應(yīng)用型本科電氣工程專業(yè)“電路”課程的改革與實(shí)踐

耿素軍?余劍

摘要：“電路”課程是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的主要基礎(chǔ)課，作為應(yīng)用型本科院校的“電路”課程教學(xué)需達(dá)到兩個(gè)教學(xué)目的：使學(xué)生獲得專業(yè)應(yīng)用所必需的電路基本理論知識(shí)；培養(yǎng)學(xué)生對(duì)電路的分析和計(jì)算能力，掌握初步的實(shí)驗(yàn)技能，為學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下必要的電路理論基礎(chǔ)，[1]達(dá)到電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)研究生入學(xué)考試對(duì)電路知識(shí)的基本要求。針對(duì)如何在不增加教學(xué)學(xué)時(shí)的前提下，達(dá)到上述教學(xué)目的，進(jìn)行了改革和實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科；電路；電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）11-0071-02

目前應(yīng)用型本科院校多是在原先?？苹A(chǔ)上升格或合并的普通本科院校，且多為地方性普通教學(xué)型高校，存在師資力量薄弱、實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊等問(wèn)題。學(xué)校升格后，應(yīng)用型本科教育既是本科教育，但又區(qū)別于普通本科“理論性、學(xué)術(shù)性”人才培養(yǎng)模式。應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)更要注重實(shí)踐性和應(yīng)用型，還要兼顧到一大批學(xué)生有考研的客觀需求。“電路”課程是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一門主要專業(yè)基礎(chǔ)課，也是該專業(yè)研究生入學(xué)考試的專業(yè)基礎(chǔ)必考課，但目前“電路”課程教學(xué)無(wú)論在教材選用、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面，都難以達(dá)到上述教學(xué)目的。在“電路”課程理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)中創(chuàng)新改革，勢(shì)在必行。

一、科學(xué)合理制定教學(xué)大綱，明確教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)大綱是課程教學(xué)的綱領(lǐng)性文件。在教學(xué)課時(shí)一定的前提下，教學(xué)大綱既要體現(xiàn)專業(yè)應(yīng)用所必需的電路理論知識(shí)，還要考慮到電路系統(tǒng)相對(duì)完整，以滿足學(xué)生進(jìn)一步深造的客觀需求。為此在制定教學(xué)大綱時(shí)進(jìn)行了廣泛的社會(huì)調(diào)查，聽(tīng)取現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員和參加過(guò)研究生入學(xué)考試考生的意見(jiàn)，充分了解工程一線所需的電路知識(shí)和研究生入學(xué)考試《電路》試卷類型，讓他們共同參與教學(xué)大綱的制定，有的放矢地確定“電路”課程的教學(xué)內(nèi)容。

以太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)“電路”課程為例，在2011年修訂“電路”教學(xué)大綱時(shí)，既要考慮太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院煤礦特色，又要結(jié)合研究生入學(xué)《電路》試卷題型，與會(huì)人員對(duì)“電路”課程的教學(xué)大綱修訂達(dá)成以下共識(shí)：一是電路元件不僅要掌握外特性（端口電壓、電流關(guān)系），還要掌握根據(jù)實(shí)際工作環(huán)境選用元器件的方法。能根據(jù)電阻體上色環(huán)，識(shí)別電阻的阻值。掌握電解電容和無(wú)極性電容用法上的區(qū)別，會(huì)根據(jù)容量和耐壓值選擇電容等工程應(yīng)用內(nèi)容。二是增加集成運(yùn)放非線性應(yīng)用的知識(shí)。在集成運(yùn)放教學(xué)中，加入微分、積分電路和移相電路等非線性應(yīng)用，以滿足煤礦選擇性漏電保護(hù)中經(jīng)常用到的波形整形知識(shí)。三是增加二端口網(wǎng)絡(luò)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)，并將教學(xué)時(shí)間前移，求網(wǎng)絡(luò)參數(shù)時(shí)要側(cè)重于用實(shí)驗(yàn)方法去測(cè)得端口電壓和電流值，進(jìn)而求得網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)值。這種理念既符合工程應(yīng)用的要求，又是研究生入學(xué)“電路”課程考試的熱點(diǎn)。四是增加波特圖的內(nèi)容，強(qiáng)化電路頻率特性知識(shí)，為后續(xù)的“模電”和“檢測(cè)技術(shù)”等課程學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。五是對(duì)結(jié)點(diǎn)電壓法、回路電流法和支路電流等電路分析方法進(jìn)行整合，統(tǒng)一由基爾霍夫定律應(yīng)用引出。六是引進(jìn)相關(guān)院校的一些考研真題，以滿足學(xué)生的考研需求等。限于篇幅，在此不再累贅。

二、引進(jìn)立體式教學(xué)方法和教學(xué)手段，提高教學(xué)效果

從新修訂的教學(xué)大綱內(nèi)容可見(jiàn)，新大綱既要滿足應(yīng)用型要求，又要滿足學(xué)生的考研需求，大幅增加了教學(xué)內(nèi)容。在教學(xué)課時(shí)不能增加的前提下，要保證教學(xué)效果，僅靠傳統(tǒng)“粉筆+黑板”的講授方式，很難滿足要求。

第一，概念性、基礎(chǔ)性的知識(shí)仍然沿用傳統(tǒng)的板書講授方式，便于學(xué)生掌握這些基礎(chǔ)理論知識(shí)。在講授中，注意引導(dǎo)學(xué)生思考和組織學(xué)生討論。例如在講授正弦交流電有效值內(nèi)容時(shí)，在學(xué)生掌握有效值的概念、有效值物理意義和有效值的表示公式的基礎(chǔ)上，啟發(fā)學(xué)生思考兩個(gè)問(wèn)題：一是若電壓（電流）是非正弦周期函數(shù)，如何求電壓（電流）的有效值？并舉邱關(guān)源教材第十章習(xí)題13為例，引發(fā)學(xué)生思考。[2]二是若電壓（電流）是多個(gè)不同頻率正弦函數(shù)疊加的周期函數(shù)，又如何求電壓（電流）的有效值？將教材中第十三章“非正弦周期電流電路”內(nèi)容引出來(lái)，組織學(xué)生討論。這樣不僅啟發(fā)了學(xué)生思考，還將書本知識(shí)前后融合、貫通，講清了有效值公式實(shí)用的范圍。指出有效值、最大值是的關(guān)系，是針對(duì)正弦交流電而非所有周期函數(shù)。

第二，對(duì)于電路大綱要求了解的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和復(fù)雜電路圖，為了節(jié)約時(shí)間，也可采用多媒體課件講解。如二階微分方程求解、傅里葉變換和拉氏變換等內(nèi)容，均用多媒體課件展示。另外，事先畫好一些復(fù)雜的電路圖，需要在講授中用到的，直接用多媒體課件演示即可。這樣既可以讓學(xué)生達(dá)到了解的教學(xué)目的，又節(jié)約了時(shí)間，避免了將電路基礎(chǔ)課變?yōu)閿?shù)學(xué)復(fù)習(xí)課、習(xí)題課變?yōu)閿?shù)學(xué)解題課的問(wèn)題。

第三，將EWB和MULTISIM等常用電路教學(xué)仿真軟件引進(jìn)課堂教學(xué)，將便于仿真的案例在課堂上進(jìn)行仿真演示，使教師和學(xué)生置身模擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中，教師邊講解邊實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果直觀顯示，理論計(jì)算結(jié)果與仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果加以比對(duì)，激發(fā)學(xué)生的思考，利于與學(xué)生的良性互動(dòng)，以取得良好的教學(xué)效果。

三、選用案例教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用實(shí)踐能力

為達(dá)到應(yīng)用型本科電路教學(xué)的雙重教學(xué)的目的，僅僅局限于某版本教材是不現(xiàn)實(shí)的，至少當(dāng)前是這樣。必須在考慮專業(yè)特色的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用。用成型的電路、實(shí)際的課題和實(shí)用的小制作為教學(xué)案例，廣泛搜集材料，以取得良好教學(xué)效果。如講到集成運(yùn)放非線性應(yīng)用時(shí)，以煤礦選擇性漏電保護(hù)中常用的零序電壓移相電路加以講解為例，電路如圖1所示。[4]

由電路理論知識(shí)，可推導(dǎo)得：

u0與ui的相位差為：

當(dāng)調(diào)節(jié)R3從0到∞變換時(shí)，φ實(shí)現(xiàn)了從180°到0°移位。圖2、圖3分別是R3為0和R3為10K時(shí)，C1取0.33uF，w取314rad/s，用EWB仿真所得結(jié)果的波形圖，理論推導(dǎo)與實(shí)踐仿真結(jié)合，取得了很好的教學(xué)效果。

工程上這樣的案例很多，如50HZ濾波的雙T型網(wǎng)絡(luò)、相序指示儀等，這些實(shí)用的電路需在平時(shí)加強(qiáng)搜集。一些“電路”課程的考研真題，也可作為案例教學(xué)的實(shí)例，通過(guò)多媒體課件展示，以擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面。

四、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加強(qiáng)創(chuàng)新能力培養(yǎng)

應(yīng)用型本科以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主要目標(biāo)，要把教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)和實(shí)踐能力培養(yǎng)放在更加突出的位置，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。傳統(tǒng)的“電路”實(shí)驗(yàn)是基于實(shí)驗(yàn)箱的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生被動(dòng)完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，無(wú)法滿足創(chuàng)新能力培養(yǎng)的需求。[3]目前信息工程系已對(duì)“電路”實(shí)驗(yàn)先行進(jìn)行教學(xué)改革，總的思路是減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)。鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，先用仿真軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)構(gòu)想做仿真。仿真通過(guò)后，提出實(shí)驗(yàn)方案，經(jīng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師同意后，購(gòu)買電路實(shí)驗(yàn)所需的電路元件搭接實(shí)驗(yàn)電路，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)而寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。為此重新設(shè)置實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式，將電路實(shí)驗(yàn)獨(dú)立設(shè)課，單獨(dú)考核。此種做法極大地啟發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，加強(qiáng)了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。盡管此種做法因購(gòu)買器件經(jīng)費(fèi)報(bào)銷問(wèn)題還未能大面積推廣，但小比例的嘗試已經(jīng)取得可喜成績(jī)。

五、鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)以致用，積極參加職業(yè)資格考試和各種比賽

職業(yè)資格證書是就業(yè)的憑證和通行證，學(xué)校以推行雙證書制度作為切入點(diǎn)，將職業(yè)資格證書引入人才培養(yǎng)方案中，明確要求學(xué)生須取得相關(guān)行業(yè)的兩個(gè)資格證書，方可畢業(yè)。學(xué)校的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心和山西省職業(yè)技能鑒定中心合作，負(fù)責(zé)對(duì)學(xué)生進(jìn)行職業(yè)技能鑒定考核。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽和全國(guó)大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”等六大競(jìng)賽，目前多人參與山西省創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目研究，電氣專業(yè)學(xué)生曾獲得全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽山西省賽區(qū)一等獎(jiǎng)，多次獲全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模國(guó)家級(jí)和省級(jí)一、二、三等獎(jiǎng)的好成績(jī)。為了鼓勵(lì)更多學(xué)生參與，校學(xué)生會(huì)和校團(tuán)委還在推優(yōu)評(píng)先、入黨等方面，對(duì)積極參加比賽并取得優(yōu)秀成績(jī)的學(xué)生給予照顧。

六、結(jié)論

通過(guò)近幾年對(duì)應(yīng)用型本科電路的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、實(shí)踐教學(xué)等方面的改革與實(shí)踐，在太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院已取得較好的效果，學(xué)生對(duì)電路理論知識(shí)的應(yīng)用能力顯著提高，學(xué)生考研人數(shù)也大幅上升。但是在當(dāng)前“電路”課程的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)中，仍存在著教學(xué)制度不夠健全、教學(xué)手段不太完善、立體化教材急需編寫、教學(xué)案例尚需擴(kuò)充等問(wèn)題，相信通過(guò)不斷的教學(xué)改革和實(shí)踐，充分挖掘教師和學(xué)生的潛力，一定能達(dá)到應(yīng)用型本科“電路”課程的教學(xué)目的。

參考文獻(xiàn)：

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[2]邱關(guān)源，羅先覺(jué).電路[M].第5版.北京：高等教育出版社，2006.

[3]王紅艷，周雅.應(yīng)用型本科“電路”課程的教學(xué)研究[J].科技信息，2011，（33）：207.

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（責(zé)任編輯：孫晴）