基于Multisim的“電路理論基礎”課程互動教學模式研究

摘要：隨著信息技術的飛速發展，電路理論基礎教育領域正經歷著教學模式的革新。傳統的電路理論教學方法已逐漸難以適應當代高職教育發展的新要求，Multisim 為學生提供了一個直觀、互動的電路理論基礎教學平臺，其強大的電路仿真技術可在虛擬環境中對電路進行設計、測試和優化。文章對比分析了傳統教學方法與基于Multisim的新型互動教學模式，對后者在提高學生學習興趣、增強實踐操作能力以及促進知識理解方面的效果進行綜合評價。研究結果表明，Multisim 融入教學過程，大大增強了學生的課堂參與度和學習效果，同時為教師帶來更多樣化的教學素材和更靈活的教學手段。基于此，文章還提出了一系列基于Multisim的教學策略，以期為“電路理論基礎”課程的互動教學模式創新提供參考和指導。

關鍵詞：Multisim；“電路理論基礎”；互動教學模式；學生學習成效；高職教育

中圖分類號：G712文獻標志碼：A

0引言

隨著21世紀知識型經濟的蓬勃發展，技術革新對職業技術教育領域提出更嚴格的要求。“電路理論基礎”是電子工程領域的核心課程，而高職院校作為培養應用型技術人才的搖籃，該課程的教學效果將直接影響學生的專業技能和創新能力。傳統的“電路理論基礎”教學，往往注重理論知識的傳遞，以教師講授為中心，缺乏實際操作的深度融合，使學生動手能力的發展和創新思維的發揮受到了一定的限制。為了突破這一瓶頸，教育工作者開始探索新的教學方法和技術工具，以期提高教學的互動性、實踐性和趣味性。

Multisim軟件作為一款功能強大的電路仿真工具［1］，為“電路理論基礎”教學提供了新的可能。它通過模擬真實的電路設計、測試和分析過程，在降低實驗成本、提高實驗安全性的同時，又增強了學生實驗過程的體驗性。本研究的目的在于探討Multisim軟件在高職“電路理論基礎”課程中的應用效果以及促進互動教學模式創新的途徑，為后續“電路理論基礎”課程的教學提供參考和指導，以期培養出一批既具備一定創新思維又擁有實際操作技能的電路領域專業人才。

1傳統“電路理論基礎”課程教學的問題

11理論與實踐分離

在傳統電路理論教學中，教學模式往往側重于理論的灌輸，而缺乏將理論應用于實際電路設計和問題解決的實踐環節。這種教學模式導致學生在面對現實生活中的電路問題時，難以將抽象的理論知識轉化為實際操作技能，從而影響了學生解決實際問題的能力。為了彌補這一缺點，在教學方法上，教師要更加注重實踐環節，通過模擬實驗和項目驅動的教學方法，增強學生將理論知識應用于實踐的能力。

12教學互動性不足

傳統“電路理論基礎”課程的教學模式通常以教師為中心，采用單向講授的方式，缺乏課堂上的互動和討論。這種教學模式限制了學生的主動參與和思考，降低了學生的課堂參與度和學習積極性。在課堂教學中，教師無法及時接收學生的學習反饋，導致難以根據學生學習狀況進行教學調整。為了增強課堂互動性，教學策略應轉向以學生為核心，采用討論和協作學習等互動式教學方法，從而激勵學生積極參與互動和創新思維。

13實驗資源與教學方法局限

高職院校通常受實驗設備和相關資源的限制，導致傳統的“電路理論基礎”教學往往難以為學生提供充分的實驗操作經驗，影響了學生實踐技能的發展，也影響了學生對理論知識的深入掌握。此外，教學手段的單一還會造成學生對課程內容感到枯燥、乏味。要增強教學實效，教師必須在增強學生實際動手能力的同時，創新教學方法，融入電子模擬軟件等現代教學技術，推行圍繞項目、圍繞問題的教學策略。

14評估方式單一

傳統的考核方式過于依賴期末考試和書面作業，忽視了對學生實際操作、創新和解決實際問題能力的考核。這種單一的考核機制，使學生的學習效果和綜合能力得不到充分的發揮。為了全方位地對學生的學習成效進行評價，則要采用多元化的評估方式，如實驗報告、項目設計、項目匯報等，以全面考察學生的綜合能力。

15缺乏實時反饋

在傳統課堂環境中，學生往往難以獲得及時的學習反饋。即時反饋的不足，使學生很難把握自己的學習進度，也很難把握自己所面臨的挑戰，從而影響了學習的效果。此時教師應采納實時評估和反饋系統，例如在線測驗、同伴互評等，幫助學生快速了解自己的學習狀況。

16教學內容脫離學生實際需求

傳統教學方式中的教學內容根據課本內容進行教學，而學生的實際需求為掌握實際的操作技能，導致學生對課程內容缺乏興趣。教師應通過引入案例分析、項目驅動等教學手段，將教學內容與學生的興趣需求相融合，增強學生課堂參與度，以激發學生的學習熱情。

2基于Multisim的課程互動教學模式的優勢

Multisim是由美國國家儀器（NI）有限公司開發的一款電子電路仿真設計軟件，基于Windows操作系統提供了一個交互式的電路設計和仿真環境［2］。Multisim具有強大的電路仿真功能，在教學中主要具備以下優勢：

（1）直觀的用戶界面。

Multisim擁有易于理解和操作的電路圖繪制平臺，極大地簡化了電路設計流程。用戶可以通過拖拽組件來構建電路，利用軟件的交互式SPICE仿真功能，快速觀察電路的動態特性。

（2）豐富的元件庫。

軟件內置了17000多種元件，覆蓋了模擬電路和數字電路的元件，支持用戶根據需要編輯和修改元件參數，甚至創建自己的元器件。

（3）先進的仿真技術。

依托SPICE3F5和XSPICE 內核，Multisim 提供了一系列仿真功能，包括SPICE仿真、射頻仿真、MCU仿真和VHDL仿真［3］等，能夠精確仿真電路工作狀態，詳細分析參數和波形。

（4）多樣化的分析功能。

Multisim提供了交直流分析、瞬時值分析以及傅里葉分析等工具，可以對仿真結果中的數據進行深入處理，滿足不同層次的分析需求。

教學模式創新的理論基礎主要來源于建構主義學習理論、認知負荷理論和混合學習理論［4］。建構主義學習理論［5］強調學習者通過與環境的互動構建知識，主張學習是一個主動的過程，學習者通過實踐和反思來構建自己的知識體系。在“電路理論基礎”課程中，Multisim軟件提供了一個互動的平臺，允許學生通過設計和測試電路來主動構建知識，這與建構主義的核心理念相契合。認知負荷理論［6］著眼于學習材料設計對學習者認知資源的影響，旨在降低認知負荷，通過教學材料的優化來提高學習效率。Multisim軟件通過圖形化界面和仿真功能，將復雜的電路設計問題簡化，有助于減輕學生的認知負荷，使他們能夠更專注于學習的核心概念。混合式學習理論［7］為提高學習效果，提倡線上線下相結合的學習活動。Multisim可作為線上學習工具，與線下的實驗操作相結合，形成一種融合式學習體系。這樣不僅為學生提供了多樣化的學習途徑，還有助于提升他們將“電路理論基礎”知識應用于實踐的能力。

綜上所述，將Multisim軟件融入高等職業教育中的“電路理論基礎”課程，既順應了當代教育理論的進步方向，也有助于推動教學方法的革新，優化了教學成效。

3基于Multisim的課程互動教學模式探索

31教學過程設計

基于Multisim的課程互動教學模式通過結合傳統的理論教學與Multisim軟件的實踐操作，給學生提供一個可以團結協作的互動平臺，以提升高職“電路理論基礎”課程的教學效果。該模式以學生為中心，通過案例驅動、項目導向的教學方法，使學生在模擬電路設計和故障診斷的實踐活動中強化理論學習，提高動手能力，同時通過形成性評估和同伴評價機制，實現對學習過程的全方位把控與指導。基于此設計的教學過程如圖1所示。

課程導入階段是教學模式的起點，目的是為學生提供一個清晰的課程概覽，包括課程目標、內容和評估方式。在這個階段，教師通過舉例和互動討論的方式，引導學生自主探索，提升學生對學習內容的期待值。此階段還涉及對學生進行預評估，以確定他們的儲備知識和學習需求，為后續教學活動提供個性化調整的依據。

理論講解是教學模式的核心部分，教師在這一階段系統地講解電路理論的基礎知識和核心概念。通過多媒體教學工具和互動式講解，教師確保學生能夠理解抽象的電路理論。此階段的目標主要讓學生擁有一定的理論知識基礎，為后續的實踐操作和項目導向學習做好準備。

在 Multisim軟件培訓階段，教師向學生介紹 Multisim 軟件的基本操作和高級功能，使學生在設計和模擬電路時能夠熟練使用該工具。培訓內容包括軟件界面的導航、電路元件的放置、電路圖的編輯以及仿真結果的分析等。通過實踐操作和案例演練，學生能夠逐步掌握軟件的使用技巧，為獨立完成電路設計任務打下基礎。

案例分析與討論階段旨在通過分析具體的電路案例，幫助學生將所學理論應用于解決現實問題。教師提供一系列與課程內容相關的實際電路案例，學生須要分析案例中的電路設計原理、工作機制以及可能存在的問題。通過小組討論和案例研究，學生能夠深化對電路理論的理解并進一步提高解決復雜問題的能力。

在實踐操作階段，學生須要在仿真軟件中進行電路設計與仿真。學生通過使用Multisim軟件設計電路圖，進行參數設置和仿真測試，觀察電路的行為并分析結果。此階段強調學生的主動探索和實踐操作，通過動手實踐使得學生對電路的知識理解更深刻。

項目導向學習階段要求學生將所學知識綜合應用于一個具體的電路設計項目中。學生分組工作，從項目規劃、電路設計、仿真測試到性能優化，全程參與項目的各個環節。這一階段的目標是提升學生在團隊協作、項目規劃以及創造性解決問題方面的能力，同時評估他們對電路理論的理解和應用水平。

形成性評估與反饋階段是教學模式中持續進行的過程，目的在于實時監測學生的學習進展和掌握情況并據此提供反饋。教師利用課堂觀察、實驗報告和項目進展匯報等多種途徑，對學生的學業成就進行評價并及時給予反饋與指導。此外，學生也參與自我評估和同伴評價［8］，這有助于提高總結反思能力和批判性思維。

總結與反思階段是教學過程的收尾部分，學生和教師共同回顧整個學習過程，總結學習成果和經驗教訓。學生分享他們的學習體驗，包括成功的地方和遇到的挑戰，教師則根據學生的反饋和自己的教學觀察，對教學方法和內容進行反思。這一階段的目標是促進學生的深度學習，幫助他們建立對電路理論的長期記憶，為未來的學習提供指導。

課程結束標志著一個教學周期的完成。在這個階段，教師和學生對整個課程進行最后的總結，涵蓋了學生的學習成果、教學實施效果以及課程內容的覆蓋程度。教師提供最后的反饋，學生完成課程的最終評估。這個階段也是學生鞏固知識和技能，準備將所學應用到更廣泛的領域或更高級課程的過渡期。

成績分析與總結性評估階段是對學生的學習成果進行最終評價的階段。教師通過期末考試60%+平時性考核40%的考核方式綜合評估學生的學習成效。此階段的目標是對學生掌握電路理論程度進行全面評估，其結果將用于調整和優化未來的教學計劃和內容。

教學模式持續改進階段是教學過程設計中的一個循環環節，意味著教學是一個不斷進化的過程。教師根據成績分析、學生反饋和自己的教學反思，識別教學中的優點和不足，進而對教學內容、方法和評估方式進行調整。這一階段的目標是確保教學模式能夠適應不斷變化的教育需求和技術發展，以實現教學效果的最大化和學生學習體驗的最優化。

在具體的實施策略上，首先，將Multisim軟件的使用與課程內容緊密結合，確保學生在理論學習的同時，能夠通過軟件進行實踐操作。例如，在講解電路原理時，讓學生使用Multisim軟件模擬電路并觀察參數調整的效果。其次，根據學生學情進行分階段教學，結合項目驅動學習，初期重點教授基本操作和簡單電路設計，隨著學生技能的提升，逐漸引入更復雜的電路設計并利用軟件的仿真功能，創建互動式教學環境。這種循序漸進的項目驅動學習方式能夠提高學生的參與度，促進他們將理論知識應用于實踐。最后，建立實時反饋機制，使學生及時掌握自己的學習成效。同時，教師要定期對學生的學習進度進行評估，對教學策略進行調整。

32效果評估

基于Multisim的課程教學采用混合方法研究設計，結合定量和定性研究方法，以全面評估和分析該教學模式創新的效果。在教學設計上，采用案例研究方法，選用某高職院校若干個班級“電路理論基礎”課程作為研究對象，歷時一學期，以保證采集的數據能夠反映教學模式創新的長期效果。其實踐過程主要包含以下幾個階段。

準備階段對參與課程的教師進行Multisim軟件使用的培訓，確保他們能夠熟練掌握軟件的各項功能并能夠將其有效地融入教學。同時，對課程內容進行重新設計，將Multisim軟件的使用與課程理論教學相結合，設計一系列基于Multisim軟件的實踐任務。

實施階段主要體現在課堂上，教師首先通過講解和演示，向學生介紹Multisim軟件的基本操作和電路設計原理。然后，要求學生在軟件中設計一個簡單的電路，進行模擬測試，記錄仿真結果并在課堂上進行展示和討論。此外，教師還設計了一些更具挑戰性的項目，如電路故障診斷和性能優化，鼓勵學生利用Multisim軟件進行探索和創新。

在反饋與評估階段，教師將組織學生自評和同學互評，教師則會參考學生每個項目的仿真結果對學生的課堂表現進行評估并提供及時的反饋和指導。在每個階段性項目結束時，讓學生分享他們的學習體驗和收獲并對課程提出建議。教師會根據學生的課堂反饋和自己的教學體驗，對教學模式進行反思和改進，以期在下一次的教學中取得更好的效果。在這些教學過程中，學生不僅能夠掌握Multisim軟件的使用技能，還能夠將理論知識與實踐操作相結合，提高電路設計能力，培養了創新思維。同時，教師依據學生的反饋與學習成效，持續對教學方法進行優化與調整，進而提升教學品質。

在經過一學期的教學后，教師采用問卷調查、訪談和成績分析的方式來收集和分析相關的教學數據進行效果評估［9］。在設計問卷時，主要關注學生對課程內容的滿意程度、對教學策略的意見、使用Multisim軟件的感受以及對自身學習成效的評價。分數采用李克特量表［10］進行評分，范圍從1（非常不滿意）到5（非常滿意）。通過在線平臺發放問卷到筆者所授班級，確保了調查的便捷性和廣泛性，共收回問卷138份，其中無效問卷為7份，填寫問卷的學生涉及各個年級各個專業，保證了樣本的可靠性。通過對問卷數據的統計分析，發現學生對基于Multisim的教學模式普遍持積極態度。從問卷調查結果來看，學生對課程的總體滿意度為42分，有984%的學生對課程表示滿意，顯示學生對課程內容、授課方式等方面的滿意度較高。特別是對Multisim軟件的使用，學生的平均評分達到了45分，表明他們對這種互動式學習工具的高度認可。數據顯示，學生認為Multisim軟件極大地提高了他們對電路設計和分析的理解能力；軟件的直觀操作和仿真功能使得復雜的電路概念變得易于掌握。此外，學生也表示，通過Multisim軟件進行的實踐活動激發了學習興趣，提高了學習效率。

通過對參與課程的學生和教師進行半結構化訪談，以收集更深入的課程教學信息。教師普遍認為Multisim軟件的使用使得教學更加靈活，能夠根據學生的實際操作情況及時調整教學內容和方法。學生則表示，通過Multisim軟件進行的實踐活動增強了他們的學習動機并提高了學習成效。

在分值分析中，對學生在采用新教學模式前后的電路設計作業和考試成績進行分析比較，結果如圖2所示。數據顯示，使用前學生的成績大部分分布在60～69分，而使用Multisim軟件后，大部分學生成績分布在80～89分，學生的平均成績提高了15%，及格率更是從80%提升到了95%。這一顯著的成績提升證明了Multisim軟件在提高學生學習成效方面的有效性。

綜上所述，基于Multisim的高職“電路理論基礎”課程教學模式創新在激發學生學習動力、加強實踐操作能力以及促進知識理解方面取得了顯著效果。學生的高度參與和積極反饋證明了這種教學模式的有效性，為高職“電路理論基礎”教育提供了新的思路和方法。

4結語

本文對基于Multisim軟件的高職“電路理論基礎”課程互動教學模式創新進行了深入探討和實踐。通過問卷調查等一系列方式收集的數據表明，引入Multisim軟件顯著提升了學生的課堂參與度，同時加強了實際操作技巧和理論應用能力。學生對這種互動式學習工具給予了高度認可，認為Multisim使復雜的電路概念變得易于掌握，提高了學習成效。

實施過程中盡管遇到了一些挑戰，如學生對軟件的適應性、教師的準備工作量、教學設施的更新以及評估方式的調整，但這些問題都可以通過持續的培訓、資源投入和教學方法的改進來解決。總體而言，基于Multisim的“電路理論基礎”課程教學模式創新對提升教學質量和學生的學習體驗具有顯著的積極影響，為高職“電路理論基礎”教育提供了新的思路和方法。

參考文獻

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［10］劉英霞.基于李克特量表的職教高考內容改革現狀調研與優化對策［J］.山東開放大學學報，2024（1）：4-8.

（編輯王雪芬）