獨立學(xué)院《電路》課程教學(xué)改革與實踐

蔡鐵峰　潘　明

[摘 要]《電路》是電氣工程類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)生基本專業(yè)素質(zhì)形成的關(guān)鍵課程之一。為了適應(yīng)學(xué)科的發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，提出了調(diào)整和優(yōu)化《電路》教學(xué)內(nèi)容、改進教學(xué)方法和手段， 調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、注重基礎(chǔ)理論和工程實踐的結(jié)合，加強學(xué)生能力的培養(yǎng)等改革措施。

[關(guān)鍵詞]電路 教學(xué)改革 教學(xué)質(zhì)量 創(chuàng)新

作者簡介：蔡鐵峰，1972年8月出生，男，浙江諸暨人，講師，工學(xué)碩士。研究方向：電力電子，電機及電力拖動。

《電路》是一門理論分析嚴謹、涉及內(nèi)容廣泛的電子信息類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，是后續(xù)專業(yè)課程模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等相關(guān)課程的理論基礎(chǔ)，更是學(xué)生基本專業(yè)素質(zhì)形成的關(guān)鍵課程之一，學(xué)好這門課程將為電子信息類專業(yè)學(xué)科打下堅實基礎(chǔ)[1]。目前隨著專業(yè)設(shè)置的改革，《電路》課程的學(xué)時壓縮和教學(xué)時間的提前，使得教學(xué)的難度增加了，許多學(xué)生反映《電路》難學(xué)。而隨著計算機技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)和電力電子技術(shù)的應(yīng)用和迅猛發(fā)展，該課的教學(xué)內(nèi)容卻越來越豐富，教學(xué)要求越來越高[2]。因此對《電路》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面改革勢在必行。

一、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，適應(yīng)獨立學(xué)院的教學(xué)要求

《電路》在整個教學(xué)計劃和學(xué)生培養(yǎng)中起著從技術(shù)基礎(chǔ)課向?qū)I(yè)課的過渡及從理論學(xué)習(xí)向工程實際問題的過渡，它有兩個特點：一是綜合性，二是工程性。調(diào)整優(yōu)化《電路》課程教學(xué)內(nèi)容的目標就是要求學(xué)生掌握和理解基本概念和基本理論，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決電路工程問題的能力。因此在大量調(diào)研和多年教學(xué)實踐的基礎(chǔ)上，對《電路》課程教學(xué)內(nèi)容作如下改革：

《電路》課程的主要內(nèi)容是電路分析，教學(xué)內(nèi)容已趨穩(wěn)定。本課程主要針對自動化和電子通信專業(yè)。在教材建設(shè)上選用了邱關(guān)源主編的《電路》（第5版），但對各章內(nèi)容及順序作了適當調(diào)整。主要講授電路穩(wěn)態(tài)分析，包括電路模型和電路定律、電阻電路的等效變換、電阻電路的一般分析、電路定理、含有運算放大器的電阻電路、一階電路、二階電路、相量法、正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析、含有耦合電感的電路、三相電路、非正弦周期電流電路等十二章內(nèi)容。其中，第5章含有運算放大器的電阻電路只做簡單介紹，因為后續(xù)課程《模擬電子技術(shù)》對運算放大器會有一個詳細的介紹。適當增加非線性電路介紹，因為隨著半導(dǎo)體器件的大量出現(xiàn)，非線性電路理論研究越來越受到重視，學(xué)生有必要對非線性電路理論和前沿知識有所了解。計算機技術(shù)和科學(xué)計算方法的發(fā)展，使得科學(xué)計算已成為除理論研究和實驗研究外，科學(xué)研究的第三手段。在現(xiàn)代電路分析中，電路的計算機輔助分析已是一個普遍采用的科學(xué)研究方法。為此，在《電路》的教學(xué)中，為追趕現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，我們強化了“電路計算機輔助分析基礎(chǔ)”的學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步掌握了進行大規(guī)模及復(fù)雜電路計算機輔助分析的方法和過程，同時也使學(xué)生建立了“科學(xué)計算”這樣一個現(xiàn)代科學(xué)研究手段的概念。

二、改進教學(xué)方法和手段培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

（一）講課與討論相結(jié)合，體現(xiàn)“師生互動”

大學(xué)生的能力培養(yǎng)應(yīng)著眼于提高學(xué)生的自學(xué)能力、思維能力、分析解決問題的能力和創(chuàng)新能力，在這些能力的培養(yǎng)中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)尤為重要。在教學(xué)過程中讓學(xué)生自愿組成學(xué)習(xí)小組，參與教師的教研和科研活動。通過查閱、收集資料、調(diào)研分析、方案設(shè)計、實驗研究、數(shù)據(jù)處理、報告撰寫等環(huán)節(jié)，既鍛煉了學(xué)生的實際工作能力，又培養(yǎng)了學(xué)生的團隊協(xié)作精神和從事科研工作必備的獨立工作能力及嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，反過來又促進了學(xué)生對電路課程學(xué)習(xí)的積極性。我們在教學(xué)實踐中試探性的采用過教師主講和有指導(dǎo)的自學(xué)、典型題解題思路的分析、組織課堂討論等。例如：在每章講課前先寫出指導(dǎo)性的預(yù)習(xí)提綱，主要包括重要概念、學(xué)習(xí)要點和計算特點的思考題。這些提綱既有助于引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會思考，提高自學(xué)能力，又可以避免教師把書本上已寫得詳細的數(shù)學(xué)推導(dǎo)在課堂上作不必要的重復(fù)，而只突出重點、難點和疑點的教學(xué)?！爸攸c”是指教材中的重要內(nèi)容，貫穿全書，具有指導(dǎo)性。如電路的基本元件及其性質(zhì)，基爾霍夫定律、戴維南定理、電源的等效變換、相量法及其應(yīng)用等內(nèi)容?！半y點”是指理解或應(yīng)用都有一定難度，易發(fā)生錯誤的內(nèi)容，如戴維南定理的應(yīng)用、相量法、節(jié)點法應(yīng)用中的種種特殊情況、受控源電路的分析計算等?！半y點”往往是后續(xù)課程所要求重點掌握的內(nèi)容。“疑點”是學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的較高級的疑難問題?！耙牲c”問題，在課堂教學(xué)時可以點到為止，較深的問題可以留待答疑時解決。有些問題學(xué)生在自學(xué)時雖然未能較好的總結(jié)出規(guī)律或概念不清，甚至錯了，但通過課堂討論聽同學(xué)的介紹，再聽教師的總結(jié)、講評，印象逐步加深，知道自己錯在哪里，掌握起來比光聽老師講解容易得多。這樣從被動的聽變?yōu)橹鲃拥膶W(xué)，對概念的理解印象深刻，且逐漸提高了自學(xué)能力。

近年來，國外對于小班（大約30人以下）上課日益給予重視。像電路、信號與系統(tǒng)這類重要的課程，每周若有4學(xué)時大班講授，至少安排1至2學(xué)時小班討論課。在美國MIT這些課程每周大班課為2學(xué)時，同時安排小班課也為2個學(xué)時[3]。由于教師隊伍比較緊張，缺少小班課的條件，但在每一章的講課內(nèi)容結(jié)束時，我們會安排一節(jié)課的討論，由學(xué)生自己來總結(jié)這一章所要掌握的主要內(nèi)容，對課后習(xí)題的解題技巧的一些分析。討論由學(xué)生自己組織（基本上每個學(xué)生都會輪到一遍），對于不同的意見學(xué)生可以展開辯論，教師作為裁判參與討論。通過討論師生之間、同學(xué)之間的交流更加密切，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使教學(xué)質(zhì)量得到提高。

（二）注重黑板與多媒體相結(jié)合，以利師生交流

互聯(lián)網(wǎng)使教育資源的共享得到了高速發(fā)展，隨著教育網(wǎng)站的建立，很多電子圖書、數(shù)字期刊、CAI課件、教學(xué)成果、教學(xué)經(jīng)驗都逐步成為共享的教育資源，很多成形的課件、電子文檔、圖片、框圖等可供教師備課參考。電路課程的一大特點是電路圖比較多，有些圖形還比較復(fù)雜（尤其是動態(tài)電路和三相電路圖）。在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，在黑板上畫圖，不僅圖形很難畫好，而且占去了太多的時間。采用多媒體技術(shù)后， 就可以節(jié)省了大量的時間，而且圖形畫的非常漂亮，可以用不同的色彩標識不同的分量，甚至可以通過動畫來表現(xiàn)電路的變化過程，增強了學(xué)生的感性認識，提高了教學(xué)效果。同時，由于電路計算機仿真技術(shù)的發(fā)展，可以在軟件中搭制電路，仿真電路和仿真結(jié)果在多媒體中演示，加深了學(xué)生對理論的理解。教學(xué)過程中圖、文、聲并茂，大大豐富了課堂教學(xué)的內(nèi)容；采用醒目的彩色線條標識內(nèi)容的重點和難點，使學(xué)生一目了然；課件排版整齊、漂亮，避免了因教師的板書潦草帶來的問題；緩解了因大教室上課坐在后排學(xué)生聽不清看不見的問題；減少了教師上課時的板書時間，使得教師有更多的時間詳細地講解難點等等。但是多媒體在電路的教學(xué)中也存在著一定的缺陷，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1．課堂教學(xué)容易主次不分。為了迎合學(xué)生的興趣，多媒體課件常常一味追求表面上的新穎、動感，過多運用強烈的色彩、圖片和動畫，旨在體現(xiàn)內(nèi)容的豐富、功能的強大、表現(xiàn)手法的不凡，使得學(xué)生上課時把更多的注意力集中到多媒體課件的形式上，而忽略了對教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和記憶。

2．教師和學(xué)生之間缺乏情感互動。課堂教學(xué)的過程本身就是教師與學(xué)生間的相互交流、相互影響，從而形成一種有助于認知活動開展的過程。教師講解、板書的過程實際上是學(xué)生靈感、思想相互碰撞和形成的過程，而多媒體教學(xué)往往忽視了學(xué)生思想的形成過程，學(xué)生感受教師的思想不深。

3．教師不能按課堂實際情況即興發(fā)揮。預(yù)先制作的課件，授課時難以調(diào)整，使教師在某種程度上限制了肢體語言的使用，埋沒了教師的個性和特長。有些教師如果不用多媒體授課可能教學(xué)效果很好，而采用多媒體教學(xué)后，由于受微機操作水平和課件制作水平的限制，會變得縮手縮腳，無法施展教學(xué)才能，使教學(xué)效果受到影響。

4．課堂出現(xiàn)“冷場”情況。當學(xué)生記筆記時，教師幾乎無事可做。學(xué)生不可能一邊聽教師的講解，一邊準確地記錄筆記，往往會“顧此失彼”：一味記下筆記卻不理解，課下還要花很多時間看，跟自學(xué)差不多；不記筆記的，上課時聽懂了，課下如果不能及時復(fù)習(xí)鞏固，又會很快忘記。

為了更大地發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢。我們比較成功的做法是在講課時實行下發(fā)部份講義（不是講課的全部內(nèi)容），主要的推理和演繹仍通過板書形式，一些結(jié)論的驗證和復(fù)雜過程的推導(dǎo)及電路圖、波形圖通過多媒體幻燈片進行演示。這樣老師的速度有所減慢，而且下發(fā)的部分講義方便了學(xué)生邊聽邊記邊思考，使學(xué)生自然而然地從傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式向現(xiàn)代學(xué)習(xí)方式進行過渡，從而使上述存在的問題得到一定改善。自下發(fā)部分講義2個學(xué)期以來，學(xué)生普遍反映非常好。在國外許多院校仍很重視寫黑板（例如美國的MIT），在上課時大部分時間以黑板作為主要的載體，每次大課都有Handout， 即教師課前用手在白紙上備課的內(nèi)容。這樣可以解決學(xué)生上課忙于記筆記而沒有時間聽課的問題。為了避免由此帶來的學(xué)生聽講不認真和不來上課等負面影響， 教師往往從Handout中刪除一些關(guān)鍵的內(nèi)容， 以激勵同學(xué)認真聽講。當然在數(shù)學(xué)推導(dǎo)比較多的情況下(比如二階電路等)，他們的教師也決不拒絕用多媒體課件進行教學(xué)，以利于師生之間的交流。

三、重視理論與實際的結(jié)合，關(guān)注學(xué)科發(fā)展動態(tài)

學(xué)科的交叉和滲透促進了電路理論自身的發(fā)展，為了教育學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，提高電路課程的教學(xué)質(zhì)量，教師除了在教學(xué)方法上下功夫外，還必須密切注意學(xué)科發(fā)展的新動態(tài)，在教學(xué)內(nèi)容的組織上，不斷豐富、補充才能跟上新形勢發(fā)展的需要[4][5]。目前教科書介紹的電路，大多數(shù)屬于較簡單的網(wǎng)絡(luò)，且只適用于手算，但并不意味著實際電路也是一些電阻、電容、電感的簡單組合。隨著大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電路的計算愈來愈復(fù)雜。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中既有平面電路，也有非平面電路，靠手工運算根本解決不了問題，只能應(yīng)用計算機進行運算。例如目前使用的《電路》（第5版）中增加了電路的計算機輔助分析（即PSpice的初步知識）和如何應(yīng)用MATLAB求解電路問題等內(nèi)容。雖然限于條件，在講課時目前未能全面鋪開實現(xiàn)上機練習(xí)，但可使學(xué)生了解學(xué)科發(fā)展動態(tài)，開闊思路。

教育和教學(xué)質(zhì)量的提高是一項系統(tǒng)工程，其學(xué)術(shù)性和技術(shù)性都很強，涉及面很廣，需要長期的摸索和探索?！峨娐贰氛n程教學(xué)本身值得探究的東西很多，實驗教學(xué)的研究，教學(xué)內(nèi)容的研究等等，通過這門課的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生獲得一種學(xué)習(xí)的能力和學(xué)習(xí)方法，而不是有限的書本知識。教師要不斷地總結(jié)講課經(jīng)驗，補充新的知識，加大課堂教學(xué)的信息量，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，做到一切為學(xué)生著想，一切從學(xué)生的角度出發(fā)。通過多種教育技術(shù)結(jié)合和教學(xué)手段的改革提高教學(xué)效率，為把學(xué)生培養(yǎng)成厚基礎(chǔ)，寬口徑，能力強的復(fù)合型高級人才打下了一定的基礎(chǔ)。

參考文獻

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