淺談“電工電子技術(shù)”課程的教學(xué)設(shè)計

趙彩鳳，鄭雪梅，吳建強(qiáng)

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系，黑龍江哈爾濱 150001)

“電工電子技術(shù)”是為技術(shù)工程類非電專業(yè)的學(xué)生提供的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，包括電工技術(shù)和電子技術(shù)兩方面。這門課程要求學(xué)生在相對有限的時間里掌握大量的電工和電子技術(shù)的基本知識，具備一定的理論基礎(chǔ)，且有一定的實驗經(jīng)驗，其中電動機(jī)部分的實驗根據(jù)學(xué)生的專業(yè)性質(zhì)，如能源、交通等適時加進(jìn)。本課程選用文獻(xiàn)［1］作為教材。主要參考書包括文獻(xiàn)［2］～［6］。其中文獻(xiàn)［2］為面向二十一世紀(jì)的普通高等教育國家級重點教材;文獻(xiàn)［3］為系列教材體系，引入了PSpice仿真及其他新知識;文獻(xiàn)［6］為是國內(nèi)獲版權(quán)的國外優(yōu)秀教材，其內(nèi)容豐富。

1 “電工電子技術(shù)”課程內(nèi)容的設(shè)計

1)直流電路中加強(qiáng)戴維南定理的講解和習(xí)題，減少或略去節(jié)點電壓法的講解。

2)加入非正弦周期信號電路的簡要分析，諧振電路中加進(jìn)無線電調(diào)臺的理論分析。

3)三相電路中，因為學(xué)生興趣濃厚，加入安全用電部分。

4)暫態(tài)過程減低零狀態(tài)響應(yīng)的分析，解題以三要素法為主。

5)三相異步電動機(jī)部分，加入簡要介紹PLC可編程控制器的原理、編程方法。

6)加入PSpice電路仿真軟件的介紹，可進(jìn)行電路分析演示。

7)學(xué)習(xí)二極管時，加入發(fā)光二極管和光電耦合器的介紹。將直流穩(wěn)壓電源提前到三極管放大電路之前講，因為二極管、穩(wěn)壓管都剛剛學(xué)過，便于學(xué)生理解直流穩(wěn)壓電源的基本工作原理。

8)減少三極管放大電路圖解法的分析和多級電壓放大電路的計算，減少電路負(fù)反饋的分析。在集成運算放大器部分可利用同相輸入、反相輸入與輸出間的關(guān)系對反饋進(jìn)行解釋，使學(xué)生理解由不同反饋產(chǎn)生的電路(如基本運算電路和方波發(fā)生器)的不同工作特點。

9)數(shù)字電路部分，減少對J-K觸發(fā)器和555定時器內(nèi)部電路的分析，加強(qiáng)對實際芯片及其應(yīng)用的介紹。講解數(shù)字電路設(shè)計中用不同器件實現(xiàn)的方法，如三地控制一盞燈可用與非門和異或門實現(xiàn)，也可用138譯碼器實現(xiàn)，使學(xué)生開闊思路。實驗中由學(xué)生提前自主設(shè)計執(zhí)行一定功能的邏輯電路。

2 授課內(nèi)容特點

1)理論與應(yīng)用相結(jié)合

授課要求教師理論知識準(zhǔn)確，思維嚴(yán)謹(jǐn)，思路清晰。然而長篇大段的理論講解又常常會使大部分學(xué)生感覺枯燥，所以適時插入一些應(yīng)用的例子可提高學(xué)生對所學(xué)知識的認(rèn)識，加強(qiáng)學(xué)習(xí)的興趣。如在講解電路的暫態(tài)分析時，例舉與汽車火花塞相連的線圈［5］，因電流不能突變，瞬間感應(yīng)高電壓而引燃油料的過程，還例舉了使用照相機(jī)閃光燈時、霓虹燈閃爍時電容沖充放電的過程。這些都引起了學(xué)生的極大興趣。

2)靈活地運用基本知識

在學(xué)習(xí)交流電路的時候，涉及到一些新的概念如相量、阻抗和有功功率等。在學(xué)生清楚掌握了這些概念后，啟發(fā)他們從不同的角度出發(fā)去解決問題，達(dá)到殊途同歸的目的。如有一習(xí)題，需求解各元件的參數(shù)，從考慮作相量圖，電壓、電流與阻抗之間的關(guān)系、功率平衡關(guān)系三方面分別進(jìn)行分析，可讓學(xué)生體會到多角度看問題的好處。

3)深入淺出、化難為易

由電工技術(shù)到電子技術(shù)，內(nèi)容上變化很大，一些學(xué)生會感到不太適應(yīng)。尤其剛接觸三極管放大電路時，對電路的工作狀況難以理解。在講述三極管的工作原理時，將三極管的靜態(tài)工作點比喻為一條河的水位，輸入信號是一條船，船要到達(dá)對岸要求河有一定的水位，否則會擱淺。這樣的比喻降低了學(xué)生關(guān)于三極管放大電路的復(fù)雜感受，達(dá)到輕松學(xué)習(xí)的效果。

4)結(jié)合先進(jìn)的教學(xué)手段

有些課程內(nèi)容采取黑板與CAI相結(jié)合的形式，往往會收到很好的效果。如講解三相異步電動機(jī)的運行時，在黑板上畫圖會占用大量的時間，剛講過的多種器件符號學(xué)生容易忘記。采用PPT的授課形式可解決上述問題，有些重要的、學(xué)生沒有條件做的實驗及不方便攜帶的實物也可用PPT在課堂上進(jìn)行演示。另外學(xué)習(xí)電路仿真軟件PSpice時，通過計算機(jī)演示可使學(xué)生快捷的了解PSpice的使用分析方法。

5)介紹相關(guān)的背景知識

授課時若能介紹某項重大發(fā)現(xiàn)或發(fā)明的歷史背景，也會激發(fā)學(xué)生對這方面知識的興趣。如十九世紀(jì)末交流電代替直流電的過程，二十世紀(jì)貝爾實驗室的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展對現(xiàn)代電子技術(shù)的深刻影響等。

3 實驗內(nèi)容

本門課程共安排8個相應(yīng)的實驗，包括:①直流電路;②單相交流電路;③三相電路;④單管放大電路的調(diào)試;⑤集成運算放大器的應(yīng)用;⑥組合邏輯電路;⑦時序邏輯電路;⑧電子設(shè)計自動化(EDA)。

針對多學(xué)時的電工學(xué)實驗，加入了電工學(xué)新技術(shù)實踐的課程。包括五個部分:①仿真(OrCAD);②電子電路設(shè)計;③EDA;④PLC;⑤變頻器。

這些實驗內(nèi)容更加接近電工學(xué)的實際應(yīng)用，容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。以電子電路設(shè)計的實驗為例，分為模擬電子實驗和數(shù)字電子實驗，學(xué)生在提供的電子應(yīng)用題目中選擇，實驗前按題目要求設(shè)計好自己的電路，并對結(jié)果進(jìn)行仿真分析。實驗時，實驗室提供必要的儀器設(shè)備和器件，學(xué)生按自己設(shè)計的電子電路圖搭建電路，進(jìn)行實際驗證?？偟膩碚f，電工學(xué)新技術(shù)實踐中的內(nèi)容，一方面是對學(xué)生課程內(nèi)容學(xué)習(xí)的檢驗，同時也加強(qiáng)了學(xué)生綜合各方面知識的能力，使學(xué)生接觸到有科研意義的電工學(xué)新領(lǐng)域，進(jìn)一步拓展了電工學(xué)知識的運用能力。

［1］ 畢淑娥 主編.電工學(xué)［M］.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2001年第1版

［2］ 秦曾煌.電工學(xué)(上、下冊)［M］.北京高等教育出版社，1998年第5版

［3］ 王衛(wèi)、楊士彥、吳建強(qiáng)主編.電工學(xué)(上、中、下冊)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003年第1版

［4］ 王鴻明 主編［M］.北京:電工與電子技術(shù).清華大學(xué)出版社，1991

［5］ 吳項 主編.電工與電子技術(shù)［M］.北京:高等教育出版社，1991

［6］ Charles K.Alekander，Matthew N.O.Sadiku Fundamentals of E-lectric Circuits［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2000年第1版