課程群視角下“電路分析”教學改革探索

貴陽學院電子與通信工程學院 張子硯

電路分析是電子信息類專業的一門專業基礎課程，是電子技術課程群中開設的第一門課程。本文從課程群的角度對電路分析的教學內容、教學方法和教學手段進行了探索。

引言：電路分析是電子信息類專業的一門專業基礎課程，它與后續的模擬電子線路、數字電路以及高頻電子線路構成電子技術課程群。電路分析是該課程群中開設的第一門課程，是學生接觸到電子技術相關知識的第一步，其教學內容及方法、手段與課程群中其它課程間有著非常緊密的聯系。

在以往的教學中，課任老師都是按照教材將內容講清楚就行了，與后續課程的課任老師之間的交流很少。對于一些知識點很少提到它們在后續課程中所起的作用。甚至，有時由于課時的限制，會將一些與后續課程聯系很緊密的知識點刪去不講。教學內容及方法相對孤立，學生得到的知識也是零散的，無法建立系統的概念。為了培養具有創新能力，綜合素質高的應用型人才，我們有必要理清課程間的脈絡、搭建知識構架、優化教學內容以及提高教學方法、手段，加強知識點之間的相互滲透，加強課程群的建設。

1 電路分析在課程群中的地位

電路分析不是一門孤立的課程，它與課程群的其它課程有機的結合在一起，構成電子技術的知識體系。電路分析中所學的知識也與課程群中的知識交相疊影，相輔相成。如圖1所示，電路分析的內容是電子技術課程體系的底層內容，是基本概念、基本能力的培養。該課程的教學是為后續的課程打好基礎，培養學生具備一定的電子技術素養。

圖1 電路分析內容與課程群的關系

從圖1中可以看出，電路分析的教學內容主要有電路中的基本元件、基本定律和基本分析方法。其所接觸的基本元件主要有電阻、電容和電感以及各種電源，這些元件也是整個電子技術體系中的基本元件；基本定律有基爾霍夫定律、疊加原理、戴維南和諾頓定理等，其中基爾霍夫定律是集總參數電路的電路結構總則，而戴維南定理是分析含源一端口網絡常用的定理，具有實際工程意義；基本的分析方法有節點電壓法和回路電流法，這兩種方法通過后面正弦信號相量的引入，在交流電路的分析中有著非常重要的意義。其在后續的課程以及實際工程中常常用到。電路分析的教學內容與課程群的知識相互融合，所以我們在教學中應該從系統的角度出發，加強課程群內課程的聯系，不可孤立完成。

2 課程群視角下教學內容的優化

2.1 加強與課程群聯系緊密的內容

由于課時有限，在教學中不可能做到面面俱到。所以，我們在教學過程中要對教學內容進行篩選。對一些重要的概念、基本定律和基本方法中的內容一定要介紹，而對于一些難度較大且對后續課程學習沒有影響的內容則可以少講或不講。如基爾霍夫定理、戴維南定理以及節點分析法和回路分析法是電子技術系統中非常重要基礎，是一定要講清楚讓學生掌握牢固的。再如正弦交流電路中的相量法，阻抗、導納的概念等是后續課程的交流電路的基礎，也是要加強講解。而如特勒根定理、互易定理以及對偶原理等一些定理在后續的課程中沒有涉及到，我們可以略去不講。而如三相電路是關于強電的知識，我們后續課程中也沒有涉及到。可以作為了解的內容利用很少的課時講解或干脆讓學生自學。總之，在有限的課時下，我們要對繁多的教學內容進行選擇，突出重點。而不是一味的加快授課的速度把所有的內容塞給學生，讓他們“吃得多，嚼不爛”，反而打擊了學生的學習興趣，產生畏難情緒，后續課程的教學更是無法開展。

2.2 重定性分析，輕數學推導過程

電路分析具有較強的理論性，很多電路中的定理以及電路的特性都有嚴謹的數學推導過程。而這些數學推導過程往往比較冗長、繁雜，非常占用授課時間。我們在教學時，不應該把重點放在一個定理或電路特性的數學推導、計算過程上，而更應該是這個結論以及應用上。如在介紹一階動態電路的時域分析時，我們要根據電路的結構及元件的特性列寫電路的方程，然后對所得的一階微分方程進行求解得到電路中響應的表達式。最后根據零輸入響應、零狀態響應和全響應的結果總結出“三要素”法。我們在上課時更應該把重點放在“三要素”法上，給學生強調在分析一階動態電路的時候我們的重點是關注初始值、穩態值和時間常數這三個要素，利用“三要素”法就可以分析出一階動態電路中的響應。而關于方程的求解可以給學生解釋一下就可以，沒有必要在課堂上帶著學生去一步步求解方程。可以讓學生課后自己去求解驗證，培養他們學習的主動性，提高他們的獨立思考的能力。

2.3 加強設計性實驗的教學

電路分析與課程群中的其它電子技術課程一樣具有較強的實踐性，所以實驗是電路分析中不可缺少的教學環節。在以往的實驗教學中，多以驗證性實驗為主，在實驗前老師講實驗的原理、內容和實驗步驟都要細細講解，然后學生只需按照老師的講解按部就班的一步步做，把測出的數據填寫在預先給定的表格中。這種傳統的教學模式，雖然可以在一定程度上培養學生的動手能力，但比較呆板，無法調動學生的主觀能動性。

我們在教學中可以減少驗證性實驗，而加強設計性實驗。比如在學生剛剛開始接觸實驗，我們可以用基爾霍夫定理以及疊加原理作為驗證性實驗，讓學生熟悉實驗儀器的使用，以及相關電量的測試方法。而后面的戴維南定理、電容參數的測量、串聯電路的特性以及互感線圈同名端的測量，都可以設定為設計性的實驗。給定任務，讓學生在進實驗室前做好預習。鼓勵學生自己設計實驗方法、實驗電路、實驗步驟以及記錄數據的表格，做好預習報告。老師在實驗中做出適當的引導、建議，僅僅給出啟發、揭示性的講解，把更多的時間留給學生。讓學生充分動起來，激發他們的求知欲望以及學習的興趣，培養學生獨立思考的積極性和創新意識，為后續電子技術類課程的實驗打好堅實的基礎。

3 課程群視角下教學方法及手段的改進

3.1 引入項目式教學

電路分析和課程群中其它的課程都具有內容繁瑣、生澀難懂，實踐性及實用性強的特點。在教學的過程中只是一味的講解，“滿堂灌”的傳統教學方法顯得枯燥乏味，學生的學習興趣不高。而項目式教學打破了傳統的教學模式，它通過實際的項目把技能訓練與理論教學有機的結合在一起，很好的激發了學生的興趣。比如我們在講了正弦交流電路的相量分析法后，可以給學生一個任務，讓學生去設計一個移相器或簡易的電容電感測量儀。給定相關技術指標的要求，讓學生三人一組組成團隊，完成相關測試以及設計報告，在課堂上留出一些時間來請學生上臺對他們的設計進行講解。這樣的方法讓學生對電子技術的興趣及其濃厚，激發了他們更深的求知欲望，也更好的培養學生的創新能力和團隊協作能力。

圖2 RC微分電路

3.2 引入仿真軟件

電子線路的仿真軟件有很多，常用的有EWB、Multisims等，我們在教學中可以引入一款仿真軟件。為了減小學生的負擔，精通一種仿真軟件。在整個課程群的教學過程中我們可以選用同一款軟件。在電路分析中我們引入Multisims仿真軟件，讓學生更加生動直觀的掌握所學的課堂內容，同時熟悉了這一款軟件為后續課程的學習打好基礎。如在講解RC電路的特性時，通過軟件仿真讓學生理解電路的微分特性。

如圖2所示，給RC微分電路接入方波信號，頻率為，輸出電壓為電阻電壓，設電容C的值為，電阻R的值為，電容的初始電壓為，占空比為0.5，信號幅值大小為，偏移為0。通過Multisim軟件仿真得到輸出電壓與輸入電壓的波形結果如圖3所示。通過這個仿真的結果為學生解釋電路的特性，學生理解起來就更加容易。

圖3 RC微分電路的仿真結果

4 結語

本文從課程群的視角對電路分析的教學改革進行了一些探索，基于課程群內知識點的相互滲透以及教學模式的相似。我們在電路分析的教學中對教學內容進行優化，加強系統的概念。對教學方法及手段進行了一些改進，使得電路分析的教學不再是孤立的，做好電子技術課程群中的底層建設，打好堅實基礎。讓學生在學習課程群內的課程是不再雜散無序，而是更系統，更緊湊。有效的提高了教學效果。

參考：邱關源，電路：高等教育出版社；張天瑜，《電路分析》課程教學內容及方法的改革研究：湖北廣播大學學報；梅燁等，《電路分析》課程教學的改革與建設實踐：教育教學論壇；王韋剛等，通信工程專業“電路分析”課程教學探討：電氣電子教學學報；賀達江，“電路分析”課程有效教學初探：懷化學院學報。