以工程应用为目标的“电路分析”课程教学改革探索与实践

(安徽新华学院 电子通信工程学院电子系，安徽 合肥 230088)

1 “电路类”课程群体系介绍

“电路类”课程群体系是应用型本科高校电子通信类以及自动化类专业的主要基础专业学科，涉及到的电路知识点较为广泛。根据我校的发展规划，定位发展成为一所地方应用型大学，以“电路类”课程培养体系为核心，培养学生具有较强的竞争能力和创新能力，将电路基础理论与实践教学环节相互融合，在具体教学内容上，将各课程之间进行相互联系、优化与补充，从而构建“电路类”课程群培养体系。该课程群体系主要包括“电路分析基础”“模拟电路技术”“数字电路技术”“高频电路”以及“集成电路CAD”等课程，“电路类”课程群之间架构如图1所示。

图1 “电路类”课程群架构图

其中，“电路分析”课程是“电路类”课程群体系的核心和基础，主要讲授电路基本理论知识，主要包含静态电路分析、动态电路分析以及电路的相量分析法。“模拟电路”和“数字电路”课程是“电路分析”的延续课程，其中，“模拟电路”主要讲授低频非线性电路分析，“数字电路”侧重于电路的数字化分析，二者分析的对象分别是模拟信号和数字信号。“高频电路”课程则是高频非线性电路分析，是“模拟电路”课程的延续。“集成电路CAD”则是在以上基础性课程上进行综合实际应用并进行CAD设计实现。

2 电路分析课程在实际教学过程中存在的主要问题

2.1 理论分析与实际应用脱节

电路分析课程主要进行理论讲解分析[1-2]，以提高学生对电路的计算分析能力；该课程实验以往更多是验证性实验(如叠加原理验证、戴维南定理验证等)，很难提高学生的工程应用能力和创新能力；学生更不知学以致用的目的所在。改革后，教师在教学过程中，注重培养学生对元器件的应用能力和对系统的开发能力，为今后学生游刃有余地解决实际问题打下基础。

2.2 教学手段单一，缺乏趣味性及互动性

电路分析的教学手段主要采用板书手段，板书虽具有自身优势(如能将电路推导过程讲解得很到位、细致)，但课堂气氛很沉闷，会导致学生在课堂上注意力不集中，不能较大程度的调动学生主动学习的积极性。一节课大部分时间都是教师在讲台上讲解、分析，缺少课堂趣味性和互动性。

2.3 学生对实验不够重视，动手能力较差

电路分析的实验教学与理论教学一直是分离各自进行的，特别是知识点理论教学与做实验时间差较大，会使学生在做实验时已经忘记了理论知识点内容，导致理论与实践相脱节现象。此前实验内容偏向于验证性，学生大多机械性地按照实验步骤操作，缺乏设计、创新的机会。而引入Multisim仿真软件后，可以很好地解决实验缺乏设计性及创新性这个瓶颈问题，在以往课程考核中，主要是对理论知识的考核，没有将实验作为考核方式的一部分，导致学生在思想上对做实验不够重视，所以动手能力较差。

3 教学改革主要目标及具体实施内容

以工程应用为目标的“电路分析”课程教学改革，其宗旨就是在传统的理论教学过程中，注重培养学生的工程意识和创新意识，激发学生的学习兴趣，从而提高学生的工程素养和实践能力，为学生今后的学习与工作奠定基础。

3.1 教学内容改革

通过前期多渠道调研，“电路分析”课程改革[3-5]重点在于提高学生的工程应用能力，将以往“灌输式”教学理念和方式变为学生发挥自己的主观能动性，即变被动学习为主动学习，大大提高学习积极性和动手能力。

3.1.1 以工程应用为导向，修改教学大纲和教学内容

根据我校电子通信类专业的最新培养计划，依据各子专业自身特色与亮点，修改各专业教学大纲，突出修改后各专业上课的重点内容和方向，如强电专业对强电知识点应做重点分析和讲解，反之，弱点专业也应如此。另一方面，在讲解理论知识点时，应注意理论联系实际，即“一知识点一实例”模式。如在讲解受控源知识点时，可联系家用电器与插座的关系等。这样讲解举例分析，不仅通俗易懂，还可以调动学生学习的积极性和主动性。

3.1.2 减少验证性内容，增加设计性内容

目前，我校电路分析实验项目主要包括5个，即基尔霍夫定律验证、叠加原理验证、戴维南定理验证、RC一阶电路测试响应、RLC串联谐振分析。在这5个实验项目中至少有三个是验证性实验。而验证性实验更多是机械式实验(或称为“傻瓜式”实验)，基本上按照实验步骤，对理论知识点进行验证，没有任何创新性，学生的主观动手能力被遏制，得不到充分的启发。而综合设计性实验，实验步骤不固定，给出实验要求和目的，关于实验结果要根据实验过程而得出，即不同实验过程实验结果不一样，但只要满足在一定范围内就算合格。这样，学生在做实验的过程中，会更多主动地去思考该实验项目做什么、怎么做、做出的结果如何，这样会很大程度上发挥他们的主观能动性，不仅能提高动手能力，还能调动大家做实验的积极性以及理论课上对相关知识点的重视程度。所以，要减少验证性实验项目，多增加设计性实验项目。

3.1.3 在实验中引入Multisim软件

由于实验室中的仪器仪表设备比较陈旧(如示波器、数字信号发生器等)以及实验学时分配较少等因素的制约，致使学生的动手能力不能得到充分的锻炼，这些问题都可以借助Multisim软件来解决。

将Multisim软件用于电路分析实验教学中，不仅能够调动学生做实验的积极性以及增加做实验的兴趣，还能使大家对各种仪器设备使用规则更加深刻。比如在进行RLC串联谐振实验时，由于交流毫伏表等设备未能及时更新，绝大多数实验桌都无法进行实验，在以往的授课中，教师只能找出一台良好的仪器，让学生聚集在一起来观察谐振现象，学生们对这样的实验结果纷纷表示不满。而当教师利用Multisim软件虚拟仿真出结果，既能及时弥补实验设备的缺陷，又可以让学生学会仪器的使用。

3.2 教学手段改革

3.2.1 采用多媒体手段，调动学生学习积极性

以往“电路分析”课程更多采用的是纯板书教学手段，尽管能将电路推导过程讲解很到位、细致，但课堂气氛不够活跃，会导致学生在课堂上注意力不集中，不能较大程度的调动学生主动学习的积极性。自从增加多媒体教学后，特别是以多媒体教学为主、板书为辅，两者有机结合，能够很好将相关知识点讲解得很透彻，同学们听起来也很有积极性和很大的兴趣。

有些内容比较适合板书去讲解分析，如受控源符号介绍或基尔霍夫定律推导过程等；而对于有些内容不容易直接去分析，如运算放大器内部电路结构说明等抽象性内容，比较适合多媒体教学。事实证明，两种方式相结合可以互补对方的不足，比较受到大多数学生的喜欢。

针对修订后的教学大纲和教学内容，制作相应的多媒体课件。在保证基本教学内容的基础上，引入工程案例。

3.2.2 将理论教学穿插在实验中

以往学生在做电路分析实验过程中，已经上过的相关知识点忘记或记得不清楚，导致实验过程中许多同学无法下手或再去查阅课本或相关资料(如实验指导书)，这样不仅会使实验进度很慢，教师在做实验的过程中也很吃力、重新讲解之前的知识点，工作量很大。改革后，采用的是将要做实验的核心知识点穿插到该实验过程中去讲解，这样讲解完后，立马动手做实验，这样能够起到事半功倍的教学效果。

3.2.3 开放实验室

我校“电路分析”课程总学时为64个，其中理论课54学时，实验课10学时(分为5次实验)；由学时安排可以看出，实验学时较少，加上实验课实验效果并不理想，所以，需要安排合理时间进行实验室开放。实验室开放需要提前预约、申请，利用实验室空闲时间进行，这样不仅增加学生的实验时间，提高自己的动手能力，还能提高实验室的利用率。学生可以自由进行实验，可以复习之前做过的实验，也可以预习后续实验内容。通过开放实验室，改善了以往小组实验所带来的弊端，让每位学生都能有机会亲手操作，大大提高了学生的动手能力，也为实验考核奠定了基础。

3.3 考核方式改革

3.3.1 引入实验考核

以往“电路分析”课程考核主要是进行闭卷考试，考试成绩占70%，平时课堂考勤占30%，并没有对实验进行考核或统计在最终成绩之内。采用新的考核方式将实验考核作为总成绩的一部分，这样能够增强学生对平时实验的重视程度。在前期开放实验室的基础上，对学生进行实验考核。由于场地及人力的限制，考核方式是学生随机抽取两题中的一题进行操作。给出的两道试题是由实验教学内容修改所得，避免了学生投机取巧。

3.3.2 细化平时分

在第一次课的时候，明确告知学生平时成绩划分细则。如：迟到和早退一次扣2分，旷课一次扣5分；作业不交一次扣2分，得A一次加2分；主动答题正确一次加4分，答错不扣分；被动答题正确一次加2分，答错一次扣2分。每个月公布一次平时成绩得分，让学生做到心中有数，有压力才会有动力。

4 结束语

通过课程改革，制定出一套适合我院电子、通信类专业学生的课程体系，主要表现在：

4.1 工程实践相结合

通过重新整理教学内容，增加了与工程实践紧密相连的案例，以提高学生的工程素养和实践能力，这样能够调动学生学习的积极性，为学生今后的学习与工作奠定基础。

4.2 强化实验地位

为了让学生更好地理解理论知识，采用“先实验后理论”的教学顺序。为了加强学生的实际动手能力及综合应用能力，在常规的实验教学基础上，通过开放实验室的手段，以达到每人都能动手做实验的目的。通过实验考核，进一步加大学生对实验的重视程度。

4.3 引入仿真软件

Multisim仿真软件的引入，可以使之前的实验先在软件上仿真得出结果，再去实际动手检验仿真结果的正确性以及误差的分析。该软件的引入，还可以引起学生对实验的兴趣，可以使其“被动实验”变为“主动实验”。在实验安全问题上，利用仿真软件先进行仿真，再根据仿真过程去动手做实验，对实验仪器也起到了一定的保护作用；以往做实验，学生都是直接上台动手实验，仪器的损坏率比较高，自从引入Multisim软件后，实验室仪器损坏率大大降低，实验室以及实验仪器的安全性都得到了一定的保证。

参考文献：

[1] 孙雁南，谈玲珑.基于 Multisim 软件的电路分析教学改革探索[J].湖南城市学院学报，2016(6):285-286.

[2] 白菊蓉.Multisim在电路分析系列课程教改中的应用[J].西安邮电学院学报，2011(11):93-96.

[3] JIANG W,DUAN Z M,LI H.Proceedings of 2010 Third International Conference on Education Technology and Training[C].Wuhan:IEEE Press,2010:107-110.

[4] 孙志伟.Multisim仿真软件在电路教学中的应用[J].新教育时代，2015(2)：143-144.

[5] 丁业兵，谭学琴.Multisim在电工电子教学中的应用[J].微型电脑应用，2015,31(1):53-58.