百分之20，主要考察团队协作能力，包括PPT演示、组员答辩表现等部分。通过在课内实验中实施项目教学法，每组同学都需要进行充分的沟通与协作，完成各自负责的子任务，才能最终完成整个项目。在过程中既锻炼了学生的动手能力，也提高了学生的团队协作能力^[vii]。

0. 结语

本文主要基于IEET工程认证要求进行“电路分析”传统教学方式的改革。通过将Multisim10.0与项目教学法结合，将课内教学和实验课程与项目教学法结合，通过从教学内容、教学方式、考核方式等多个维度以学生为中心，积极调动学生自主学习的积极性，加深学生对书本知识点的理解，并有效提高学生的动手实践能力，促进学生的学习兴趣。

参考文献

1. 程马遥，饶德军，曾卫.基于IEET工程教育认证背景下的土力学实验教学方法探索[J].教育教学论坛，2019（24）：275-276.

2. 白扬博， 杨晓苹， 刘君，等. 电路分析基础课程教学改革的初步摸索与实践[J]. 高教学刊， 2016， 000（023）：130-131.

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4. 周文，周谢.基于Multisim的三相交流电路故障实验分析[J].工业控制计算机，2020，33（04）：147-148.

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6. 施婧. 基于LabVIEW的远程数字电路仿真实验系统设计[D].东北石油大学，2016.

7. 董艳雯. 仿真法在中职《模拟电子技术》教学中的应用研究[D].华中师范大学，2016.