《电路分析》课程的解析和融合

李颂战+杨艳芹+刘丰+孙运周+张珩

摘 要 针对《电路分析》课程的教学现状，分析了目前所存在的问题，对课程内容和结构进行了深度的解析，具体的提出了知识和方法融合的策略。

关键词 电路分析课程 知识结构解析 知识和方法融合

中图分类号：TP311.5 文献标识码：A

0引言

随着现代科学技术的发展，一切与电相关的科学技术领域，都需要电路理论分析作为其技术的根基。《电路分析》课程尤其是电类专业本科生接觸到的第一门专业课，所以该门课程起着引导学生对所学专业的理解以及未来的发展起到重要的作用。然而，随着国家大力推进实践教学的比重，使得《电路分析》课程的理论教学课时减少，但又要保证教学质量不断提高的情况下，十分有必要对《电路分析》课程进行深度的解析和有机的融合。

1教学目标和定位

通过《电路分析》的学习，学生应扎实掌握电路的基本概念、定理和经典的电路分析方法，并加以正确运用和正确分析计算电路参数，同时为后续课程中涉及的电路知识的内容学习做必要的前期准备。这门课程的本科教学阶段的定位是以电路概念和定律为基础，结合电路分析方法，达到能对电路模型进行准确的分析和计算。

2存在的问题

2.1“三多二杂一少”特点

即课程内容多、概念多、定理多、数学推导复杂、分析方法混杂，外加课时少。电路分析课程的内容相对而言较为成熟和完善，呈现循序渐进的知识梯度延伸。在出现电路分析方法的变换和各大电路定律时，就略有压力，复杂又枯燥的理论推导出现了。然而我们的理论课时也在教学改革的大潮中被大幅削减，更对《电路分析》课程的教学提出了更大的挑战。

2.2教学方法过于单调

《电路分析》这门课目前主要是以多媒体放映的方式进行，这种教学模式就是老师灌输知识给学生，学生被动地接受知识，讲到哪里，学到哪里，难以对这门课有一个较全面的了解和认识，同时过于注重具体内容。重点和难点不突出，知识结构混杂，并缺乏应用性，导致对知识的掌握不牢固，更谈不上知识的应用。

2.3理论与实验课时比重不合理

国内很多高校的教学计划中理论教学课时比较多，实验课时往往被忽视——大大低于15%的占比。较多的倾注于理论教学，忽视了实践教学的重要性，对于这门课中枯燥而繁杂的理论部分，渐渐对学生失去了学习的吸引力，学生也会迷失了方向、丧失学习的动力，最后更别谈创新型思维和能力的提高与培养了。

2.4跟不上时代的脚步

在当前互联网+的时代，课程的教学依旧局限于课堂的板书和幻灯片演示对教科书上内容进行转述。缺乏功能完善、结构完整、内容丰富的网络视屏课程和微课平台。课程的教学方法和手段缺少新颖性，激发不了学生对学习的主观能动性。

3课程内容和结构的解析

整个《电路分析》课程主要分为三个阶段，每个阶段之间是层层递进的关系。第一阶段是电阻电路分析，可以形象地概括为“一个基本点、两个约束、三种方法、四个定理”。“一个基本点”是电路的参考方向。“两个约束”即是基尔霍夫定律和电路元件的VCR关系。“三种方法”是分析电路的支路电流法、回路电流法和结点电压法。“四个定理”是叠加定理、替代定理、戴维南定理和诺顿定理。

第二阶段是相量法及正弦稳态电路。无论是在实际应用中还是理论分析中，正弦电路的稳态分析非常重要。相量法是分析正弦稳态电路的便捷方法。用相量法将用来描述正弦稳态电路的微分方程（或积分方程）转换为复数代数方程，能大大的化简电路的计算过程。

第三阶段是动态电路的复频域分析。对于一阶电路和二阶电路，依据元件的电压电流关系（VCR）和基尔霍夫定律（KCL、KVL）列出电路微分方程，再依据换路定则确定环路后动态元件的初值，进而求解微分方程，用经典的微分方程法在求解过程中经常遇到困难。拉普拉斯变换法是数学上的积分变换方法，其可以把时域的高阶微分方程转换成复频域的代数方程进行求解。通过拉氏变换和拉氏反变换方法可以实现动态电路的时域解的求解，如图1所示。

在具体求解过程中往往采用运算电路法分析动态电路的过程。其分析的步骤是：由换路前的电路计算出uc（0-）、iL（0-），画出换路后的运算电路图，应用电路分析方法建立电路方程，求解电路方程的象函数，拉普拉斯反变换求解出原函数（即待求的未知量）。

4方法和知识的融合

4.1方法融合

4.1.1功能多媒体与课堂教学相结合

在课堂授课方式上，将功能多媒体与板书演算教学相互组合，尤其是在讲解例题和习题的时候对关键步骤进行详细分解，可以取得良好的教学效果。

4.1.2启发类比式教学方法的运用

所谓类比式启发教学即是在学生所学过的课程基础上结合日常生活中的常识，把课堂中抽象、复杂的概念和方法进行类比和分解，激发学生的联想思维，加固学生对复杂、抽象知识点的掌握和理解。

4.1.3网络课程建设

在互联网+时代，网络课程的建设是必然的趋势，是课堂教学的外延和拓展。建立网上教学资源为学生提供课堂之外的自主学习平台。网络教学资源可以涵盖教学大纲、重难点剖析、教学课件、习题解答等。师生之间通过网络进行互动，极大的发掘学习的主观能动性。

4.2知识融合

将电阻电路的分析方法、两类约束关系的基本思想和精髓运用到正弦稳态电路的分析，以及动态电路的复频域分析中，最终就发现任何繁杂的电路都可以是一个简单的模型或者是若干个模型的组合。

例如图2所示电路，要求解电路中的电流响应i。

这一道题所涵盖的知识点有：动态元件、受控源、电路的换路定则、电路的状态变化、以及建立电路方程的方法（回路电流法、结点电压法）和求解方法（动态电路微分方程法、相量模型法、运算模型法）的选择。

4.3课程融合

《电路分析》与《信号与系统》课程进行融合：一阶电路和二阶电路的零输入响应和零状态响应的概念，及动态电路的时域分析；拉普拉斯变换分析和动态电路的复频域分析；以及网络函数、频率响应等概念方面两门课程的知识点进行一下互补和兼并。

《电路分析》与《模拟电子线路》融合：三极管放大电路、受控源电路、电路谐振的概念和谐振特性、运算放大器电路、以及电路频率响应。

《电路分析》与《电力电子技术》的融合：三相电路的概念、功率的概念、三相电路的分析和功率因数提高、互感电路与变压器模型。

参考文献

[1] 邱关源，罗先觉.电路[M].北京：高等教育出版社， 2006.

[2] 曹路.Matlab 在《电路分析》课程教学中的应用[J].长江大学学报， 2012，12（09）：170-172.endprint