基于CDIO《電路分析》教學(xué)改革的研究和探討

史勤剛 馬俊成

（電子科技大學(xué)成都學(xué)院微電子技術(shù)系，四川 成都611731）

1 引言

現(xiàn)我院提出了CDIO的教學(xué)改革，其目的是培養(yǎng)具有良好的動手能力，創(chuàng)新能力的高素質(zhì)IT人才。電路分析是電學(xué)類學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后學(xué)習(xí)的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是學(xué)生今后進(jìn)入專業(yè)課程的入門第一課，對電學(xué)的相關(guān)課程的學(xué)習(xí)有相當(dāng)重要的作用。電路分析這門課程具有理論嚴(yán)謹(jǐn)，邏輯性強(qiáng)，廣闊的工程應(yīng)用性等特點(diǎn)。然而在電分的教學(xué)過程中卻存在著教師在上課時(shí)只注重傳授相關(guān)電路知識，但卻不注重講解原理；學(xué)生能夠記憶相關(guān)的定理，但卻不知道實(shí)用；學(xué)生上課感覺枯燥無聊，無法對輸入輸出有感官上的認(rèn)識；學(xué)生能夠讀懂電路圖，卻無法動手實(shí)現(xiàn)等問題。因此，本文基于以上意義和存在的問題，并根據(jù)本人在電路分析授課過程中積累的教學(xué)體會，提出以下課程改革的建議。

2 課程內(nèi)容和授課方式的改革

2.1 教學(xué)內(nèi)容的改革

由于電路分析的課時(shí)有限，想要全方面講解不可能。但是必須讓學(xué)生對電路分析的基本理論體系有全面的認(rèn)識，因此在授課時(shí)必須做到重點(diǎn)知識詳細(xì)講，對不重要的知識泛講，對于需要了解的知識放在課下讓學(xué)生自學(xué)。同時(shí)根據(jù)我系的特點(diǎn)，對授課內(nèi)容有一定的取舍。例如：我系是微電子技術(shù)系，在今后課程的學(xué)習(xí)中很少用到十一章正弦穩(wěn)態(tài)的功率和三相電路及第十三章中變壓器電路的知識，這部分內(nèi)容將其舍去。第十章正弦穩(wěn)態(tài)分析對我們后期課程及其重要，我們又會給與更多的課時(shí)重點(diǎn)講解。

在授課時(shí)為了讓學(xué)生對電路分析的理論知識有全面的認(rèn)識，因此在上課時(shí)需要注重講解前后知識的邏輯關(guān)系。比如在第一章中講完兩類約束和電路方程（2b方程）后，又是怎樣根據(jù)2b方程得到支路電流方程和支路電壓方程的。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生如何通過現(xiàn)有知識分析出新的求解問題的方法，加強(qiáng)學(xué)生邏輯思維能力的鍛煉，進(jìn)一步認(rèn)識知識之間存在的邏輯關(guān)系。在學(xué)完電路分析時(shí)，讓學(xué)生自己用軟件設(shè)計(jì)時(shí)用框架結(jié)構(gòu)圖將電路分析的知識體系繪制出來。當(dāng)完成此圖時(shí)，學(xué)生自己也會對電路分析的知識體系有了全面的認(rèn)識。

2.2 教學(xué)方式的改革

在以往的教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師扮演的角色往往充當(dāng)?shù)氖茄輪T，通過教師的言傳身教傳授知識，而學(xué)生是被動的接受。改革后教師的身份將轉(zhuǎn)變成導(dǎo)演，將指導(dǎo)課程情節(jié)的發(fā)展。比如：在講解功率的最大傳輸定理時(shí)，可引導(dǎo)學(xué)生講最大功率的傳輸定理自行推導(dǎo)出來，然后做點(diǎn)評。在此過程中既增強(qiáng)了學(xué)生的自學(xué)能力，又鍛煉了學(xué)生的邏輯思維能力。在授課手段是則將原來單純的講解概念或定理，轉(zhuǎn)而充分發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢，增加動畫的描述。使概念定理的講解更生動形象，增強(qiáng)了趣味性的同時(shí)又給學(xué)生以感官認(rèn)識。

3 引入仿真實(shí)驗(yàn)

為了解決學(xué)生在應(yīng)用定理求解電路時(shí)存在的理論與實(shí)際脫節(jié)的情況，我們在課堂中引入了仿真實(shí)驗(yàn)，以加深學(xué)生對理論知識的認(rèn)識。比如引入MULTISIM仿真實(shí)驗(yàn)。MULTISIM仿真軟件中有各激勵(lì)源、電流表、電壓表、示波器等虛擬器件，電路仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚋庇^的看出輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)，是輸出更加生動形象。比如在講到基爾霍夫電流定律的時(shí)候，可在講完該內(nèi)容后，以課下作業(yè)的形式讓學(xué)生自行仿真一個(gè)基爾霍夫電流定律的實(shí)例。

為了增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和動手能力，教師不對仿真軟件的使用教程不做任何講解，只是將題目布置下去，在下節(jié)課上課后對仿真做點(diǎn)評和提出相關(guān)的問題。比如什么是基爾霍夫電流定律？在仿真電路中是如何體現(xiàn)的？在電路圖中我們是如何計(jì)算各支路電流的？通過電路仿真的引入，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣明顯增加，學(xué)習(xí)的主觀能動性增強(qiáng)。

圖1 KCL仿真實(shí)例

4 增加實(shí)物驗(yàn)證

為了培養(yǎng)具有動手能力，創(chuàng)新能力的新型IT人才，從電路分析這門入門課開始，就應(yīng)該開始灌輸給學(xué)生的科研的概念。為了培養(yǎng)一定科研能力我們加入了實(shí)物電路的制作內(nèi)容。同樣以基爾霍夫電流定律為例?；谠诜抡嬷械玫降幕鶢柣舴蚨傻姆抡鎸?shí)例，學(xué)生自己在實(shí)驗(yàn)課上完成此實(shí)例電路的實(shí)物電路。

圖2 基爾霍夫定律實(shí)物圖

然后用萬用表分別測量電源電壓，主支路電流，各分支路電流，將測量得到的結(jié)果與仿真結(jié)果作對比。通過對比學(xué)生會發(fā)現(xiàn)，真實(shí)的結(jié)果會與仿真的結(jié)果有所不同，讓學(xué)生自己去估計(jì)電路中存在誤差的原因，明白仿真電路與實(shí)際電路的不同，及后期調(diào)試電路的重要意義。

5 總結(jié)

根據(jù)我院CDIO的教學(xué)改革基本思想，本文對電路分析從課程內(nèi)容，授課方式，仿真實(shí)驗(yàn)的引入，實(shí)物電路的制作等方面進(jìn)行了改革。讓學(xué)生從一開始接觸電子類課程，就大致了解了科研的一般流程：由理論知識出發(fā)，完成仿真驗(yàn)證其正確性，再動手完成實(shí)際電路并調(diào)試電路。通過以上教學(xué)改革和科研思想的灌輸，在這個(gè)過程中，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了的動手能力，啟發(fā)了創(chuàng)新思維。通過一個(gè)學(xué)期的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，效果良好。在后期的教學(xué)中，我們?nèi)詴鶕?jù)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問題，再做出相應(yīng)的改革，達(dá)到CDIO的教學(xué)理念。

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