工科電工技術教學方法的探討

王曉峰　邢毓華　李征

摘要：該文首先介紹了電工技術課程的現狀，據此現狀探討了易于被教師和學生使用的電工技術輔助教學學習方法，通過電工技術中暫態分析的實例展示了電路仿真軟件的優點，實踐證明電路仿真軟件結合于傳統教學，有利于學生對電工技術的學習和掌握。

關鍵詞：電工技術；電路仿真；Multisim

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）16-0167-02

當今社會電能應用十分普及，如何利用好電能，值得我們思考。高等教育作為人類知識的傳播者，大學生和教師是其核心組成部分。教師如何教好、學生如何學好是我們當今社會教育者需要思考的問題。

一、工科電工技術課程的現狀

21世紀的高等教育和以前高等教育最大的不同是精英化和大眾化的區別。工科類大學在我國大學中占了相當大的比例，因此工科類大學生也占了大學生總人數的很大比例。自從2000年以后，國內許多大學都進行了擴張，以響應國家讓更多人能夠接受高等教育。受資源的限制，全國重點大學教學資源比較豐富，實驗條件比較好，而普通高校，教學資源基本能保證，但實驗條件稍差。非電類專業的學生，在電類學科上一般會開設兩門課程，分別是電工技術、電子技術。從課程門數來說，不是很多，但有50%的學生需要學習這兩門課程，而且電工技術是要首先學習的，以給電子技術及其后續專業課的學習打好基礎。

從教師教學角度方面看，現在大多數教師，每學期教學班的人數也比較多，一般都在100人以上，要想讓每位學生在有限的上課學時學好每一門課程，很不容易，而且電工技術課程是重實踐的一門課程，加之有的內容難于理解，所以大多數學生學習有一定的困難。教師通過上課講授和課后學生做作業來對內容進行鞏固，難于使學生對該門課程有更深入的理解和掌握。目前大多數學校針對某一門課程所開實驗課程的內容是有限的。

二、可輔助學生學習電工技術實踐資源的探索

基于上述目前國內大學存在的現狀及電工技術教學情況，必須尋求適合學生學習電工技術的有效輔助手段。為了便于從事電類工作的工程師對產品前期所設計的電路進行論證，降低開發產品的成本，目前國內外軟件公司和元器件廠商開發了許多電路設計和仿真軟件，以輔助電路的開發設計。據筆者所知，目前可供仿真驗證的軟件有Multisim、Proteus、PSIM、PSPICE及TINA。這些軟件中不僅有我們所需元件的仿真模型，還有實驗室儀器的模型。元件庫十分豐富，參數可以選擇，測試儀器種類也比較齊全，這些軟件給學生學習電工技術提供了強有力的支持。這些軟件最大的好處是學生不用投資很多就可以對電路有很好的掌握。如果學生能夠把課堂知識和課外實踐有機結合，那將使學生對電工技術有深入的理解和掌握。

三、電路仿真軟件在電工技術教學中的應用

Multisim是比較常用的電路仿真軟件，該軟件虛擬了電工電子元器件以及常用儀器和儀表，它是一個集電路設計、功能測試于一體的軟件，可以提供數千種電路元件供實驗選用。同類型的測量儀器有電流探針和電壓探針、交直流電壓電流表、信號發生器、示波器等。所有測量儀表可以隨意調用，不存在數量限制的問題，這使得電路測量更為方便靈活。下面通過一個電工技術中暫態電路分析的例子說明該軟件的使用。為了便于比較，首先在這里給出理論分析結果。

電路如圖1（a）所示，換路前電路已處于穩態，求換路后（t≥0）的uc，并畫出uc響應曲線。

解：采用暫態電路的三要素法對該電路進行求解，過程如下：

從以上所得uc（0+）的表達式知，在開關閉合瞬間uc為10V，開關閉合后經過無限長時間uc為-5V，響應曲線如圖1（b）所示。

圖2給出Multisim9的仿真結果。（示波器縱向一小格代表電壓5V）

圖2中虛擬示波器給出的曲線可以理解為對應暫態電路的換路前穩態、換路后過渡、換路后穩態三種狀態。

從仿真曲線可以看出，通過仿真軟件可以將抽象的暫態電路分析通過圖形的形式進行展示，可以使學生對暫態過程有很好的理解，可以更好地掌握三要素法分析暫態電路。電路仿真結果和理論計算結果一致。

將Multisim仿真軟件引入電工技術課程教學，它可以將抽象的內容形象化、直觀化，改變了“語言+黑板+教材”的傳統教學模式，使得原本枯燥無味的理論知識變得生動起來，更加有助于學生對知識的理解，同時提高了學生的學習興趣。在后續類似課程的學習中，學生依然可以充分利用該軟件所提供的資源，提高設計電路的效率，同時可以很好的鍛煉學生的工程實踐能力。

參考文獻：

[1]秦曾煌.電工學 電工技術[M].第七版上冊.北京：高等教育出版社，2009.

[2]聶典.Multisim 9計算機仿真在電子電路設計中的應用[M].電子工業出版，2007.