工科电工技术教学方法的探讨

王晓峰　邢毓华　李征

摘要：该文首先介绍了电工技术课程的现状，据此现状探讨了易于被教师和学生使用的电工技术辅助教学学习方法，通过电工技术中暂态分析的实例展示了电路仿真软件的优点，实践证明电路仿真软件结合于传统教学，有利于学生对电工技术的学习和掌握。

关键词：电工技术；电路仿真；Multisim

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）16-0167-02

当今社会电能应用十分普及，如何利用好电能，值得我们思考。高等教育作为人类知识的传播者，大学生和教师是其核心组成部分。教师如何教好、学生如何学好是我们当今社会教育者需要思考的问题。

一、工科电工技术课程的现状

21世纪的高等教育和以前高等教育最大的不同是精英化和大众化的区别。工科类大学在我国大学中占了相当大的比例，因此工科类大学生也占了大学生总人数的很大比例。自从2000年以后，国内许多大学都进行了扩张，以响应国家让更多人能够接受高等教育。受资源的限制，全国重点大学教学资源比较丰富，实验条件比较好，而普通高校，教学资源基本能保证，但实验条件稍差。非电类专业的学生，在电类学科上一般会开设两门课程，分别是电工技术、电子技术。从课程门数来说，不是很多，但有50%的学生需要学习这两门课程，而且电工技术是要首先学习的，以给电子技术及其后续专业课的学习打好基础。

从教师教学角度方面看，现在大多数教师，每学期教学班的人数也比较多，一般都在100人以上，要想让每位学生在有限的上课学时学好每一门课程，很不容易，而且电工技术课程是重实践的一门课程，加之有的内容难于理解，所以大多数学生学习有一定的困难。教师通过上课讲授和课后学生做作业来对内容进行巩固，难于使学生对该门课程有更深入的理解和掌握。目前大多数学校针对某一门课程所开实验课程的内容是有限的。

二、可辅助学生学习电工技术实践资源的探索

基于上述目前国内大学存在的现状及电工技术教学情况，必须寻求适合学生学习电工技术的有效辅助手段。为了便于从事电类工作的工程师对产品前期所设计的电路进行论证，降低开发产品的成本，目前国内外软件公司和元器件厂商开发了许多电路设计和仿真软件，以辅助电路的开发设计。据笔者所知，目前可供仿真验证的软件有Multisim、Proteus、PSIM、PSPICE及TINA。这些软件中不仅有我们所需元件的仿真模型，还有实验室仪器的模型。元件库十分丰富，参数可以选择，测试仪器种类也比较齐全，这些软件给学生学习电工技术提供了强有力的支持。这些软件最大的好处是学生不用投资很多就可以对电路有很好的掌握。如果学生能够把课堂知识和课外实践有机结合，那将使学生对电工技术有深入的理解和掌握。

三、电路仿真软件在电工技术教学中的应用

Multisim是比较常用的电路仿真软件，该软件虚拟了电工电子元器件以及常用仪器和仪表，它是一个集电路设计、功能测试于一体的软件，可以提供数千种电路元件供实验选用。同类型的测量仪器有电流探针和电压探针、交直流电压电流表、信号发生器、示波器等。所有测量仪表可以随意调用，不存在数量限制的问题，这使得电路测量更为方便灵活。下面通过一个电工技术中暂态电路分析的例子说明该软件的使用。为了便于比较，首先在这里给出理论分析结果。

电路如图1（a）所示，换路前電路已处于稳态，求换路后（t≥0）的uc，并画出uc响应曲线。

解：采用暂态电路的三要素法对该电路进行求解，过程如下：

从以上所得uc（0+）的表达式知，在开关闭合瞬间uc为10V，开关闭合后经过无限长时间uc为-5V，响应曲线如图1（b）所示。

图2给出Multisim9的仿真结果。（示波器纵向一小格代表电压5V）

图2中虚拟示波器给出的曲线可以理解为对应暂态电路的换路前稳态、换路后过渡、换路后稳态三种状态。

从仿真曲线可以看出，通过仿真软件可以将抽象的暂态电路分析通过图形的形式进行展示，可以使学生对暂态过程有很好的理解，可以更好地掌握三要素法分析暂态电路。电路仿真结果和理论计算结果一致。

将Multisim仿真软件引入电工技术课程教学，它可以将抽象的内容形象化、直观化，改变了“语言+黑板+教材”的传统教学模式，使得原本枯燥无味的理论知识变得生动起来，更加有助于学生对知识的理解，同时提高了学生的学习兴趣。在后续类似课程的学习中，学生依然可以充分利用该软件所提供的资源，提高设计电路的效率，同时可以很好的锻炼学生的工程实践能力。

参考文献：

[1]秦曾煌.电工学 电工技术[M].第七版上册.北京：高等教育出版社，2009.

[2]聂典.Multisim 9计算机仿真在电子电路设计中的应用[M].电子工业出版，2007.