《电路分析基础》教学内容改革与实践

汪 玲，钟洪声

(电子科技大学 电子工程学院，成都 611731)

《电路分析基础》［1－4］是学习电子技术专业大学生必修的专业基础课，是电路理论的入门课程。通过本课程的学习使学生掌握电路的基本理论、分析电路的基本方法，为后续课程准备必要的电路知识。

《电路分析基础》的教学内容是电磁学的一部分，随着电子技术的发展，电子电路广泛应用，其相关知识逐步独立形成电工学。通过对电路模型的抽象和提取，建立相对简化的数学模型，有利于学生快速掌握电路分析的基本方法，作题容易和计算方便。但是，由于当今的大学生长期接受数学思维模式训练，很少参加工程训练，对数学模型与工程实际的对应关系不了解，难以真正理解电路的基本概念，难利用理论知识解决实际应用问题。

为此，针对《电路分析基础》教程中的基本理论和基本分析方法，本文探讨相关教学内容的改革，使得学生在了解基本理论、基本方法的同时，深入理解基本理论的内在涵义;能够熟练应用基本理论分析日常电路现象，并指导有探索意义的电路设计。本文所涉及的教学内容改革包括基础理论教学内容与方式的改革、考核内容与形式的改革。

1 教学内容的更新

1.1 课程内容延展性教学

高等教育的目的是要求学生除了基本能力和素质的提升外，还要有专业知识的有效获取:理解知识的基本概念，掌握基本的分析计算方法，了解各知识间的相互关联，并具有一定的推理能力。为此，针对电路分析基础的关键理论，在介绍概念的同时，增加与其他工程概念的相互联系或类似性介绍。

例如，为增强学生对理想电压源和电流源的概念理解，引入了理想电压源与重力做功、理想电流源与液压泵工作原理的类比［5］。高中物理力学中有重力势能的概念:物体由于被举高而具有重力势能，当物体水平位置发生改变时这种势能能够转化为动能。而理想电压源在电路中具有重力做功类似的作用:改变电路中的电势能，产生电荷移动，并将电压源中的势能转换为电功率。对于电流源概念的理解，引入液压泵进行类比:液压系统中的液压泵，利用内置机械系统将机械能转换为液体压力能，使得液体在储液箱与液压系统中来回泵取，所产生的体积流量为单位时间通过流断面的流体体积，即γ=dq/dt，在概念定义上与电流的定义完全类似;同时，液压泵一旦选定，其体积流量确定，与外加动力系统没有关联，理想电流源的特性也完全类似。这样，利用学生已有的物理知识和形象类比，加强了学生对理想电压源和电流源概念的理解。

1.2 理论与实践相结合教学

在介绍理想元件基本概念的同时，也注重概念与实际工程应用的关联与区别。例如，对于学生熟悉的电阻元件，由于高中物理已经学习过欧姆定律，电路分析基础课程又再次介绍，学生听了难免乏味，因此增加在实际工程应用中如何合理选择电阻元件的内容［2］，引入电阻功率比的概念:由已知电阻功率比Pr和电源电压U，确定实际工程可选用的最小电阻值R，即U2/R≤Pr，R≥U2/Pr。电阻功率比确定了电阻实际工作范围。另外，增加应用于诸如扭矩、压力传感器的电阻应变片知识介绍，加强学生对电阻的微观认识，鼓励学生自己动手制作、搭建具有个性的简单应用电阻电路，这样既有助于加深学生对基本概念的理解，又能提高学生自己动手实践的能力，提高学习兴趣，开发创新能力。对于一些常见物理现象如氖灯的闪烁、照相机闪光灯、汽车点火［6］，应用动态元件基本理论知识进行解答，激发学生对物理现象的观察和基本理论的理解，提高学习兴趣。

1.3 课程设计驱动教学

根据教学需要和学生学习的实际进展情况，有计划、有目的地拟定一些分析和设计题目，作为任务提供给学生。让学生通过仔细阅读教材，查阅各种文献资料来解决问题。通过各种电路小制作，因势利导，鼓励学生参加电子科技竞赛活动。

课程设计具有以下特点:(1)从题目结构形式看，打破了传统模式，具有开放性和探索价值，富有挑战性，有利于学生创新能力的培养;(2)从解答过程和解题策略看，具有发散性、探究性、多样性、层次性、发展性和创新性。课程设计不再拘泥于运用书中软件求解复杂电路或简单功能电路的设计。鼓励教师构思布置多样化的设计题目，如电路设计、工程实践中现象的分析、实验设计等。学生可用不同的方式实现，如原理设计、软件仿真、电路制作;学生可组队完成设计题目，也可独立完成。其目的是为了提高学生的兴趣，增强学生学习的主动性，培养学生的创新意识。

2 教学方式的改革

2.1 启发式互动教学法

教学形式与教学方法在整个教学过程中是非常重要的环节，对保证课程的教学质量至关重要。课程组教师在课程教学中各显其能，各有特色，使用的教学手段也不拘一格，形式不一，从视觉、听觉、思维和动手等多方面充分调动学生学习的积极性和主动性。

充分运用学生已有的基础，教师引导学生提出问题，激发学生的好奇心，扩展学生的思维空间，发挥联想延伸。充分尊重学生的主体地位，激发学生的自主学习精神，形成互动式、讨论式的教学方法。在习题讨论课时运用这种教学方法有上佳的教学效果。习题讨论课有两个目的:一是巩固复习前面所讲述的基本概念，综合运用这些概念解决某个有一定难度的具体问题，对作业中出现的一些共同问题给予反馈;二是在原有的概念上引申(可能超出教材讲述的内容)值得学生思考的问题。如习题课时，提出一个概念综合运用、有一定难度的问题，让甲同学讲它的求解思路，让乙同学再对甲同学的求解思路进行评述，其他同学各抒己见展开讨论，最后老师点评，哪位同学的思路好，好在什么地方，哪位同学的求解思路是错误的，错在什么地方，老师再用最好的一种方法作求解示范［7］。经过互动讨论，同学的印象深刻，一致反映这种教学效果好。

2.2 现场仿真教学

将现代教育技术和传统教学手段有机结合，理论教学与实践教学紧密结合，集中讲解环节和双向互动环节结合，遵循研究型教学方法的主体性原则，在教学过程中运用计算机辅助技术、实验模拟仿真等手段，不断深化学生对基础理论的理解和提高学习兴趣［8］。充分利用学校电子影像中心的设备和技术平台，将教学实验演示通过摄像头直接回放到大屏幕上，让学生直接观看实验演示的细节。

对于有些难以理解的物理现象，利用仿真工具，如课程组教师自主研发的仿真求解电路软件、Matlab、PSpice等，在课堂上直接演示概念和物理过程(如二阶电路的三种暂态响应波形)，形象、真实，深受同学们欢迎。对于一些简单的工程现象，辅以课堂实验或录像，增强学生对工程实践的感性认识，引导学生运用理论知识分析实际问题。现场实验、现场解说，促进学生对理论知识的理解。

3 考核形式的改革

学生经过一学期的学习，由于存在个体的差异，对于知识的掌握各有不同。学习努力的学生，其知识和能力会有较大的提升;而学习不用功的学生，其知识和能力提升有限。因此，对学生学习的测试是必要的。而传统的应试方式已经很难判断学生对所学知识的理解能力。因此，迫切需要对现有的考试模式进行改革，更新考试观念，改变应试教育方法，使得考试真正成为检验学生的知识与技能是否达到了本门课程标准的手段，重点考查学生对基础知识和基本技能的掌握，为后续课程的学习做准备。

鉴于以上分析，由于考试的方式一时很难改变，我们尝试对考试内容作一定的变化，重点考查学生对知识的理解能力和对问题的应对方法。

3.1 重知识的理解

增加概念类题目，且与简单的计算题融合。要求学生在计算之前，先回答一个与计算相关的概念问题，然后再进行计算。阅卷评分机制要求，如果仅计算正确，回答不正确，该题不能得满分。

例如有原题:“已知电路，求时间常数τ”，修改后为:“请问什么是一阶电路?其时间常数如何定义?已知电路，求时间常数τ”。

这样，将概念与应用紧密结合，让学生在掌握计算方法之余，深刻理解其中包含的本质涵义，真正掌握基本概念。

3.2 重分析方法的掌握

将计算过程与分析过程融合。要求学生先对习题要求和内容分析清楚，然后再进行计算。同样，阅卷评分机制要求，如果仅计算正确，分析表达不清楚，该题仍不能得满分。

例如有原题［9］:“某单口网络N，当端口接2 W的负载时，输出电压u0=12 V;若负载开路，则u0=15 V。问负载电阻RL为多少时，可获得最大功率?最大功率是多少?

”修改后增加分析内容:“线性含源单口网络有何特性?如果是非线性含源单口网络，是否可以用相同方法获得等效电路?为什么?”这样，通过对电路特性的分析，加深学生对电路基本特性的理解，同时将概念进行延伸，激发学生的思考能力和推理能力。

整套试题在计算量上适当降低要求，计算结果不正确，只要方法正确，可以得到大部分分数。但如果概念不清晰、问题理解不透彻，也很难得到高分。与以往的只要求学生解析出一个结果就可以得到满分的试题相比，强调了概念的理解和分析方法的掌握，同时也促进学生对应试型学习方法的改进，真正做到学以致用，提升个人综合素质。

4 结束语

《电路分析基础》是电子信息类学生的专业基础课，是学生的专业入门课程，其学习的质量对后续课程的学习有很大的影响。本课程为大一学生开设，学生还没有完全适应大学学习生活，对电子技术的认识还处于初级阶段，往往出现学习的动力不足问题。因此，在教学过程中，注重基本理论，强调分析与实验技能的训练，引进计算机分析工具，补充实验教学演示等措施，以教师为主导、学生为主体的教学方式，更有助于学生对所学内容产生浓厚的兴趣，激发、唤醒学生的情感以及内在的求知欲、好奇心，使学生主动地学习知识，获得能力。

［1］胡翔骏.电路分析［M］.第2版.北京:高等教育出版社，2007.

［2］H.Hayt William，E.Kemmerly Jack，M.Durbin Steven.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］K.Alexander Charles，N.O.Sadiku Matthew.电路基础［M］.刘亮，倪国强，译.北京:电子工业出版社，2003.

［6］K.Alexander Charles，N.O.Sadiku Matthew.Fundamentals of Electric Circuits［M］.(英文原版).北京:清华大学出版社，2000.

［7］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.

［8］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.

［9］汪玲，钟洪声.电子科技大学二零一零至二零一一学年第二学期电路分析期中考试试卷［DB］.2011.