电路分析实验改革探索

摘要　电路分析实验是配合电路分析基础课程开设的实验课，随着教学计划的调整，对电路分析实验课程的改革也不断深入。本文探索了新的电路分析实验内容的设置，在实验中增加Multisim电路仿真软件操作，加强仪器仪表的操作使用方法。通过考核方式促进学生独立迅速的完成实验，以达到提高学生实践动手能力，为后续实践课程打下基础的目的。

关键词　电路分析　实验　改革

0　引言

电路分析基础是电子电气类各专业重要的专业基础课程，内容包括非时变集总参数电路的基本理论知识、基本定理、基本分析方法。电路分析实验是配合课程开设的实验，目的是增进学生对课程内容的理解，使学生获得电路实验技术基础知识，得到电工电子实验操作基本技能训练，帮助学生加深理解同时开设的电路分析课程的理论知识，为学生后续课程的学习打下坚实的理论与实践基础。

1　电路分析实验改革必要性

随着教学改革的不断深入，教学计划的不断调整，电路分析实验学时减少到原有的50%，但电路分析基础课程仍然是电子信息工程、电子信息科学与技术、通信工程等专业学生需较早学习的一门专业基础课。　如何在有限的学时中让学生熟练掌握常用仪器仪表的使用方法，掌握常用电子元器件等参数的测量方法，掌握分立元件电路的组成、调整与基本参数的测试方法，成为电路分析实验的重要任务。

针对以上原因，电路分析平台课建设小组对电路分析实验改革进行探索，提出下面的改革方案。

2　电路分析实验改革方案

2.1　实验内容设置

根据电路分析基础课程教学大纲，结合电路分析基础课程需重点讲授的基尔霍夫定律、戴维南定理、诺顿定理、一阶电路分析等，共安排设置8项电路分析实验项目，具体内容如下：

项目一：电路仿真工具的基本应用。

实验目的：①　学会电路仿真工具Multisim的基本操作；②　掌握电路图编辑法，用Multisim对电路进行仿真。

实验内容与要求：①　学会电路仿真工具Multisim的基本操作；②　掌握电路图编辑法，用Multisim对电路进行仿真。

项目二：伏安特性的测量。

实验目的：①　理解线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的意义；②　掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试方法；③　识别电阻的色环、数值、标称值、额定功率、精度。

实验内容与要求：①　利用色环识读电阻值；②　测量线性电阻的伏安特性和绘制伏安特性曲线；③　测量二极管伏安特性和绘制伏安特性曲线。

项目三：基尔霍夫定律的验证。

实验目的：①　验证基尔霍夫定律，加深对基尔霍夫定律的理解；②　进一步掌握直流电流表的使用以及学会用电流表测量各支路电流的方法；③　进一步掌握直流电压表的使用以及学会用电压表测量各支路电压的方法；④　提高检查、分析电路及排除简单故障的能力。

实验内容与要求：①　验证基尔霍夫电流定律；②　验证基尔霍夫电压定律；③　掌握电路中各支路电压的测量方法；④　掌握电路中各支路电流的测量方法。

项目四：叠加原理的验证。

实验目的：①　验证叠加定理的正确性，加深对定理的理解；②　掌握验证叠加定理的实验方法；③　提高检查、分析电路及排除简单故障的能力。

实验内容与要求：①　通过实验验证叠加原理的正确性；②　正确选择万用表档位和测量电压与电流；③　加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。

项目五：戴维南定理和诺顿定理的验证。

实验目的：　①　掌握验证戴维南定理和诺顿定理的实验方法；②　验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对定理的理解；③　掌握含源二端网络的开路电压、短路电流和等效电阻的测定方法；④　验证最大功率传递定理。

实验内容与要求：①　用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的UOC　和ISC；②　测量含源二端网络的外部伏安特性；③　验证戴维南定理；④　验证诺顿定理。

项目六：RC一阶电路的响应测试。

实验目的：①　研究一阶网络的零输入响应和零状态响应的基本规律及其特点。理解电路参数变化对响应的影响；②　理解一阶RC电路的基本用途和微分电路、积分电路的基本特征；③　掌握用示波器观察和分析一阶电路的暂态过程和时间常数的基本方法；④　掌握用面包板搭接电路并测量参数、观察波形的技能。

实验内容与要求：①　测量一阶RC电路的零输入响应和零状态响应，理解电路参数变化对响应的影响；②　测量一阶微分电路，改变时间常数对微分电路的影响；③　测量一阶积分电路，改变时间常数对积分电路的影响；④　测量一阶电路时间常数。

项目七：R、L、C元件阻抗特性的测定。

实验目的：①　掌握R、L、C元件在正弦交流电路中的基本特征；②　掌握R、L、C元件端电压与电流间的相位关系；③　研究R、L、C并联电路中总电流和分电流、总阻抗和分阻抗之间的关系。

实验内容与要求：①　测量R、L、C元件的阻抗频率特性；②　用双踪示波器观察在不同频率下各元件阻抗角的变化情况；③　测量R、L、C元件串联的阻抗角频率特性。

项目八：综合测试。

实验目的：①　考核学生实验能力水平；②　促进学生自觉独立完成实验。

实验内容与要求：①　根据要求熟练搭建电路；②　熟练使用直流电源或信号发生器产生激励信号；③　熟练使用万用表或示波器测量响应；④　准确读写数据。

2.2 增加Multism仿真实验

传统的电路分析实验一般在实验室进行硬件实验，学生通过搭接电路，使用万用表、信号发生器、示波器等仪器设备测量相关电路参数。然而，随着教学计划的调整，电路分析实验也随之有所调整，学生如想动手完成一些课外实验项目，虽可在实验室开放时在实验室完成，但因实验条件所限，未必能面面俱到。

因此，在电路分析实验的首个实验项目设置为“电路仿真工具的基本应用”，学生通过学习操作Multisim电路仿真软件，掌握用Multisim仿真软件绘制电路图的方法，并用Multisim对电路进行仿真，借助计算机方便快捷地完成相关实验。

学生掌握了Multisim电路仿真软件的使用方法，不仅可以在每次实验前对即将进行的实验先进行计算机仿真，同时还可利用Multisim电路仿真软件完成其他相关课外实验，辅助学习电路分析基础课程中的基本定律、基本原理等。

2.3 加强常用仪器设备的使用掌握

电路分析基础课程大都为电子电气类学生学习的首门专业基础课，在此之前大都还未系统学习和使用实验室常用仪器仪表，初次进入实验室完成专业基础课程实验，并为以后相关实践课程的学习打下坚实的基础是电路分析实验的重要任务之一。所以，在此实验课程中必须加强学生对常用仪器仪表的使用方法的训练。

实验室常用电路分析的仪器仪表有万用表、低频信号发生器、示波器等。在电路分析实验中，“伏安特性的测量”、“基尔霍夫定律的验证”、“叠加原理的验证”、“戴维南定理和诺顿定理的验证”四个实验中重点指导学生熟练掌握万用表的使用方法，包括用万用表测量电压、电路等电路参数的方法，以及测量电阻阻值的方法等。“RC一阶电路的响应测试”和“R、L、C元件阻抗特性的测定”两个实验中重点指导学生熟练掌握低频信号发生器和示波器的使用方法，包括用低频信号发生器产生任一频率、任一幅度的正弦波或方波等，用示波器正确观测和读取直流或交流信号波形和相关参数值等。通过实验，不仅让学生熟练掌握实验室中现有型号万用表、低频信号发生器和示波器的使用方法，同时也使得学生掌握这些仪器设备的基本使用方法，遇到其他型号的此类设备也可以使用得当。

2.4 实验考核方法

电路分析实验考核实行“一票否决”制，即缺做一次及以上实验的学生不能参加实验的综合测试，视为本课程成绩不及格；且若实验的综合测试不及格则视为实验成绩不及格。

电路分析实验整个过程要求学生独立、迅速的完成全部实验，且通过实验增强学生动手实践能力更为重要，单单仅靠实验课上的时间便显得远远不够。因此，在实验课中增设综合测试环节，一方面考查学生实验动手能力水平，另一方面督促学生课下利用实验室开放时间到实验室多次反复操作实验，以达到提高动手能力的目的。

3　结束语

电路分析实验作为电子电气类专业重要专业基础课，不仅帮助学生掌握电路分析相关基本理论、基本定律，同时培养和提高学生实践动手能力，为后续专业基础课程和专业课程的实践环节打下基础。学院电路分析平台课建设小组对电路分析实验课程的改革探索不仅充分利用实验课上的时间，也使得学生在课余时间也积极开展实践训练，将实验由“要我做”，变为“我要做”，实验课效率和效果大大提高。

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