基于CDIO《電路分析》教學改革的研究和探討

史勤剛 馬俊成

（電子科技大學成都學院微電子技術系，四川 成都611731）

1 引言

現我院提出了CDIO的教學改革，其目的是培養具有良好的動手能力，創新能力的高素質IT人才。電路分析是電學類學生進入大學后學習的第一門專業基礎課程，也是學生今后進入專業課程的入門第一課，對電學的相關課程的學習有相當重要的作用。電路分析這門課程具有理論嚴謹，邏輯性強，廣闊的工程應用性等特點。然而在電分的教學過程中卻存在著教師在上課時只注重傳授相關電路知識，但卻不注重講解原理；學生能夠記憶相關的定理，但卻不知道實用；學生上課感覺枯燥無聊，無法對輸入輸出有感官上的認識；學生能夠讀懂電路圖，卻無法動手實現等問題。因此，本文基于以上意義和存在的問題，并根據本人在電路分析授課過程中積累的教學體會，提出以下課程改革的建議。

2 課程內容和授課方式的改革

2.1 教學內容的改革

由于電路分析的課時有限，想要全方面講解不可能。但是必須讓學生對電路分析的基本理論體系有全面的認識，因此在授課時必須做到重點知識詳細講，對不重要的知識泛講，對于需要了解的知識放在課下讓學生自學。同時根據我系的特點，對授課內容有一定的取舍。例如：我系是微電子技術系，在今后課程的學習中很少用到十一章正弦穩態的功率和三相電路及第十三章中變壓器電路的知識，這部分內容將其舍去。第十章正弦穩態分析對我們后期課程及其重要，我們又會給與更多的課時重點講解。

在授課時為了讓學生對電路分析的理論知識有全面的認識，因此在上課時需要注重講解前后知識的邏輯關系。比如在第一章中講完兩類約束和電路方程（2b方程）后，又是怎樣根據2b方程得到支路電流方程和支路電壓方程的。同時引導學生如何通過現有知識分析出新的求解問題的方法，加強學生邏輯思維能力的鍛煉，進一步認識知識之間存在的邏輯關系。在學完電路分析時，讓學生自己用軟件設計時用框架結構圖將電路分析的知識體系繪制出來。當完成此圖時，學生自己也會對電路分析的知識體系有了全面的認識。

2.2 教學方式的改革

在以往的教學環節中，教師扮演的角色往往充當的是演員，通過教師的言傳身教傳授知識，而學生是被動的接受。改革后教師的身份將轉變成導演，將指導課程情節的發展。比如：在講解功率的最大傳輸定理時，可引導學生講最大功率的傳輸定理自行推導出來，然后做點評。在此過程中既增強了學生的自學能力，又鍛煉了學生的邏輯思維能力。在授課手段是則將原來單純的講解概念或定理，轉而充分發揮多媒體教學的優勢，增加動畫的描述。使概念定理的講解更生動形象，增強了趣味性的同時又給學生以感官認識。

3 引入仿真實驗

為了解決學生在應用定理求解電路時存在的理論與實際脫節的情況，我們在課堂中引入了仿真實驗，以加深學生對理論知識的認識。比如引入MULTISIM仿真實驗。MULTISIM仿真軟件中有各激勵源、電流表、電壓表、示波器等虛擬器件，電路仿真實驗能夠更直觀的看出輸入參數和輸出參數，是輸出更加生動形象。比如在講到基爾霍夫電流定律的時候，可在講完該內容后，以課下作業的形式讓學生自行仿真一個基爾霍夫電流定律的實例。

為了增強學生的自主學習和動手能力，教師不對仿真軟件的使用教程不做任何講解，只是將題目布置下去，在下節課上課后對仿真做點評和提出相關的問題。比如什么是基爾霍夫電流定律？在仿真電路中是如何體現的？在電路圖中我們是如何計算各支路電流的？通過電路仿真的引入，使學生的學習興趣明顯增加，學習的主觀能動性增強。

圖1 KCL仿真實例

4 增加實物驗證

為了培養具有動手能力，創新能力的新型IT人才，從電路分析這門入門課開始，就應該開始灌輸給學生的科研的概念。為了培養一定科研能力我們加入了實物電路的制作內容。同樣以基爾霍夫電流定律為例。基于在仿真中得到的基爾霍夫定律的仿真實例，學生自己在實驗課上完成此實例電路的實物電路。

圖2 基爾霍夫定律實物圖

然后用萬用表分別測量電源電壓，主支路電流，各分支路電流，將測量得到的結果與仿真結果作對比。通過對比學生會發現，真實的結果會與仿真的結果有所不同，讓學生自己去估計電路中存在誤差的原因，明白仿真電路與實際電路的不同，及后期調試電路的重要意義。

5 總結

根據我院CDIO的教學改革基本思想，本文對電路分析從課程內容，授課方式，仿真實驗的引入，實物電路的制作等方面進行了改革。讓學生從一開始接觸電子類課程，就大致了解了科研的一般流程：由理論知識出發，完成仿真驗證其正確性，再動手完成實際電路并調試電路。通過以上教學改革和科研思想的灌輸，在這個過程中，提高了學生的學習興趣，增強了的動手能力，啟發了創新思維。通過一個學期的教學實驗，效果良好。在后期的教學中，我們仍會根據教學中發現的問題，再做出相應的改革，達到CDIO的教學理念。

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