電路原理課程教改中堅持理論與實踐相結(jié)合的探討

高山山

摘要：當(dāng)代科技的迅猛發(fā)展，電路原理課程內(nèi)容不斷豐富，課程發(fā)展必須更加注重理論聯(lián)系實際。在教改中，必須體現(xiàn)電路原理課程理論性強、實踐性強和創(chuàng)新空間大的特點，符合當(dāng)代大學(xué)實際，堅持依靠現(xiàn)代科技手段、提高學(xué)生實踐能力和提升學(xué)生主動性的原則，在教學(xué)內(nèi)容中注重理論學(xué)習(xí)和實例分析相結(jié)合，教學(xué)方式上注重內(nèi)容講解和仿真軟件輔助相結(jié)合，教學(xué)實踐中注重電路實驗與仿真軟件模擬實驗相結(jié)合，不斷深化課程教改。

關(guān)鍵詞：電路原理；教學(xué)；改革

中圖分類號：TM13 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）32-0121-02

一、電路原理課程的現(xiàn)狀

1.電路原理課程的發(fā)展。大學(xué)階段的電路原理課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要學(xué)習(xí)掌握電路的基本理論和定律，具備獨立分析計算的能力和設(shè)計電路、開展實驗的初步技能，為后續(xù)的自動化、電氣工程及其自動化、測控儀表、通信工程、電子信息工程等專業(yè)課程打下基礎(chǔ)。近年來，電路技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴展，如納米電子學(xué)等新學(xué)科的興起，新的元件如無源的電路第4類基本元件（憶阻器）的發(fā)現(xiàn)[1]，電路理論的內(nèi)容不斷充實，從線性、非時變、無源、雙向和二端元件電路發(fā)展到非線性、時變、有源和多端元件電路，電路的超大規(guī)模集成推動電路系統(tǒng)體積不斷縮小，電路原理課程產(chǎn)生了較大的發(fā)展。但是，從上世紀末形成的電路原理課程教學(xué)體系卻基本上處于穩(wěn)定狀態(tài)。這種教學(xué)體系已經(jīng)顯現(xiàn)出一些不適合課程內(nèi)容發(fā)展的情況。在教學(xué)中，仍按過去電路的特點分為強電電路和弱電電路，與新出現(xiàn)的強電電路的信號處理管理（如電腦控制下的UPS供電電路）等新發(fā)展不適應(yīng)；授課中強調(diào)理論知識教學(xué)，學(xué)生更善于列方程求解理想電路，缺乏對元件建模背景的分析，實際應(yīng)用能力培養(yǎng)不足。2011年教育部電子電氣課程基礎(chǔ)課程教指委《電子電氣課程基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》一書中，詳細介紹了國內(nèi)外課程現(xiàn)狀及其相互比較，并建議電路課程今后應(yīng)著重總結(jié)教學(xué)內(nèi)容與工程實踐相結(jié)合的經(jīng)驗，處理好電路類課程基本理論與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)之間的關(guān)系[2]。我們認為，電路原理課程發(fā)展至今，最重要特征更加注重理論聯(lián)系實際。

2.電路原理課程特點。電路原理是一門理論性和實踐性很強的課程，其主要特點可概括為理論性強、實踐性強和創(chuàng)新空間大。①理論性強：課程中基礎(chǔ)知識點多，經(jīng)典理論多，數(shù)學(xué)推導(dǎo)多。課程的這一特點，決定了電路原理課程在后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)性地位，對課程內(nèi)容的掌握程度直接影響后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)效果[1]。②實踐性強：掌握了電路原理課程內(nèi)容，我們可以通過設(shè)計電路模型，對任何實際的電路進行分析研究，并通過研究結(jié)果指導(dǎo)工程實踐，解決實際需求。課程的這一特點，決定了電路課程的學(xué)習(xí)必須將理論與實踐相結(jié)合，相互促進。③創(chuàng)新空間大。電路設(shè)計中，采取不同的連接方式，同樣的電路元件可以構(gòu)成不同的電路，發(fā)揮不同的作用。課程的這一特點，擴充了電路設(shè)計的創(chuàng)新空間，提高了學(xué)習(xí)的趣味性，為發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主觀能動性提供了條件。

3.課堂教學(xué)的特點。①學(xué)生學(xué)習(xí)特點。一些學(xué)生對課程內(nèi)容的運用重視不夠，更多采取考前題海戰(zhàn)術(shù)的方式取得學(xué)分，未建立起通過學(xué)習(xí)扎牢基礎(chǔ)、促進今后學(xué)習(xí)和提升運用能力的目的。②教師授課特點。由于電路原理課程理論性強的特點，教師不得不用更多時間向?qū)W生講解基礎(chǔ)知識，確保理論的完整性和系統(tǒng)性，而在有限的教學(xué)時間中，運用能力的培養(yǎng)就相對弱化。

根據(jù)電路原理課程的發(fā)展特點，我們在課程的教改中，需要體現(xiàn)電路原理課程的特點和當(dāng)代大學(xué)課堂教學(xué)的特點。

二、電路原理教學(xué)方法改革

法國政治家托克維爾在他那本經(jīng)典的代表作《舊制度與大革命》中提出，深刻的改革是有充分準備的人們自行動手從事的全面改革?？梢哉f，課程教改需要合適的條件環(huán)境，目的明確的頂層設(shè)計和切實可行的具體措施。由此，我們可以嘗試提出以下三項原則：在教育目標方面，以提高學(xué)生實踐能力為培養(yǎng)目標的原則；在條件環(huán)境層面，依靠現(xiàn)代科技手段促進學(xué)習(xí)的原則；在具體措施層面，促進學(xué)生主動學(xué)習(xí)為主的原則。把握這三條原則，我們可以從以下幾個方面強化理論和實踐的結(jié)合，更好地推進電路原理課程教改。

1.教學(xué)內(nèi)容中注重理論學(xué)習(xí)和實例分析相結(jié)合。針對課程理論性強的特點，必須強化理論的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，需要通過讓學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識、理解基本原理，從而建立起電路原理的基本知識框架，為運用知識開展實踐和后續(xù)課程的學(xué)習(xí)提供基礎(chǔ)。但是，理論學(xué)習(xí)時，必須重視理論與實踐轉(zhuǎn)化的過程。對于初學(xué)者來說，從基礎(chǔ)知識、基本原理到實例運用，有一個逐漸深化認識和轉(zhuǎn)化適應(yīng)的過程，教師必須在講授理論知識時，引導(dǎo)學(xué)生進入這個漸變的過程。這就要求教師在理論講解中，有針對性地開展實例分析，特別是對于教學(xué)難點和重點部分，有針對性地選擇工程實例開展教學(xué)，以元件為載體講解基礎(chǔ)知識，以工程模型為依托闡述基本原理，從而在抽象的理論知識和客觀的工程實例間建立聯(lián)系，讓學(xué)生在促進理論知識的深入理解的同時，潛移默化地提升知識的運用能力。

2.教學(xué)方式上注重內(nèi)容講解和仿真軟件輔助相結(jié)合。隨著大學(xué)教學(xué)條件的改善，大學(xué)課堂教學(xué)中，過去采取的“教師板書—學(xué)生記錄”方式已轉(zhuǎn)變?yōu)椤岸嗝襟w展示+教師板書—學(xué)生紀錄”方式。這種變化，由于多媒體技術(shù)的運用，將教師從繁復(fù)的板書中解脫出來，可以將更多的課堂時間用于內(nèi)容講解，課堂教學(xué)效率有了很大提高。但是，即使采取教師課前發(fā)放多媒體課件內(nèi)容的方法，學(xué)生在課堂上的主要學(xué)習(xí)方式仍然是記錄，這種教學(xué)方式的變化，其實質(zhì)仍然是理論學(xué)習(xí)的經(jīng)典方法——教師講解、學(xué)生記錄，沒能更好滿足現(xiàn)代教育更注重發(fā)揮學(xué)生主觀能動性這一要求，也不能適應(yīng)電路原理課程實踐性強的特點。基于基礎(chǔ)條件的提升，多媒體教學(xué)手段的普遍運用，在課堂教學(xué)中使用仿真軟件開展分析具備了推廣條件。很多教師已經(jīng)在探索，在電路原理課程的課堂講解中，運用仿真設(shè)計開展輔助教學(xué)。運用仿真設(shè)計輔助教學(xué)就是配合理論知識的講解，利用多媒體教學(xué)設(shè)備，通過電路仿真軟件設(shè)計相應(yīng)的電路模型，計算測試結(jié)果，并指導(dǎo)學(xué)生觀察和總結(jié)的過程。仿真設(shè)計本身屬于一種模擬試驗，使用仿真軟件輔助教學(xué)，其實質(zhì)就是理論教學(xué)與模擬實踐的結(jié)合。使用仿真設(shè)計輔助教學(xué)，可以深化學(xué)生對理論知識的理解，更重要的是，學(xué)生在學(xué)習(xí)中，已經(jīng)從傳統(tǒng)的被動聽理論講解轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃佑^察模擬試驗，教學(xué)的實踐性特征明顯增強，使學(xué)生自然而然地從傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式向現(xiàn)代教學(xué)學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變。

3.教學(xué)實踐中注重電路實驗與仿真軟件模擬實驗相結(jié)合。實踐是提高工科專業(yè)課程教學(xué)效果的方式，更是工科專業(yè)教育的最終目的。通過實踐教學(xué)既可以鞏固學(xué)生的理論知識，又可以培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。電路原理課程的實踐主要采取實驗課的方式。按實驗的內(nèi)容分，可以分為驗證性實驗、設(shè)計性實驗和創(chuàng)新性實驗三種。驗證性實驗就是通過實驗對理論進行驗證，教師根據(jù)課程內(nèi)容設(shè)計實驗，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下重復(fù)實驗過程，通過對實驗結(jié)果的觀察，驗證課程中基本理論，在抽象的理論知識和實際的實驗結(jié)果間建立聯(lián)系，深化對理論知識的認識。設(shè)計性實驗和創(chuàng)新性實驗主要是為了提升運用能力，學(xué)生根據(jù)實際問題自主設(shè)計實驗，并在教師的幫助下開展探索性研究，通過實驗結(jié)果對設(shè)計進行不斷優(yōu)化，找到解決實際問題的設(shè)計方案，從而提升運用理論知識解決實際問題的能力。電路實驗是電路課程學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)，是體現(xiàn)教育理念中理論聯(lián)系實際原則的體現(xiàn)，是學(xué)生獲得知識的重要手段，更是培養(yǎng)學(xué)生觀察分析和解決實際問題能力的重要途徑。電路實驗對于電路原理課程這一實踐性強的課程具有重要作用，但是，當(dāng)前電路實驗存在以下不足：一是由于課時限制，以及擴招后學(xué)生數(shù)量增多，實驗設(shè)備、場地相對不足，學(xué)生進行電路實驗的課時不能滿足教學(xué)的需要。二是由于電路實驗是在既有設(shè)備、元件的基礎(chǔ)上進行，受學(xué)校實驗條件的限制，大多數(shù)情況下只能開展驗證性實驗，實驗課具有的提升學(xué)生創(chuàng)新能力的作用發(fā)揮不足，不能很好滿足設(shè)計性實驗和創(chuàng)新性實驗的需要。解決這一問題，一方面需要不斷加大投入，提升實驗室的裝備水平，充實實驗室?guī)熧Y力量水平，滿足設(shè)計性實驗和創(chuàng)新性實驗的要求。另一方面，需要引入仿真軟件模擬實驗，以最便捷的方式提高實驗效果。使用仿真軟件模擬實驗，就是在實驗中，采用計算機軟件進行電路設(shè)計實驗，通過軟件分析實驗結(jié)果。實驗中，學(xué)生可以開展驗證實驗，利用無形的電路模型開展電路分析，迅速得到實驗結(jié)果，提高實驗效率。更重要的是，學(xué)生可以開展設(shè)計性實驗和創(chuàng)新實驗，為學(xué)生提供了廣闊的創(chuàng)新空間。學(xué)生針對需要解決的問題設(shè)計電路，并實時調(diào)整設(shè)計方案，比較便捷地修改電路，從而解決實際問題。在這一過程中，實驗靈活性的增加可以促進學(xué)生主動性，實驗趣味性的增加可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，有效發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性。這一方式具有容易設(shè)計、容易修改、容易實現(xiàn)等優(yōu)點，有效規(guī)避了傳統(tǒng)物理實驗存在的受設(shè)備條件限制嚴重、實驗存在安全風(fēng)險的問題，可以用最少的代價開展科學(xué)研究，從而拓寬學(xué)生視野、開拓學(xué)生思維、鍛煉實踐操作能力，適應(yīng)理論結(jié)合實際的發(fā)展需要。

通過對電路原理課程和大學(xué)教學(xué)特點的分析，筆者提出了以堅持依靠現(xiàn)代科技手段、提高學(xué)生實踐能力和提升學(xué)生主動性原則，在電路原理課程教改中，提出了教學(xué)內(nèi)容中注重理論知識學(xué)習(xí)和工程實例分析相結(jié)合、教學(xué)方式上注重知識講解和仿真軟件輔助相結(jié)合和教學(xué)實踐中注重電路實驗與仿真軟件模擬實驗相結(jié)合的建議，以不斷推進教學(xué)改革并提升教學(xué)成效。

參考文獻：

[1]龔紹文，鄭君里，余歆杰.電路課程的歷史、現(xiàn)狀和前景[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2011，33（6）：5-12.

[2]教育部高等學(xué)校電子電氣基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會.電子電氣課程基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求[J].北京：高等教育出版社，2011.