張濤

1.本課題的目前情況和最新發(fā)展趨勢(shì)：

（1）高職《電路分析》課程基本情況分析

《電路分析》課程是電氣信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程，其主要任務(wù)是討論線(xiàn)性，非時(shí)變，集中參數(shù)電路的基本理論和分析方法，掌握電路的基本概念，基本原理，提高分析能力，是后續(xù)課程的基礎(chǔ)。

盡管高職教育進(jìn)行了各種層面與各種形式的改革，但《電路分析》課程作為整個(gè)電氣信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程，其講授內(nèi)容與講授方式基本沒(méi)有發(fā)生太大的改變。與此同時(shí)，近年來(lái)隨著各類(lèi)各級(jí)高校招生規(guī)模的擴(kuò)大以及高考生源的連年下降，使得當(dāng)前很多高職院校的入取分?jǐn)?shù)線(xiàn)直線(xiàn)下滑，以至于高考兩百分的學(xué)生也能夠有機(jī)會(huì)參與到高等教育之中。一方面體現(xiàn)了我國(guó)當(dāng)前高等教育的普及化程度逐年提高，能夠?qū)φw國(guó)民受教育程度進(jìn)行提升;另一方面也出現(xiàn)了一些比較嚴(yán)峻的問(wèn)題，特別是理工科相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教師在授課過(guò)程中會(huì)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于高中知識(shí)沒(méi)有掌握的學(xué)生來(lái)說(shuō)，一下進(jìn)入到《電路分析》這一類(lèi)的課程之中，學(xué)生會(huì)出現(xiàn)很大的厭學(xué)情緒，特別是對(duì)于高中階段讀文科的同學(xué)來(lái)說(shuō)，更是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

在這樣的情況之下，如何能夠在不減少教學(xué)內(nèi)容、不降低教學(xué)要求的基礎(chǔ)上讓學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容能夠產(chǎn)生較大的興趣，從而完成整個(gè)教學(xué)計(jì)劃與內(nèi)容成為廣大高職教育工作者所迫切需要解決的一個(gè)問(wèn)題。

（2）虛擬仿真仿真技術(shù)在《電路分析》課程中的應(yīng)用現(xiàn)狀

在電路仿真中常用的軟件有：Multisim、EWB、PSPice、Proteus等。這些工具軟件都有較強(qiáng)的功能，很多軟件都可以進(jìn)行電路設(shè)計(jì)與仿真，同時(shí)可以進(jìn)行PCB自動(dòng)布局布線(xiàn)，可輸出多種網(wǎng)表文件有第三方軟件接口，各種軟件各具優(yōu)缺點(diǎn)。

·Multisim

MUltisim軟件是適用于電路仿真與設(shè)計(jì)的EDA工具軟件，該軟件的計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器技術(shù)可以很好解決理論教學(xué)與實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)的問(wèn)題。

·EWB

Electronic Workbench簡(jiǎn)稱(chēng)EWB，專(zhuān)用于電子電路仿真的“虛擬電子實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”軟件工具。該軟件可以對(duì)各種電路進(jìn)行仿真。EWB軟件對(duì)電路的輸入采用原理圖輸入方式;軟件提供的虛擬儀器與實(shí)際儀器外形及其操作基本一致。

·Pspice

PSpice可以繪制非電氣性質(zhì)的圖元，可以通過(guò)輸人VHDL程序來(lái)代替繪制原理（Multisim只是可以在原理圖中用VHDL器件），在原理圖中可以添加網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，且網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)可以直接代替節(jié)點(diǎn)編號(hào)用于仿真，原理圖繪制完成后可以進(jìn)行DRC（設(shè)計(jì)規(guī)則檢查），可以產(chǎn)生元器件之間互連關(guān)系的報(bào)表，可以對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行優(yōu)化程序設(shè)計(jì)。

·Proteus

Proteus ISI是英國(guó)Labcenter公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析（SPICE）各種模擬器件和集成電路。

以上的幾種軟件都有課程講授過(guò)程中有所應(yīng)用，并將軟件的使用融入到課程教材的內(nèi)容之中，在《電路分析》課程的教學(xué)過(guò)程中起到了一定的作用，特別是在實(shí)訓(xùn)課程中解決了實(shí)訓(xùn)資源不充足的問(wèn)題，為學(xué)生對(duì)本門(mén)課程的學(xué)習(xí)提供了良好的平臺(tái)。

除此之外，北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育技術(shù)研究所開(kāi)發(fā)研制的“虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系列（OWVlab）”中的“電路分析課程虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)”針對(duì)各類(lèi)大中專(zhuān)院?！峨娐坊A(chǔ)》、《電工原理》實(shí)驗(yàn)課程配套開(kāi)發(fā)的可在網(wǎng)上開(kāi)展的虛擬實(shí)驗(yàn)課程，課程模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)中用到的器材和設(shè)備，提供與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相似的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

（3）當(dāng)前研究現(xiàn)狀與本課題研究的目標(biāo)的區(qū)別

首先，當(dāng)前虛擬仿真技術(shù)與平臺(tái)在《電路分析》課程中更多的是應(yīng)用于虛擬實(shí)訓(xùn)與電路設(shè)計(jì)的相關(guān)課程模塊當(dāng)中。

其次，當(dāng)前使用的仿真軟件往往功能都比較強(qiáng)大，與之相對(duì)應(yīng)的就是軟件的學(xué)習(xí)過(guò)程較為復(fù)雜;學(xué)生要想掌握其中某一種軟件的使用，都需要較長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，特別是對(duì)于大一新生，無(wú)論是計(jì)算機(jī)的操作能力還是應(yīng)用軟件的學(xué)習(xí)能力都有所欠缺。

另外，對(duì)于非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的同學(xué)來(lái)說(shuō)特別是大一的新生，個(gè)人擁有計(jì)算機(jī)的比例還是比較低，僅僅依靠上課時(shí)間的練習(xí)與使用很難使學(xué)生較好的掌握軟件的使用方法并完成一定學(xué)習(xí)任務(wù)。

為此，本課題將主要針對(duì)以上所提出的幾方面的問(wèn)題進(jìn)行較為系統(tǒng)的研究與分析，并做出初步的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。

2.本課題研究的目的、意義：

針對(duì)當(dāng)前高職教育中所遇到的各種現(xiàn)狀與問(wèn)題，對(duì)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法進(jìn)行適當(dāng)?shù)母母?，從而更好的滿(mǎn)足高職教育的要求，為后續(xù)課程奠定較為扎實(shí)的基礎(chǔ)。

（1）在培養(yǎng)學(xué)生電路知識(shí)與計(jì)算能力的基礎(chǔ)上，更加重視學(xué)生的動(dòng)手能力與觀(guān)察能力，將原來(lái)的分析電路與計(jì)算電路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為搭建電路與觀(guān)察電路數(shù)據(jù)，降低本課程對(duì)學(xué)生的高中物理與數(shù)學(xué)知識(shí)的要求。

（2）選擇一種更加容易上手且跨平臺(tái)使用的虛擬仿真平臺(tái)，使得學(xué)生能夠比較容易掌握軟件的使用方法，而且不用局限于計(jì)算機(jī)平臺(tái)，從而讓學(xué)生能夠在課上與課下都能進(jìn)行學(xué)習(xí)與練習(xí)。

（3）為學(xué)生將來(lái)進(jìn)行復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)奠定一定的軟件使用經(jīng)驗(yàn)與EDA的基本設(shè)計(jì)方法。

通過(guò)本課題的研究與實(shí)施，使得當(dāng)前學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀進(jìn)行一定改善與提高，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，為相應(yīng)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定較為扎實(shí)的基礎(chǔ)，從而提升學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)與專(zhuān)業(yè)技能，提高學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

3.具體的研究?jī)?nèi)容和重點(diǎn)解決的關(guān)鍵問(wèn)題：

（1）研究?jī)?nèi)容

·根據(jù)課題的研究需要與課程的建設(shè)需要，從眾多的電路虛擬仿真軟件中選取較為合適的一種軟件平臺(tái)，擬采用基于安卓平臺(tái)的《仿真電路模擬器（Droid Tesla Pro）》軟件。

·對(duì)原有課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)，以所選定的虛擬仿真平臺(tái)為載體，將盡量多的課程內(nèi)容移植到該平臺(tái)之上。

·對(duì)于該平臺(tái)無(wú)法仿真的一些個(gè)別知識(shí)與內(nèi)容，通過(guò)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用一些較為簡(jiǎn)便易用仿真演示軟件，從而達(dá)到提高教育效果的目的。

·開(kāi)發(fā)與本課程相配套的一系列資源，包括相關(guān)的教案、教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)資源、網(wǎng)絡(luò)資源等。

（2）重點(diǎn)解決的問(wèn)題

·構(gòu)建合理的課程體系，使虛擬仿真平臺(tái)與課程體系相適應(yīng)。

·開(kāi)發(fā)配套的教學(xué)材料，使學(xué)生能夠通過(guò)各種途徑進(jìn)行課堂學(xué)習(xí)與課后自學(xué)。

4.課題的特色和創(chuàng)新之處：

本課題從教學(xué)內(nèi)容的確定，到教學(xué)手段的選取以及教學(xué)方法的使用都將進(jìn)行一定程度的改革。

（1）從教學(xué)內(nèi)容來(lái)說(shuō)，在原有課程體系基礎(chǔ)上針對(duì)高職學(xué)生的學(xué)習(xí)能力與基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況，適當(dāng)補(bǔ)充一些基礎(chǔ)性的知識(shí)與內(nèi)容;同時(shí)針對(duì)后續(xù)課程的需要，調(diào)整一些現(xiàn)有課程知識(shí)內(nèi)容的體系與難易程度。

（2）從教學(xué)手段來(lái)說(shuō)，將原來(lái)更多的關(guān)注學(xué)生對(duì)電路的分析與計(jì)算能力培養(yǎng)，過(guò)渡到對(duì)學(xué)生使用軟件進(jìn)行電路的搭建與觀(guān)察的能力。

本課題擬采用的《仿真電路模擬器（Droid Tesla Pro）》虛擬仿真平臺(tái)基于安卓系統(tǒng)，當(dāng)前智能手機(jī)廣泛普及，特別是對(duì)于年輕的大學(xué)生幾乎做到了人手一部，通過(guò)使用本平臺(tái)能夠使學(xué)生充分利用自己的手機(jī)，在課上與課下都能夠進(jìn)行練習(xí)與使用，同時(shí)還避免了因?yàn)闆](méi)有電腦而無(wú)法進(jìn)行訓(xùn)練的問(wèn)題。