電路分析教育環(huán)境的改善

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電路分析課程是高等院校各電類專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課，是研究電路理論的入門課程，具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。隨著現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的教學(xué)方式已經(jīng)落伍，特別是在高校擴(kuò)大招生規(guī)模后，更凸現(xiàn)其局限性。為了能夠與時俱進(jìn)，我們對教學(xué)模式進(jìn)行了一些探索與改革，希望能夠調(diào)動起學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，提高教學(xué)效果。Multisim軟件應(yīng)用到電路分析課程的教學(xué)實(shí)踐后，使得理論課更加生動，實(shí)驗(yàn)課也更加靈活，這樣電路分析課程的教學(xué)環(huán)境得到了不少改善。

1、傳統(tǒng)電路分析課程存在的問題

第一，就電類專業(yè)來說，屬于門類比較多的專業(yè)，不管是綜合性大學(xué)，還是一般?？拼髮W(xué)都有開設(shè)；但在有些學(xué)校，這類專業(yè)并不十分受重視。例如，在醫(yī)學(xué)院校開設(shè)的醫(yī)學(xué)信息專業(yè)，也可歸類到電類專業(yè)，但在醫(yī)學(xué)院校就是屬于小且偏的專業(yè)。從學(xué)校來說，對專業(yè)的投入相對就少，教學(xué)形式和實(shí)驗(yàn)手段都比較陳舊，很難調(diào)動學(xué)生的積極性。

第二，從實(shí)驗(yàn)采用的具體方式來看，采用的多是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)形式。根據(jù)儀器儀表的工作原理，或是某個電路定理；再按照實(shí)驗(yàn)的操作步驟，連接實(shí)驗(yàn)箱或者實(shí)驗(yàn)板，最后進(jìn)行測量就可以了。這種實(shí)驗(yàn)方式，學(xué)生沒有處于主動思考的地位，不利于培養(yǎng)學(xué)生的思考和創(chuàng)新能力，從而也沖淡了學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的興趣。

第三，隨著近年來高校招生規(guī)模逐年擴(kuò)大，存在學(xué)校實(shí)驗(yàn)場地緊張、實(shí)驗(yàn)設(shè)備落后、耗材缺乏等困難，很難滿足學(xué)生人數(shù)的增長對實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出的要求。要滿足單人單桌單組的要求幾乎是不可能的。而多人一組很難使每個同學(xué)都能夠積極地參與實(shí)驗(yàn)。第四，學(xué)生人數(shù)的大幅增加，導(dǎo)致指導(dǎo)老師的工作量大幅增加，使得負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的老師分身乏術(shù)，沒有更多的精力投入科研和創(chuàng)新當(dāng)中。

2、Multisim軟件的基本特點(diǎn)[1]

Multislm是一種應(yīng)用廣泛的電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)軟件，是由加拿大IIT公司推出的電子線路仿真軟件EWB的升級版，目前Multisim軟件的最新版本為Multisim11，本文的工作是基于Multisim10.0來完成的。(1)采用直觀的電路圖輸入方式。從軟件界面上我們可以直觀地選取電路圖需要的元件。(2)具有豐富的元件庫。按照邏輯關(guān)系可分為17個元件箱，并且還在不斷升級中。元件箱內(nèi)有大量元件模型。并且，用戶還可以根據(jù)需要編輯或創(chuàng)建一些新的元件。(3)擁有方便快捷的虛擬儀器。Multisim軟件中帶有各種用于電路測試的儀器，這些儀器都很直觀，并且可以多臺儀器同時調(diào)用。(4)提供多種分析方法。Multisim軟件上有18種常用的電路仿真分析方法，這些分析方法都是利用仿真產(chǎn)生的數(shù)據(jù)去執(zhí)行要做的分析。

將Multisim軟件安裝在電腦上后，我們就可以開展電路分析仿真實(shí)驗(yàn)。老師可以將搭建好的電路帶到課堂上調(diào)試分析，學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)室做相應(yīng)的仿真實(shí)驗(yàn)，甚至可以在課外自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。相對于傳統(tǒng)的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)，更具靈活性。除此以外，可以提高學(xué)生提出問題、分析問題和解決實(shí)際問題的能力。在完成基本學(xué)習(xí)任務(wù)后，學(xué)生還可以選擇一些設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，滿足了不同層次學(xué)生的需要。

3、仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)用實(shí)例

以戴維南定理為例[2]：一個含獨(dú)立電源的線性電阻單口網(wǎng)絡(luò)，從端口特性來看，可以等效為一個電壓源和電阻串聯(lián)的單口網(wǎng)絡(luò)，電壓源的電壓等于單口網(wǎng)絡(luò)在負(fù)載開路時的電壓UOC，R0是單口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)全部獨(dú)立源等于零（理想電壓源短路，理想電流源開路）時所得單口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻?，F(xiàn)在，我們利用Multisim來驗(yàn)證戴維南定理，如圖1所示，將電路連接好[3]。點(diǎn)擊仿真開關(guān)開始仿真，可以從電壓表上直接讀示數(shù)Uab=90V,圖2所示；再通過按空格鍵，使單刀雙擲開關(guān)J1轉(zhuǎn)換到電流表上，讀出a,b兩端的電流為6A，圖3所示。根據(jù)戴維南定理，等效電阻可以等于電路的端口開路電壓和端口的短路電流的比值，即這樣就得到了戴維南等效電路，如圖4所示，結(jié)果與用戴維南定理求解所得一樣。

4、結(jié)束語

Multisim仿真技術(shù)應(yīng)用于電路分析課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)后,使得一些抽象的概念變得具體,加深了廣大學(xué)生對理論知識的理解和掌握。從教學(xué)效果來看,活躍了氣氛,調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣。另一方面,學(xué)生可以利用仿真軟件，在課堂之外進(jìn)行電路仿真、電路設(shè)計(jì),使用虛擬儀器等活動,拓寬了學(xué)生的知識面。