“电路分析”多媒体教学软件系统设计

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摘要：针对军械工程学院“电路分析”课程资源分散、利用效率低、虚拟仿真改进授课质量受限制等问题，设计了“电路分析”课程多媒体教学软件系统，由课程标准、知识杂烩、课程内容、测试考核、成果展示五部分构成，重点对课程内容相关的教学资源进行了整合优化加工处理，并基于Delphi来开发“电路分析”课程多媒体教学软件系统，为适应新形势下的教学任务和要求，打造军队级优质课奠定良好的基础。

关键词：电路分析；Delphi；多媒体教学

作者简介：王勇（1984-），男，河南驻马店人，军械工程学院电气工程系，讲师；刘正春（1982-），女，四川内江人，军械工程学院电气工程系，讲师。（河北石家庄050003）

中图分类号：G642     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）14-0059-02

“电路分析”是研究电路的基本理论和分析方法的课程，[1]是军械工程学院（以下简称“我院”）专业人才培养方案中的一门专业教育类学科专业基础必修先导课程，该课程被评为2010年度总装备部院校优质课程。教师同时也认识到教学过程中存在一些问题，比如课程资源虽然比较丰富，但较为分散，利用起来不方便；出于安全保密的需要，多媒体教室里的计算机安装的应用软件如MATLAB再次启动时会自动卸载，而且MATLAB非常庞大，安装携带都不方便，利用虚拟仿真技术促进授课质量受到限制；新形势下第16次全军院校会议精神对课程教学改革又提出了新的任务和要求。因此，进行“电路分析”课程多媒体教学资源整合与优化研究，开发出界面友好、功能强大、免安装、使用方便的多媒体教学软件系统是非常有必要的，必将为打造军队级优质课奠定良好的基础。

一、“电路分析”课程多媒体教学软件体系结构设计

“电路分析”课程多媒体教学软件体系结构设计如图1所示，由课程标准、知识杂烩、课程内容、测试考核、成果展示五大部分构成。

1.课程标准

针对生长干部学历教育电类专业培养对象，制订了“电路分析课程标准”，为教员开展课堂教学提供了重要参考依据。课程标准概述了课程的地位、性质、基本理念和设计思路，提出了课程总体目标与具体分目标，详细规定了教学实施的内容、学时、难度等级、具体要求、教学建议等内容标准，对开设时间、考核评价、教学要求、保障条件、选编教材了提出了实施建议。根据人才培养方案的具体变化和要求，“电路分析”课程标准必须适应新的培养任务，不断修订和完善。

2.知识杂烩

为了培养学员独立获取知识的能力，增强“电路分析”课程学习过程中的知识性、趣味性，拟构建的多媒体教学软件系统除了包含教学大纲、电子课件与教案等基本课程内容资源外，还应当提供这样一个信息平台：

（1）电学名人轶事与发展历史。本部分给出了与电学相关的名人简介，包括他们的肖像、国籍、生卒年月和主要贡献，以及电学发展典型历史事迹。制作本部分的目的是为了让学员在学习理论知识的同时，也了解为本门课程的发展做出贡献的科学家，使学生增长知识，激发学习兴趣。

（2）学科发展动态。该信息模块为用户准备了内容丰富的公共信息，如有关电路分析课程的各种科技动态或相关热门新闻，一些反映当前的最新成果及相关知识和相关技术，使师生能及时了解电路分析教学的最新走向和科学技术的最新发展，增强感性认识，扩大知识面，节省了浏览者查找信息的时间。

（3）计算机辅助分析工具。介绍常用的EWB、MATLAB、PSpice、Multisim等电路仿真软件及其应用，为开展课程内容教学相关的虚拟仿真实验打下良好的基础。

（4）电路实验纵览。包含课程所涉及的实际电子元器件――电阻、电容、电感、二极管、运算放大器等相关的种类、型号、系列标称值等内容介绍。此外，还对几种常用的实验仪器仪表进行了简单说明，叙述了误差分析理论与实验数据处理。其目的在于使学员在实验前对常用的电子器件和电子仪表有一个大致的了解。

3.课程内容

课程选用教材为邱关源主编的《电路》，高等教育出版社2006年第五版，该教材是国家、军队推荐使用的教材。如图1所示，将课程内容划分为电路基本模型、定律与定理，直流电阻电路，动态电路，正弦稳态电路等五部分，[1，2]使学员对“电路分析”课程的知识体系有一个宏观的认识。每一章内容又具体包含以下几部分：

（1）重点难点分析。该课程的概念多、定理多，开展教学过程中教员要引导学员掌握教学重点、突破教学难点，学员才能学好这门课程。此部分明确了本章教学的重点和难点，并进行了系统地总结和归纳，达到提纲挈领的目的，具有较高的概括性、全面性，易于理解及应用。

（2）学习方法指导。概括了本章分析求解电路问题的基本思路和方法，为学员利用本章知识点分析电路提供有力的指导。

（3）网络课堂教学。由教学视频、电子课件、电子教案三部分组成。教学视频录制了教员实施教学的情况；电子课件是教员课堂使用的多媒体课件PPT，其内容精简而系统，融入例题和习题，突出了本讲内容的重点和难点；电子教案本着精选经典、联系前沿和突出应用的原则取舍教材内容，融入了教员多年的教学经验，并进行了重新排版和总结，使之在结构上更有条理性、更清晰。以电子教案为指导，每一讲教学视频与其自播放电子课件实时对应，授课过程能实现图、文、声、像实时同步播放，授课内容可自行控制，能够让学员在课后真实体验课堂教学。

（4）虚拟仿真实验。在某些章节的教学过程中适时地利用计算机软件进行教学及模拟实验仿真，为学员提供了一个虚拟的实验环境，可以提高学员的学习兴趣，让学员更直观地掌握电路分析的基本理论，更有利于培养学员的实践技能和创新能力。

EWB（电子学工作平台）软件不但提供了各种丰富的元器件，还提供了各种调试测量的虚拟仪器，如万用表、电压表、电流表等，给教学提供了一个实验器具完备的综合性电子实验室，可以在任意组合的实验环境中进行仿真实验；MATLAB是一个异常庞大的软件系统，它的矩阵计算功能强大，并且运用其Simulink工具中的PSB（Power Systems Blockset）模块进行仿真分析，不用编写程序，只需要绘制出电路图，然后运行仿真，即可得出结果（包括幅值和相位甚至波形图）。因此，选用EWB仿真软件作为电路仿真工具，以MATLAB作为辅助电路计算工具。[3]

（5）典型例题剖析。这个单元里面收集了许多典型的例题及其详细的解题过程。

（6）同步练习题集。大量的习题，让学员自己检测对本章内容的掌握情况，并加深对内容的理解。

（7）课后作业解答。对教材提供的练习题精筛细选，通过典型的习题让学员巩固掌握分析电路问题的基本方法，并给出详细的解题过程以及多种灵活的求解电路问题的途径。

4.测试考核

该课程的测试考核可由构建的“测试考核自动命题系统”来完成，主要由交互测试模块、自动命题模块以及试题库管理模块组成，能够实现交互自我测试、试卷的自动生成以及题库的维护功能。该系统既能使学生检测自己的学习情况，又能辅助教师出具试卷，减轻教师的工作量。

在精选试题库习题时采用分层次递进的结构，按章节将习题分为3个层次：基本练习题，这是大多数学员必须会做的习题，这种层次的习题应在考试中占百分之七十左右；复习提高题，这种题应难做些，不必要求人人会做，是给学有余力的学员提供的，特别是要考研的同学；用计算机分析和仿真练习题，是供学员选用的，一般不要求。

5.成果展示

该栏目展示了有关电路课程的各种教学科研学术成果，如教学研究与教学改革课题成果、教学研究论文、科技创新小制作、学员学习体会与总结等。

二、基于Delphi的“电路分析”课程多媒体教学软件系统开发

Delphi是强大而灵活且可视化的面向对象的编程语言，作为一种高效率的应用程序开发工具，在数据库处理上的优越性使其成为开发者的首选工具。[4，5]

本着切实加强教学建设、提高教学质量的目的，利用现代化信息技术手段实现优质的教学资源共享为目的，遵循“全面、优质、改革”的原则对课程内容进行全面建设。由于“电路分析”课程内容多，所以在功能操作上力求简单、层次分明。在这里就以软件系统部分实际效果图2和图3为例，来说明拟开发“电路分析”课程多媒体教学软件系统。

运行基于Delphi开发生成后的.exe可执行文件，首先播放前言滚动字幕，简要介绍课程及软件系统，然后进入到“电路分析”课程多媒体教学软件系统主界面，如图2所示；点击“进入”，就来到如图3所示的一级界面，其基本内容可参考图1，有“课程标准”、“知识杂烩”、“课程内容”、“测试考核”、“成果展示”五大部分。每一部分当中的内容主要通过多级菜单界面形式来实现对所有内容的访问，此外还设有导航按钮，既可用来返回到主菜单，又可实现按主题对各知识点的直接检索。

在“课程内容”部分以章节的形式来编排教学内容，点击目录就可进入各章节，每章都有“重点难点分析”、“学习方法指导”、“网络课堂教学”、“典型例题剖析”、“同步练习题集”、“课后作业解答”6个模块，部分章节还设有“虚拟仿真实验”，如图1所示。另外，除了开始界面外，任何一页都设有超链接按钮，能够前进、后退、链接到各级目录，以方便使用。

三、结论

基于Delphi开发“电路分析”课程多媒体教学软件系统，充分发挥多媒体的优势，把文本、图形、图像、声音、动画等多媒体手段有机地结合起来，既能完整地展现“电路分析”这门课程的方方面面，又能用动态、立体、全方位变化的视屏效果来弥补传统教学的不足；把课程内容尽量表达得简捷明了，而且又能适应网络远程教学的需要。同时，通过大量的信息储备，多媒体教学系统可以为学员学习提供多种选择的可能，打破了传统教育的单一课堂教学模式，突出了多媒体辅助教学的多样化和个性化。

Delphi在编好程序后自动转换成.exe可执行文件，它运行速度非常快，编译后不需要其他的支持库就能运行，而且采用已有的Delphi与MATLAB的混合编程新方法，[6]使多媒体教学软件系统能充分利用MATLAB的强大运算功能并脱离MATLAB环境独立运行。因此，基于Delphi开发的多媒体教学软件系统对计算机的运行环境要求比较低，使用更加方便。同时依托我院校园网电气工程学科专业网站，在精品课程中增加该教学软件系统，充分开发网络资源，使用开放的教学手段，增设教学讨论区，为教员组织网上教学和讨论、课外辅导和答疑提供了快速、便捷的手段，为教员开展教学研究、课程改革提供了第一手资料，还为课程的可持续发展奠定了基础。

参考文献：

[1]邱关源,罗先觉.电路(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006.

[2]刘崇新,罗先觉.电路学习指导与习题分析(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006.

[3]胡建萍,王宛苹,马金龙.电路分析基础CAI系统[J].杭州电子工业学院学报,2001,(4).

[4]Borland International,Inc.Delphi使用指南[M].北京:石油工业出版社,

1996.

[5]钱维莹,孙力.基于Delphi框架的大学物理网络教学软件开发与研制[J].中国电化教育,2005,221(6).

[6]王艳丽.Delphi与Matlab混合编程的5种方法[J].菏泽学院学报,