0 引言
《电路原理》课程是电类专业必不可少的专业基础课程，同时也是电类专其技术性和实践性很强，偏重工程应用[1]；业学生在大学学习生涯中接触的第一门专业课程，因此《电路原理》课程的学习将会对学生大学学习生活产生很大的影响。除此之外，《电路原理》课程理论性强，知识点多，所涉及的电路分析方法多种多样，各种方法之间又隐藏着千丝万缕的联系，并且多有冗繁的数学推导。这就要求学生不仅具有一定的识图能力，还要有很扎实的数学功底。
然而，近几年，随着高职院校的不断扩招，相当一部分文科生也加入到工科专业的学习中，学生理工基础参差不齐，有的学生对理工类课程根本听不懂、有点力不从心的感觉。慢慢地，学生上课时就会出现很多小动作，比如说小话、看杂书、玩手机、睡觉等等，甚至有学生开始旷课。这种现象在高职院校已经不是“点”的问题，而是“面”的问题[2]。
基于此问题，在《电路原理》课程的教学中，借助于Multisim仿真软件，以电路理论及分析方法为主线，以电工实践应用为目标，将电路理论和电路实践相互渗透、同步进行来研究各种电路的基本原理、工作性能和实践应用，使学生在做中学、在学中做、边学边做、边做边学。
1 Multisim仿真软件的优点
Multisim软件是ITT公司推出的专门用于电子线路仿真和设计的EDA工具软件中的一个模块，它具有其它类似仿真软件无可比拟的优点：(1)Multisim软件具有形象直观的图形界面，使用者可以在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，将电路图需要的元器件及仿真需要的测试仪器直接拖放到屏幕上，轻点鼠标左键用导线将它们连接起来组成完整的电路。(2)Multisim软件中仪器的控制面板外形和操作方式均与实物相似，通过仿真可以实时显示测量结果。(3)Multisim软件具有丰富的电路元件库，并且能够提供多种强大的电路分析方法[3]。(4)利用Multisim软件进行电路设计和实验，不需要消耗任何的实际元器件，所需元器件的种类和数量不受限制，成本低，速度快，效率高，而且设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用[4]。
2 电路原理课程教学设计案例
《电路原理》课程在直流电路部分介绍了很多种电路分析方法，包括网络变换法、网络方程法和网络定理法，这些方法要求学生重点掌握。其中，叠加定理属于网络定理法中的一种，是反映线性电路基本性质的一个重要定理，在电路分
21设计研发析中占有重要的地位[5]。其内容为：线性电路中，当有两个或两个以上独立源共同作用时，电路任一支路的电压或电流等于各个独立源单独作用时在该支路产生的电压或电流的代数和。内容中，所谓独立源单独作用是指在多个独立源中，每次仅保留一个独立源，其余的独立源置零。置零的方法是，电压源短接，电流源断开。许多同学在做了大量的习题后仍然不理解叠加定理的内容，几乎都在死记硬背该内容，经常会把电压源和电流源置零的方法弄反。为了帮助学生掌握该定理，我们借助Multisim软件讲解如何应用叠加定理获取图1所示电路的各支路电流和A、B两点间的电压UAB。图1 示例电路图2.1 教师给出学习任务书
任务名称：学习叠加定理。
任务说明：按照给定的指令完成各项内容。任务指令：
(1)在Multisim电路窗口建立如图1所示的电路，并标清楚各支路的电流参考方向。
(2)在每条支路中分别串接一块直流电流表，在A、B两点间并联一块直流电压表，要注意直流电流表和直流电压表的极性，如图2所示。直流电压表和直流电流表的极性代表了电压和电流的参考方向。
图2 图1测量电路
(3)打开Multisim仿真软件的仿真开关，启动仿真功能，仿真结果如图3。在表1中记录每条支路的电流及A、B两点间的电压UAB。
关闭仿真功能。表1 仿真结果记录表
电路图支路1电流支路2电流支路3电流
A、B两点间电压
图3
I1=I2=I3=UAB=图4
I1′=I′2=I′3=U′AB=图5
I1′′=I′2′=I′3′=U′AB′=
(4)在Multisim中新建电路窗口，建立如图4所示的电
222019.08路，并按图示接好直流电压表和直流电流表。启动仿真功能，记录仿真结果于表1中。图3 图1仿真结果图4 9V电压源单独作用(5)在Multisim中新建电路窗口，建立如图5所示的电路，并按图示接好直流电压表和直流电流表。启动仿真功能，记录仿真结果于表1中。
图5 0.6A电流源单独作用
2.2 学生按照任务书内容操作并讨论
首先，学生自己要读懂任务书，在做完指令(1)至(3)后，要求学生说明刚才做的任务目的是什么。有了先前知识的学习，学生们很容易明白，刚才的工作相当于用实验的方法直接测量需要的支路电流和电压，没有用任何电路分析方法。
其次，在指令4中，引导学生观察图4与图2 的区别，并
相互讨论其不同之处。有学生说少了一个独立电流源，电路从那儿断开了。因为它所在支路的电流变为零了。此时，教师引导学生，这就叫电流源置零，电路中只有电压源工作。当电压源单独作用时，电流源要人为地使其为零，为零的办法是让其与电路断开。
最后，在指令5中，教师发现此时学生不需要引导，已经发现了它与原电路的不同。电路中只有电流源工作，没有了电压源。但是电压源没有像刚才的电流源一样与电路断开，因为它所在的支路仍是闭合的。有学生说，它肯定也像图4中的电流源一样为零了。但是怎么为零的，不得其解。这时，教
2019.08师适时引导学生观察图5与图2中电压源所在位置，让学生发现，电压源被一条短接线替代了。若把图2中电压源两端也接一条短接线，用一块电压表测一下两端电压，电压为零。如图6所示。学生明白了，这就叫电压源置零，置零的方法是将电压源用一条短接线短接掉。图6 电压源置零电路分析2.3 仿真结果讨论对仿真结果，学生没有经验，往往不知道怎么讨论。这时，教师可以给出讨论问题，如观察I1与I1′−I1′′、I2与I′2+I2′′、I3与I′3−I3′′、UAB与U′AB+U′AB′的关系，引导学生有针对性地对仿真结果进行讨论，从而得出结论：两个电源共同作用时各条支路的电流、电压与每个电源单独作用时各条支路的电流、电压的代数和相等，此结论可扩展至若干个电源。在学生得出上述结论后，教师适时地对学生的劳动成果进行点评，告诉学生刚才做的工作就叫叠加，和学生一起回顾总结出叠加定理的具体内容。
2.4 分析计算
《电路原理》课程中所有的电路分析最后都要落到学生独立计算上，而不是用实验或仿真的方法去获取，后者只是电路分析的辅助。因此，在学生知道了叠加定理的内容后，还要引导学生一步步去计算，如表2所示。
表2 计算结果
计算步骤支路1电流支路2电流支路3电流A、B两点间电压作出电压源单独作用时的电路图并
计算此时支I1′=I′2=I′3=U′AB=
路电流分量和A、B间电压分量作出电流源单独作用时的电路图并
计算此时支I1′′=I′2′=I′3′=U′AB′=
路电流分量和A、B间电压分量对应叠加步骤1和步骤
2中的电流I1=I1′+I1′′=I2=I′2+I2′′=I3=I′3+I3′′=UAB=U′AB+U′AB′=
分量和电压分量
设计研发通过表2中的计算，学生已经能够自己总结出在运用叠加定理求解电路时的步骤了，如表3。教师只需对表述不是很规范的地方加以修正即可。表3 叠加定理的解题步骤总结步骤内容12343 结论从叠加定理教学的案例中，明显地感觉到Multisim仿真软件对《电路原理》课程内容的讲解和学习所起的巨大作用。一方面，Multisim软件的应用使原本枯燥乏味的理论知识变得生动有趣，教师不再为课堂上的滔滔不绝收效甚微而苦恼，学生也不再为学不会知识而烦恼；另一方面，教师不用再担心设备不够用以及设施设备的损耗[6]，可以说，只要拥有一台电脑，只要电脑中安装有Multisim软件，就相当于拥有了一个设备精良的电子实验室[7,8]。Multisim软件易学易用[9]、操作简单、仿真度高[10]。把Multisim软件融入到《电路原理》课程的教学中，不仅实现了教师主导、学生主体的教学模式，而且使学生在做中学、学中做，提高了学生学习的自主性，激发了学生对新知识的不断探索。
参考文献
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