基础工程电路分析（7版）书评

（Basic engineering Circuit Analysis）

王仲奕

（西安交通大学电气工程学院  副教授）

一、作者（J. DAVID IRWIN）的教学思想和教材工作

作者的主导思想立足于：

（1）   （1） 电路分析不仅是电类和计算机工程的基础而且已触及和延伸到更广泛的领域。电路分析是电类和计算机专业学生的核心课程，也是其他工程学科的电路基础介绍课程，因此电路分析教材的设计目标应该是提供一个有效的环境使学生尽可能详尽的理解电路分析的原理，掌握电路分析的技能，了解相关电路设计的思想。

（2）    教材要具有生命力，首先必须要顺应大学的规模和发展需求，即考虑当前减少学时的约束，教师在课程上能花费的时间远远比以前少的情况，还要考虑学生个体的学习习惯的差异。因此，电路教材设计必须增强每一处的学习过程，做到教材不仅提供理论知识，而且提供好的教学方法和快速学习的方法。

作者围绕上述教学思想对教材的内容和讲述方法进行了精心的设计。尽力做到：

（1）清楚简明的解释，使容易讲述和容易阅读。

（2）提供一些学习帮助，满足学生个体差异性，使快速掌握领会教材内容。

（3）提供充足的机会给读者，通过测试理解来精通教材。

    从作者的教学思想和教材设计可以看出，作者具有丰富的教学实践经验，整个教材实际是作者实际教学工作的再现。这是我们应该借鉴的，我们的教材建设往往注重名人效应，认为学问好，自然教的好，而名人不代表有丰富的教学经验和高的教学能力以及好的教学方法，因此，我们的教材一是注重理论的逻辑性、推导的严密性等，很少关注教学法，认为教学法是教师要解决的问题，是教师对教材的理解和把握的问题。二是注意写作的正确性和表述的合理性，关心不要让专家看出问题，而很少研究读者的个体差异和不同的学习习惯，是不是容易读懂，是不是能快速理解提高学习效率，认为这是学生自身素质的问题，是学生自己需要解决的问题。这些也是造成我国的电路教材雷同，很少有作者的个人风格和特色的原因所在。

二、教材内容设计

教材共有16章。第1章.基本概念（介绍电压、电流、功率、独立电压源和独立电流源受控电源），第2章.电阻电路（介绍欧姆定律、基尔霍夫定律，单回路、单结点电路分析，电阻串并联，Y-Δ变换，含受控电源的电路）第3章.结点和回路分析法（同时介绍具有运算放大器电路），第4章.另外的分析方法（介绍叠加定理、戴维宁河诺顿定理、最大功率传输定理），第5章. 电容和电感（同时介绍具有运算放大器的ＲＣ电路），第6章.一阶和二阶电路，第7章. 交流稳态电路分析，第8章.磁耦合网络（介绍耦合电感及能量传递，理想变压器及安全措施）第9章.稳态功率分析（同时介绍单相三线电路及安全用电知识），第10章.多相电路，第11章.变频网络特性，第12章.拉普拉斯变换，第13章. 拉普拉斯变换在电路分析中的应用，14章. 傅立叶分析方法，第15章.两端口网络，第16章.半导体电子电路基础（介绍二极管结构、晶体管，包括两种半导体场效应晶体管的开关和放大作用）。1个附录：复数。

教材注重电路分析，可以看出全书内容安排和选取与我们的教材（邱关元电路）基本相近。

三、教材特色?注重教学法

作者认为学生的学习方法是不相同的，有些人喜欢直觉的、形象的、生动的学习方式，有些人更喜欢通过动手实践获取知识。因此，有生命力的好教材不仅传输知识，还应注重教学法的研究，使适合不同学生的学习习惯，包括适应不同的学习方法。为实现这一目标，作者在教材设计中，做了如下的工作：

1. 设计调查问卷，帮助学生了解自己特有的学习风格

作者在序言后给出一份由13道日常交流和表达思想的习惯方式的选择题，作为‘学习风格’的考察问卷，让学生在阅读教材之前通过回答问卷确定他们自己特有的学习方式，目的是找出本人获取和吸收信息以及表达思想和信息的偏爱方法，了解自己的学习习惯或学习方式。在问卷后作者把学习风格分为4种类型：

（1）    视觉或形象思维型。

（2）    听觉理解型。

（3）    读写型

（4）    实践动手型

   针对以上4种类型， 分吸收信息、学习总结、阅读教材方式、作好练习四个方面分别给出学习指导。如对视觉或形象思维型，建议在吸收信息时关注示意图、曲线和利用教师的指导，用不同的色笔划出教材中的重点，用图符标注等。在学习总结时可以把笔记做成图片式，包括知识之间的联系、不同的推想方法、重绘记忆中事件，用符号和大写字母划出重点等。在阅读教材时关注给出的学习目标、例题、实例图和照片、解题步骤等，在作练习时注意回忆做的图片、绘制适当的图表，练习把视觉的东西转回文字的东西等。

作者的这种做法在我们的教材中很少见，尽管我们都提倡要采用教育以人为本、以学生为中心的有效教学模式，但是在实践中，尤其是编写教材时却没有把教学理念付之于行动。作者的做法提示我们：

（1）    教学面对的是活生生的、有着个性、资质、经历、志向、兴趣、爱好、和生活环境千差万别的人，学生的不同文化背景和生活经历，以及获取信息渠道的广泛性、早期教育的差异性，都会反映到他们的学习中，形成不同水平的思维和多样的学习策略和方法。所以好的教材要重视个体差异，在实现共同的教育基本目标要求的同时，促进每个学生个性的健康发展。

（2）    要努力研究和面对学生的思维模式，这些思维模式正是教材所要质疑的。成功的教材要能够帮助和鼓励学生进行深刻而卓有成效的学习，不是死记硬背，而是理解、分析、判断、并进一步提出问题和进行创造。

2. 教材设计模块化，满足个类学习风格的学生需求

作者为了使教材满足教师和各类学习风格的学生的需求，作了精心的版面设计，把知识的陈述、练习、例题、总结、习题等等用不同色的横线划分。把主要的公式、计算过程用红色标出。此外采用模块化的方式，体现在：

（1）    每一章的开头，给出了学习目标模块。学习目标提供本章的主题以及学生应该掌握的技能和知识点，包括知识点所在的页码。

（2）    在教材页边空白处设计了学习提示模块。这些提示为理解知识点的陈述和求解各种类型的问题提供了指导。它通过传授一些在课堂教学中和传统的表述中才有的典型暗示及微妙的技巧来帮助教师和学生深刻理解教材的内容。学习提示仿佛给读者提供了一名指导者，起了帮助学生缩短学习进程的作用。

（3）    在教材页边空白处给出了边学边做模块。边学边做紧随知识点的表述并附有答案，可以使读者通过边学边做快速、简便的增强概念和及时了解自己对知识点的理解情况。

（4）    在每个知识点后给出了例题和扩展题模块。教材提供了大量具有特色的例题，例题后给出让学生练习的扩展题，这部分为读者提供应用基本概念的实践，起了指导学生理解和掌握分析计算问题的技能，从而顺利完成章后习题求解，也提供学生随时评介自己获得和掌握新知识情况的方法。

（5）    在教材的很多地方给出了实际应用模块，其中涉及一些简单内容的设计问题。如介绍运算放大器时，给出立体声系统的电路示意图，要求按技术指标设计和求出一些参数值等等。这些扩展的实际应用的例子给学生进行了早期工程设计思想的介绍，并回答了‘我们为什么要学习电路理论’的问题，使读者理解他们学的东西是如何用于实际的电路设计的。

（6）    在介绍每一种分析方法后，给出了解题策略模块，包括分析步骤。这部分既是对分析方法的总结归纳，也用以帮助学生选择恰当的解题方法和如何结合各种方法求解特殊的问题。解题策略不仅帮助学生在求解问题时理解各种方法之间的细微不同，而且帮助消除在决定用什么方法时有时存在的心理上的障碍。

（7）    在每一章的最后给出了学习检查模块，包括提要和练习题。对一些重要的主题，在提要里作了简明的回顾和复习使读者快速回忆。练习题按小节加以划分，且逐步增加难度，习题设置包括一些特殊的设计问题，模拟那些实际的工程原理。

教材的这种版面设计融会了作者的教学法思想，不仅使内容层次清晰明了，重点突出，便于查找，而且达到满足各种学习风格需要的教学目标，即，使不同学习风格的读者可以根据自己的学习习惯选择关注不同模块的侧重点，使得容易阅读，又快速掌握。

我们的教材很少进行这样详细的内容划分和版面设计，基本不具备细致的学习指导的功能。这种设计风格往往出现在我们的辅导教材中，而辅导教材侧重学习指导，却缺乏主要内容的陈述，也就是说作者对教材的设计相当于是我们的教材和辅导教材的统一。这提示我们应该思考这样的问题：

（1）教材的主要功能是不是只是传授知识，要不要在教材中强调教学法，还是仍然让辅助教材去弥补教材的教学法不足？

（2）教材中如何体现教学法，引入教学法和教材的字数之间的矛盾如何解决？

3. 注重知识的构建过程

      教材主要介绍电路分析方法，作者为了使教材满足教师和各类学习风格的学生的需求，在内容表述上做到理解学生，遵循学习的本质及过程，注重知识的构建过程，采用的方式是：

（1）    从形象到抽象

如在元件的介绍中不是只有抽象的定义，第2章介绍欧姆定律时引出电阻元件，给出了常用电阻的实物照片，标准电阻值，通过例子讨论了电阻的公差值的含义和额定功率。第５章介绍电容、电感时，给出了电容、电感的实物图片，通过例子讨论了电容、电感的公差值的含义和额定值等等。

（2）    从简单到复杂

如第二章介绍电阻电路时，在介绍欧姆定律和基尔霍夫定律的基础上，先给出单回路电路的分析，很自然的引入电阻、独立电压源的串联计算和等效概念以及串联电阻的分压功能，然后讨论单结点电路的分析，很自然的引入电阻、独立电流源的并联计算和等效概念以及并联电阻的分流功能，再给出电阻串并联电路的等效和计算方法，并应用电阻串并联等效思想引入电阻Y-Δ 变换及电桥电路的分析，最后讨论具有受控电源电路的分析策略和步骤。

（3）    从一般到特殊

如第三章介绍结点分析法时，在介绍结点电压及结点电压和支路电流联系的基础上，讨论含有独立电流源电路的结点电压一般方程及矩阵形式，然后讨论含有受控电流源电路的结点电压方程及解题策略，再讨论含有独立电压源的电路，最后讨论含有受控电压源的电路，最后给出结点法的分析策略和解题步骤。回路电流法也采用了类似的讨论方法。

（4）    从理论到实际

如第三章在介绍含有受控源电路的结点电压和回路电流分析法的基础上，引入了运算放大器及其用受控源表示的等效电路，介绍了含有理想运算放大器电路的计算方法，最后给出了运算放大器的实际应用问题，如立体声系统和温度传感器系统。再如第九章稳态功率分析，从介绍瞬态功率到平均功率，引出最大功率传输、功率因数、复功率、功率因数提高，最后在理论的基础上，介绍了家用的单相三线电路的分析，并用相当的篇幅介绍了安全用电的知识：首先给出了电流强度对人体器官的影响，然后根据家用插座接线图说明接地的安全作用，接着介绍了限流保护装置的原理，并通过一些日常生活中由于故障出现的触电事例，通过电路模型的计算说明在从事电的工作或用电时首先要考虑安全用电的问题，同时介绍了绝缘保护的常识和试电笔等安全用电设备的作用，最后讨论了家用单相三线电路的设计问题。

（5）    计算机辅助设计工具的应用

作者认为计算机辅助设计工具使学生像现代工程师那样应用计算机求解各种问题，通过计算机显示电路图和计算波形，等同于一种直观的学习指导，对知识的构建起了重要的作用。书中用专用的图标指示应用CAD工具的地方，并详细介绍了PSPICE 、MATLAB、EXCEL在电路分析中的使用方法以及三个软件的结合使用。如：第3章介绍应用MATLAB解回路和结点方程组的方法。第４章介绍应用EXCEL和PSPICE 求解直流电路。第６章介绍应用MATLAB图形程序得到瞬态波形和应用PSPICE求解瞬态问题。第７章介绍应用MATLAB和PSPICE求解交流稳态问题，用PSPICE得到幅频和相频波形。第11章介绍应用MATLAB从传递函数得到幅频和相频波形。介绍运算放大器在无线电方面的应用，包括低电压电路和高频滤波电路。第12章介绍应用MATLAB 计算拉普拉斯变换和进行卷积计算。第14章介绍应用PSPICE得到波的傅立叶级数分量。

从以上可以看出作者重点也是介绍电路分析，但比我们的教材写的细致，注重理论构建的循序渐进的过程。这也是教材成功走过20多年原因。作者工作提示我们：

（1）                             知识是构建的不是灌输的。一本好的富有成效的教材应该不只是让学生吸收知识，而是引导学生使用现成的思维模式来解释自己所遇见的一切，引导学生以该学科最新的研究成果和学术成果的眼光来看待部分现实，做到刺激知识的构建，而不是满足传递知识。

（2）                             教材能够起促进学习的作用。我们的一些作者认为教材主要起传递知识的作用，而学生的学习成功与否，是由学生与身俱来的个性与品质决定的，作者无能为力。实际上如果作者相信，当他们更好的理解学生，做到以人为本，认识学习的本质及过程，他们的教材是能够创造出成功的学习环境的，高水平的教材不是知识的罗列，而是一种智慧的创造。