《电路分析基础》中的课程设计

钟洪声，汪 玲，王明珍，李廷军，崔红玲，吴义华

(电子科技大学 电子工程学院，成都 611731)

《电路分析基础》课程是电子信息类专业学生的专业基础课，称为电子信息工程专业学生的入门课程。对于电子技术专业学生后续学习起着重要的基础作用。随着电子技术本身的发展和工程设计理念的进步，《电路分析基础》课程的改革显得十分紧迫。

1 课程特点

《电路分析基础》课程核心是介绍各种分析方法，基本定理，基本概念。在满足集总假设条件下［1－3］，电路模型简化，对于线性非时变电路，利用线性方程组或者线性微分方程组为基本分析工具，围绕电路模型(也是数学模型)展开分析方法的演绎，可推演出多种分析方法。课程的工程概念显得比较淡，数学分析和推理更浓，与模拟电路课程比较，展开课程设计项目的深度不足。所以多数大学没有在这门课程中安排课程设计教学内容。

电子科学与技术具有很强工程应用性［4］，反映在《电路分析基础》课程中也出现工程性问题，这些问题对于初学者容易来说导致理解的困惑。比如，教材中对于某些输入电压，不自觉地称其为输入信号，初学者还没有建立信号与电压电流之间的必然联系。

《电路分析基础》课程是电子信息技术入门课，既有理论性，又有工程性。对于目前工科学生，在本门课程之前，主要学习的是纯理论知识，很少接触工程问题，因此，学习方法和思维模式需要一个转换过程。如何才能加快学生的适应过程，我们认为，加强实验和实践训练是一种比较好的方式，有利于学生对知识内容的理解。其实，这个道理很简单，也容易理解，但是在实际教学过程中并不是容易的事情。原因可能是在电子信息类专业课程体系设计时，往往比较重视完整的电路实验题目，例如放大器、滤波器等。对于电路基础部分的实验训练不重视，例如变压器、电容、电感的特性等。在削减课时的压力下，基础内容更容易被删除。

2 课程设计的思考与安排

随着现代电子信息技术发展，特别是计算机的发展，对电子信息工程专业的教学方式也产生深刻的影响，对本课程的影响也很大。例如，计算机带来了分析计算的革命，任何复杂的电路，计算机能够很快完成分析计算。本课程传统教学中花费很多精力介绍的各种分析方法和技巧已不再重要，而我们的思维还没有完全转换过来，仍然将课程的重点放在解题方法和技巧上，势必影响课程教学效率，所以改革是必要的。

在《电路分析基础》课程中引入计算机分析计算的方法，具有重要的意义。对于初学者不一定要求熟悉掌握计算机仿真软件，但是必须了解这个有用的工具，一方面提升学生的认识水平，另一方面开始熟悉现代电路分析仿真的主流方法。

电子科技大学电子工程学院《电路分析基础》课程中设计了3个课程项目:计算机辅助分析训练;电源设计制作;波形发生器设计与制作。

(1)课程设计的第1个题目就是利用计算机完成电路的分析仿真，要求学生掌握一种计算机电路仿真软件。先提供比较简单的程序，例如EWB工具，这种软件虽然功能不强，但是对于计算机性能要求低，对于初学者来说，已经足够了。教师在讲解几种传统的分析方法之后，就安排课外作业，要求学生利用计算机仿真完成这个作业，并按时提交，教师点评学生的完成情况。计算机仿真分析中，已经开始考虑工程性问题。例如，计算机仿真结果与数学分析可能出现很小的差距，数字结果略有误差，教师在点评中，可以专门讨论这些问题。

(2)计算机只是一个分析计算工具，对电路的理解还需要适当引入工程实践训练。为了尽快让学生接触电路实验，本课程的第2个课程设计考虑完成一个实用电路。课程介绍变压器和电容等元件之后，学生初步了解变压器、电容、二极管等元件基本特性，安排设计完成一个线性稳压电源，主要要求和技术指标，输入220V/50Hz，输出5V/DC，功率5W。

由于初学者，先不要求具体掌握线性三端稳压器(7805)的内部工作原理，只要求了解其性能和技术指标，能够知道如何应用。这个课程设计的主要目的，一方面训练学生的实践动手能力，另一方面尽早让学生建立一定的工程概念。

(3)在课程介绍了运算放大器之后。再安排第3个课程设计。利用运算放大器，设计一个简单的波形产生电路。第2个课程设计完成的5 V电源正好可以用上。波形频率利用一个简单的RC电路参数确定，与课程中的一阶电路相关，可以增强对课程中知识点的理解。

在一门基础课程中加入3个课程设计，丰富了教学内容。其电源和运算放大器电路，启发学生动手的兴趣，制作的实验样品能够被保留，并在以后的实践活动中利用。同时，教学学时数不增加，课程设计课外完成，适当压缩一些传统分析方法的介绍。

3 课程设计实践经验总结

从2006年开始，我们就在《电路分析基础》课程中安排了课程设计计划，坚持执行这个教学计划，并按平时成绩的方式，计入学生的总成绩。

这种课程教学改革是否有效呢?由于课程设计只是在原课程教学中添加部分教学环节，改革幅度小，不容易对比出明显的差异，教学效果的评估也是个比较难的问题，但是本课程教学的效果还是从不同的层面表现出来。例如，可以从学生对电路分析基础课程组老师的喜爱程度，间接反映出本课程的教学效果。2012年，电子科技大学学生会组织“我最喜爱老师活动”中，全校有上千名不同课程的教师，《电路分析基础》课程组老师有5人进入前30名，3人进入前10名。

本课程设计安排，不仅丰富了教学内容和方式，还激发学生的工程实践的兴趣，为后续课程学习和工程实践训练奠定了一定基础。

多年的实践，本课程设计的工作也还存在些不足。例如，部分教师不愿意配合执行，课程设计写入教学大纲，但是没有写明设计的具体内容，主要考虑具体执行由各任课教师掌握，不搞一刀切。由于我校每年修这门课程的学生人数在4 000人以上，授课教师近30人，且来自不同的学院，课程教学必须执行统一教学大纲，知识点的要求很具体，而课程设计部分没有具体要求，给任课教师更大的选择空间，有利于教师的个性发挥。因此，课程设计的执行情况差异很大，不少教师选择很好的课程设计项目，也有部分教师选择比较简单的方式。

从学生方面看，部分学生积极性不高。不少学生还习惯读书、做题、考试的学习方式，认为课程设计对考试分数的贡献不大(一般只占总成绩的5)。加之设计分小组完成，有兴趣的学生会主动承担更多的任务，不少同学会自己放弃训练的机会。

从管理方面看，课程设计带来教学成本增加，不仅是教师增加了教学指导工作量，工具和元器件也产生一定费用。前些年，学校教务处采取统一采购，学生租借的方式，但是四年后，等学生还回时损耗很大，没有价值。近2年来，学校教务处经费增加了，统一为全校所有工科学生免费发放一套工具以及实验用元器件。我校大学生人手一个工具箱，已经成为学校的一道风景线。

4 电路基础课程改革思考

课程设计其实只是教学改革的一小步，整个课程体系的改革趋势已经摆在我们面前。

电子技术的进步，反过来不断促使教学内容和方式的改革。传统分析方法的确失去价值，尽快适应新方法势在必行。有专家提出取消《电路分析基础》课程或者合并到《模拟电路》课程之中，美国MIT大学的核心课程《电路与电子学》，2006年开始，整合了《电路分析基础》《模拟电路》和《数字电路》的核心内容。

面对这种巨大的变革，我们能否适应，这是个很大的问题。我们也在思考这个问题，并探索尝试必要的改革方式。今天的课程设计正是基于这种考虑，在课程组的范围内先行尝试。国外教学过程中，也大量加入课程设计内容。以MIT为例，《电路与电子学》课程中安排了4个实验项目。

国外先进大学的经验我们是很难学习到的，例如，其管理模式，教师的讲授是线条型的，不详细讲解，要求学生自学，一般按1∶6的时间配置(即教师讲解1小时，学生课后复习6小时)，这个在国内很难达到。另外，国外实验课题或者作业，学生按自己的时间预约进入实验室，自己完成，请实验室指导教师签字认可。实验室采用开放模式，没有统一的实验任务要求讲解，也没有专门的测试设备应用讲解。学生能够在没有监督的情况下，主动完成各项教学任务。如果没有完成，无法获得该课程学分。

直接引入国外的教材和教学方式，不仅我们的教师难以适应，我们的学生也很难适应。因此我们选择渐进式的改革方式。先在课程教学中引入课程设计，作为改革的一个有益尝试。

5 结束语

课程设计在国外是一种很普遍的教学方式，在国内，特别是在基础理论教学中，还是很少长期坚持的。多年来，课程组始终坚持在理论教学同时执行教学大纲的课程设计计划。取得比较明显的教学效果。持续不断地提升了学生的工程实践兴趣。

近几年来，持续不断地坚持课程设计以及各种形式的实践教学改革［5－9］，取得了比较突出的成绩。例如，在全国大学生电子设计大赛中，我们学校连续4届(2005年－2011年)获得好成绩，国家奖(一、二等)总数，1届排名第二名;3届排名第一。在其他形式电子设计比赛中也取得优异成绩。这种大面积的好成绩，尽管不是《电路分析基础》一门课程的功效，但是基础课程的推动作用，是不可忽略的。

［1］胡翔骏.电路分析［M］.第2版.北京:高等教育出版社，2007.

［2］William H Hayt， Jack E Kemmerly， Steven M Durbin.Engineering Circuit Analysis［M］.北京:电子工业出版社，2002.

［3］李翰荪.电路分析基础［M］.第3版.北京:高等教育出版社，1993.

［4］钟洪声，崔红玲.工程电路分析基础［M］.北京:科学出版社，2007.

［5］钟洪声.实验在电路理论教学中的重要意义［J］.武汉大学学报:理学版，2012，58(2):194－196.

［6］钟洪声.电子信息专业创新人才培养的探索与建设［J］.云南大学学报:自然科学版，2011，33(1):355－357.

［7］钟洪声.电子类专业创新人才培养体系的建设［C］.2008年全国高等学校电子信息科学与工程类专业教学协作会议论文集.北京:邮电大学出版社，2008.

［8］钟洪声.鼓励大学生参加科研活动［C］.2007年全国高等学校电子信息科学与工程类专业教学协作会议论文集.北京:电子工业出版社2007.

［9］钟洪声.国家级电子实验示范中心建设的探索与实践《电子信息实验教学改革与探索》［M］.成都:电子科技大学出版社，2006:38－41.