“電路原理”課程教學(xué)的改革與探索

摘 要：“電路原理”是電氣信息類專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程，隨著新技術(shù)、新方法的不斷出現(xiàn)，該文結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)的教學(xué)理念，從課程體系、教學(xué)方法、實踐教學(xué)和評價體系4個方面深入調(diào)研，形成一套系統(tǒng)的教學(xué)模式，并給出了相應(yīng)的案例，對提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生實踐與創(chuàng)新能力取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：電路原理 教學(xué) 改革

中圖分類號：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）08（a）-0113-02

“電路原理”是東北電力大學(xué)電氣工程及其自動化、電子信息工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)、自動化、通信工程等電氣信息類專業(yè)第一門必修的基礎(chǔ)課程[1]。內(nèi)容主要包括直流穩(wěn)態(tài)分析、交流穩(wěn)態(tài)分析、暫態(tài)分析和均勻傳輸線。該門課程在提供基礎(chǔ)知識、計算方法及初步實驗技能的同時也著力培養(yǎng)學(xué)生對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)能力和從事工程技術(shù)工作的專業(yè)興趣、思維方式及解決實際問題的能力[2]。

區(qū)別于其他基礎(chǔ)課程，“電路原理”概念較多，原理較復(fù)雜，其內(nèi)容涉及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)推導(dǎo)和繁雜的定理定義，學(xué)生大多僅限于完成列方程求解電路響應(yīng)的習(xí)題，卻缺乏電路從實際元件到模型建模過渡的思維，導(dǎo)致學(xué)完該門課程后只能死背公式定理而無法將其解決問題的思維應(yīng)用于后續(xù)課程。隨著實踐教學(xué)與理論教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法不斷創(chuàng)新，傳統(tǒng)單一的教學(xué)模式已無法滿足教育發(fā)展需求。結(jié)合學(xué)科特色，針對課程體系、教學(xué)方法、實踐教學(xué)、評價體系等方面進(jìn)行深入調(diào)研，提出相應(yīng)的改革措施與方法，是“電路原理”課程亟需解決的問題。

1 優(yōu)化課程體系

課程體系的優(yōu)化是培養(yǎng)高素質(zhì)工程技術(shù)人才的重要前提。“電路原理”是一門較成熟的基礎(chǔ)課程，在基礎(chǔ)教學(xué)中似乎變化甚微，但隨著新技術(shù)、新方法的不斷出現(xiàn)，結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)方向，應(yīng)對課程體系的細(xì)節(jié)問題進(jìn)行重新整合和優(yōu)化。

第一，根據(jù)不同課程的授課目的及要求的差異，從不同角度去設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，以此達(dá)到優(yōu)化與其他學(xué)科出現(xiàn)重疊內(nèi)容的要求。例如“自動控制原理”與“電路原理”同時涉及“二階系統(tǒng)的時域分析”內(nèi)容，在“自動控制原理”中主要分析的是閉環(huán)極點對響應(yīng)的影響及系統(tǒng)的上升時間、峰值時間、超調(diào)量、調(diào)整時間等性能指標(biāo)[3]；而“電路原理”是以典型電路為例，側(cè)重于求解二階電路響應(yīng)的方法并討論電氣參數(shù)對響應(yīng)的影響。

第二，在教學(xué)內(nèi)容上不同專業(yè)側(cè)重點應(yīng)相應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，并設(shè)計不同層次的課程體系，提高教學(xué)質(zhì)量。針對我校電氣工程及將自動化專業(yè)的學(xué)生，在教學(xué)中突出“系統(tǒng)”的概念，要求學(xué)生重點掌握正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析并注重相關(guān)知識在電力系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用；而對于電子信息工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)等弱電專業(yè)來說，應(yīng)讓學(xué)生理解能量處理和信號處理之間的關(guān)系，了解同一實際元件在不同工程背景下建立不同模型，并注重介紹相關(guān)知識在計算機(jī)通信、信號處理等領(lǐng)域中的應(yīng)用。

2 改革教學(xué)方法

教學(xué)過程中采取正確的教學(xué)方法是提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段。針對“電路原理”課程性質(zhì)和內(nèi)容，提出以下4點要求。

首先，在原理及公式推導(dǎo)過程中應(yīng)強(qiáng)調(diào)其物理意義。由于該課程涉及了大量過程較繁瑣，理論性較強(qiáng)的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)，如若在課堂中過多地關(guān)注推導(dǎo)過程，必將使整個課堂的授課過程變得枯燥乏味，而學(xué)生對整個知識點的理解也會變得避重就輕。因此，授課過程中如果淡化繁復(fù)的公式推導(dǎo)過程，并強(qiáng)調(diào)公式的物理意義，引導(dǎo)學(xué)生從數(shù)學(xué)推導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)榉治鑫锢磉^程，不僅能提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力，還可以使教學(xué)效果得到一定的提升。

其次，在教學(xué)過程中應(yīng)采取多元化的教學(xué)方法。由于“電路原理”具有較強(qiáng)的理論性，所以在傳統(tǒng)的教學(xué)方式基礎(chǔ)上應(yīng)逐步引入多元化的教學(xué)方法，如啟發(fā)式教學(xué)、類比教學(xué)、討論式教學(xué)、案例教學(xué)等，從而達(dá)到理想的教學(xué)效果。同時引導(dǎo)學(xué)生用分析電路的思維去分析本專業(yè)工程領(lǐng)域的實際問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)，從而提升學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。

“啟發(fā)式”教學(xué)方法是教師引導(dǎo)學(xué)生提出問題，并分析問題，從而解決問題的過程，啟發(fā)學(xué)生獨立思考，提高解決問題的能力。例如，在求解一階電路RC的零輸入與零狀態(tài)響應(yīng)中，應(yīng)啟發(fā)學(xué)生抓住兩種響應(yīng)的特點，運(yùn)用以往學(xué)過的知識分析其響應(yīng)的實質(zhì)即是電容電路的充放電物理過程。這樣采取啟發(fā)式教學(xué)方法替代枯燥的數(shù)學(xué)推導(dǎo)與講解更能加深學(xué)生對知識的理解。

“類比”教學(xué)法是將以往學(xué)過的知識或分析方法同新的知識點相比較，推斷出其相對或相似的特點[4]。例如，在電容和電感元件的學(xué)習(xí)過程中引入類比教學(xué)，把電感電容的定義、電壓電流的瞬時值關(guān)系、相量關(guān)系、相位關(guān)系、有效值相類比，使這兩個容易混淆的元件的特性和關(guān)系一目了然，不僅加深了學(xué)生的記憶，而且提高了教學(xué)的效果。

“討論式”教學(xué)法是教師針對某知識點設(shè)計問題組織討論，促進(jìn)教師與學(xué)生之間的互動，并使學(xué)生在討論中進(jìn)一步加深對所學(xué)知識的理解。例如，在講到功率因數(shù)的提高時，可以結(jié)合相量圖討論如何提高功率因數(shù)，減小功率因數(shù)角，并在與學(xué)生的互動中得出結(jié)論。

再次，要與后續(xù)課程內(nèi)容相結(jié)合，面向工程教學(xué)?！半娐吩怼鄙婕暗膬?nèi)容及思想是基礎(chǔ)課與專業(yè)課的橋梁，后續(xù)所有專業(yè)課都有所涉及，在學(xué)科中起到承上啟下的作用。因此在講授基本原理及方法時，應(yīng)突出專業(yè)背景，強(qiáng)調(diào)工程實踐及應(yīng)用。例如，以電氣工程及其自動化專業(yè)為例，在講授基爾霍夫電流定律時，應(yīng)提到電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的縱聯(lián)保護(hù)就是基爾霍夫電流定律KCL在工程實踐中的重要應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生關(guān)注電氣工程學(xué)科技術(shù)發(fā)展的前沿，提高對本專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣。

最后，要采取多樣化的教學(xué)手段?！半娐吩怼闭n程中也存在一些學(xué)生難以理解的抽象內(nèi)容，比如向量法等知識點，授課時可以借助音頻、視頻、軟件仿真等媒體課件，將抽象的理論形象化，使學(xué)生能清晰全面理解課堂內(nèi)容，并透徹理解所學(xué)知識點。

3 構(gòu)建合理的實踐環(huán)節(jié)

實驗教學(xué)在整個教學(xué)過程中，能夠培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力，并加深對理論知識的理解，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，是“電路原理”教學(xué)中必不可少的重要環(huán)節(jié)。在實驗中以硬件實驗為主，將EWB、Multisim等虛擬實驗與實際硬件設(shè)備相結(jié)合，設(shè)計多個驗證性與設(shè)計性實驗，使學(xué)生可以直觀分析不同參數(shù)不同條件下電路響應(yīng)的變化，并實現(xiàn)從接受知識到應(yīng)用知識的轉(zhuǎn)變。應(yīng)增加小型綜合性的實驗，要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識自行搭建電路同時進(jìn)行參數(shù)測定，分析數(shù)據(jù)并得出結(jié)論。對于大型綜合設(shè)計性實驗，應(yīng)從具體科研項目、工程案例中提煉適宜的工程問題，并鼓勵學(xué)生查閱資料，運(yùn)用所學(xué)知識建模尋求解決方案[5]。

4 完善評價體系

有效的課程考核體系是提高教學(xué)質(zhì)量，提升教學(xué)成果的重要保障。在評定過程中以綜合評價為前提，以能力培養(yǎng)為核心，對全面評價學(xué)生的綜合素質(zhì)尤為重要。理論課程應(yīng)注重考核評價的多元化，應(yīng)由教學(xué)過程考核以及考試考核兩部分構(gòu)成。教學(xué)過程考核應(yīng)同時兼顧出勤、作業(yè)、測驗及課堂提問等方面，主要考察學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度以及對課程掌握情況，同時也能將基本情況及時反饋到老師手中，并適當(dāng)調(diào)整教學(xué)方法及教學(xué)內(nèi)容，合理安排教學(xué)資源。綜合考試應(yīng)由期末考試和課程設(shè)計兩部分組成。其中期末考試應(yīng)同時兼顧基礎(chǔ)概念理論與綜合運(yùn)用能力的考察，且比例根據(jù)學(xué)生掌握情況做相應(yīng)的調(diào)整；課程設(shè)計應(yīng)以小型設(shè)計為主，注重學(xué)生的鉆研與探索，讓其能夠在提出問題到解決問題的過程中獲得思考，同時加深對課程內(nèi)容的理解。

5 結(jié)語

該文通過對“電路原理”課程的特點以及教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，總結(jié)了教學(xué)中存在的問題，并從優(yōu)化課程體系、改革教學(xué)方法、合理安排實踐環(huán)節(jié)、完善評價體系4個方面進(jìn)行分析，提出一系列的改革措施及建議，對培養(yǎng)學(xué)生的基本素質(zhì)、提高教學(xué)質(zhì)量有很大的幫助，也為該課程今后的教學(xué)工作指明了方向。

參考文獻(xiàn)

[1]劉耀年.電路[M].2版.北京：中國電力出版社，2013.

[2]郝靜，劉耀年.電路課程教學(xué)改革的方法和體會[J].東北電力學(xué)院學(xué)報，2004，24（3）：70-73.

[3]趙鈺婷，張虹，尹立敏.電氣工程及其自動化專業(yè)“自動控制原理”課程教學(xué)改革與實踐[J].中國電力教育，2013（29）：38-39.

[4]吳國慶，張燕君，朱奇光，等.電路原理課程教學(xué)改革探索[J].教學(xué)研究，2015，38（4）：66-71.

[5]石磊，郝靜.Multisim仿真在電路課程中的應(yīng)用[J].科技咨詢，2015，20（92）：200-202.