張濤

1.本課題的目前情況和最新發(fā)展趨勢：

（1）高職《電路分析》課程基本情況分析

《電路分析》課程是電氣信息類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，其主要任務(wù)是討論線性，非時變，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》課程作為整個電氣信息類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，其講授內(nèi)容與講授方式基本沒有發(fā)生太大的改變。與此同時，近年來隨著各類各級高校招生規(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)線直線下滑，以至于高考兩百分的學(xué)生也能夠有機(jī)會參與到高等教育之中。一方面體現(xiàn)了我國當(dāng)前高等教育的普及化程度逐年提高，能夠?qū)φw國民受教育程度進(jìn)行提升;另一方面也出現(xiàn)了一些比較嚴(yán)峻的問題，特別是理工科相關(guān)專業(yè)的教師在授課過程中會發(fā)現(xiàn)，對于高中知識沒有掌握的學(xué)生來說，一下進(jìn)入到《電路分析》這一類的課程之中，學(xué)生會出現(xiàn)很大的厭學(xué)情緒，特別是對于高中階段讀文科的同學(xué)來說，更是一個巨大的挑戰(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)生對所學(xué)內(nèi)容能夠產(chǎn)生較大的興趣，從而完成整個教學(xué)計劃與內(nèi)容成為廣大高職教育工作者所迫切需要解決的一個問題。

（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)計與仿真，同時可以進(jìn)行PCB自動布局布線，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)計的EDA工具軟件，該軟件的計算機(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)際動手實(shí)驗相脫節(jié)的問題。

·EWB

Electronic Workbench簡稱EWB，專用于電子電路仿真的“虛擬電子實(shí)驗平臺”軟件工具。該軟件可以對各種電路進(jìn)行仿真。EWB軟件對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，可以通過輸人VHDL程序來代替繪制原理（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，且網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識可以直接代替節(jié)點(diǎn)編號用于仿真，原理圖繪制完成后可以進(jìn)行DRC（設(shè)計規(guī)則檢查），可以產(chǎn)生元器件之間互連關(guān)系的報表，可以對設(shè)計的電路進(jìn)行優(yōu)化程序設(shè)計。

·Proteus

Proteus ISI是英國Labcenter公司開發(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)資源不充足的問題，為學(xué)生對本門課程的學(xué)習(xí)提供了良好的平臺。

除此之外，北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育技術(shù)研究所開發(fā)研制的“虛擬實(shí)驗教學(xué)系列（OWVlab）”中的“電路分析課程虛擬實(shí)驗教學(xué)系統(tǒng)”針對各類大中專院?！峨娐坊A(chǔ)》、《電工原理》實(shí)驗課程配套開發(fā)的可在網(wǎng)上開展的虛擬實(shí)驗課程，課程模擬真實(shí)實(shí)驗中用到的器材和設(shè)備，提供與真實(shí)實(shí)驗相似的實(shí)驗環(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，與之相對應(yīng)的就是軟件的學(xué)習(xí)過程較為復(fù)雜;學(xué)生要想掌握其中某一種軟件的使用，都需要較長的時間進(jìn)行學(xué)習(xí)，特別是對于大一新生，無論是計算機(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，對于非計算機(jī)專業(yè)的同學(xué)來說特別是大一的新生，個人擁有計算機(jī)的比例還是比較低，僅僅依靠上課時間的練習(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，本課題將主要針對以上所提出的幾方面的問題進(jìn)行較為系統(tǒng)的研究與分析，并做出初步的設(shè)計與開發(fā)。

2.本課題研究的目的、意義：

針對當(dāng)前高職教育中所遇到的各種現(xiàn)狀與問題，對教學(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)生電路知識與計算能力的基礎(chǔ)上，更加重視學(xué)生的動手能力與觀察能力，將原來的分析電路與計算電路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為搭建電路與觀察電路數(shù)據(jù)，降低本課程對學(xué)生的高中物理與數(shù)學(xué)知識的要求。

（2）選擇一種更加容易上手且跨平臺使用的虛擬仿真平臺，使得學(xué)生能夠比較容易掌握軟件的使用方法，而且不用局限于計算機(jī)平臺，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)生將來進(jìn)行復(fù)雜電路的設(shè)計奠定一定的軟件使用經(jīng)驗與EDA的基本設(shè)計方法。

通過本課題的研究與實(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)生的專業(yè)知識與專業(yè)技能，提高學(xué)生的就業(yè)競爭力。

3.具體的研究內(nèi)容和重點(diǎn)解決的關(guān)鍵問題：

（1）研究內(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，擬采用基于安卓平臺的《仿真電路模擬器（Droid Tesla Pro）》軟件。

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

·對于該平臺無法仿真的一些個別知識與內(nèi)容，通過開發(fā)與應(yīng)用一些較為簡便易用仿真演示軟件，從而達(dá)到提高教育效果的目的。

·開發(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)計劃、教學(xué)資源、網(wǎng)絡(luò)資源等。

（2）重點(diǎn)解決的問題

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

·開發(fā)配套的教學(xué)材料，使學(xué)生能夠通過各種途徑進(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)容來說，在原有課程體系基礎(chǔ)上針對高職學(xué)生的學(xué)習(xí)能力與基礎(chǔ)知識的掌握情況，適當(dāng)補(bǔ)充一些基礎(chǔ)性的知識與內(nèi)容;同時針對后續(xù)課程的需要，調(diào)整一些現(xiàn)有課程知識內(nèi)容的體系與難易程度。

（2）從教學(xué)手段來說，將原來更多的關(guān)注學(xué)生對電路的分析與計算能力培養(yǎng)，過渡到對學(xué)生使用軟件進(jìn)行電路的搭建與觀察的能力。

本課題擬采用的《仿真電路模擬器（Droid Tesla Pro）》虛擬仿真平臺基于安卓系統(tǒng)，當(dāng)前智能手機(jī)廣泛普及，特別是對于年輕的大學(xué)生幾乎做到了人手一部，通過使用本平臺能夠使學(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，同時還避免了因為沒有電腦而無法進(jìn)行訓(xùn)練的問題。