電路課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐

湯敏 宋長(zhǎng)青 孫玲 王俠 吳國(guó)祥 趙繼聰 王敬時(shí)

摘? 要 電路是電類專業(yè)重要的基礎(chǔ)課之一，該課程的學(xué)習(xí)效果不僅影響學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，而且影響其后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。提出五點(diǎn)該課程教學(xué)改革的措施，包括：把握知識(shí)框架，厘清概念關(guān)系;開(kāi)展雙語(yǔ)教學(xué)，促進(jìn)師生研討;創(chuàng)建教輔平臺(tái)，利于碎片學(xué)習(xí);設(shè)置教學(xué)助手，倡導(dǎo)協(xié)作學(xué)習(xí);改革實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，提升學(xué)習(xí)興趣。近年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐證明，本文所提教改經(jīng)驗(yàn)有助于全面培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)技能，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 電路;教學(xué)改革;數(shù)字化教學(xué)平臺(tái);雙語(yǔ)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2019）20-0087-03

Teaching Reform and Practice on Electric Circuits Course//TANG

Min， SONG Changqing， SUN Ling， WANG Xia， WU Guoxiang， ZHAO Jicong， WANG Jingshi

Abstract Electric circuit is one of the important major foundational courses for electronics and electrics. The learning effect of this coursenot only affects students interests in professional learning， but also?affects their learning of subsequent courses. Five teaching reform measures are carried out， including： grasping the knowledge frame-work and clarifying the conceptual relationship; developing bilingualteaching to promote teacher-student discussions; creating a teaching assistant platform to facilitate fragment learning; setting up teaching?assistants and advocating collaborative learning; reforming the expe-rimental models to enhance learning interest. Practical experiences of recent years have proved that these teaching reform methods can foster the students abilities， inspire their interests and improve the teaching effect.

Key words electric circuit; teaching reform; digital teaching plat-form; bilingual teaching

1 引言

電路是電子信息類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課和必修課，系統(tǒng)介紹電路的基本規(guī)律、基本理論和基本分析計(jì)算方法等，為后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的學(xué)習(xí)提供電路理論基礎(chǔ)知識(shí)及電路分析方法的支撐。本課程教學(xué)過(guò)程中，既強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)基本概念的理解和基本方法的掌握，又注重電路分析方法和分析軟件的靈活運(yùn)用，并與工程實(shí)踐密切聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力、分析計(jì)算能力和科學(xué)歸納能力，樹立嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)和理論聯(lián)系實(shí)際的工程觀點(diǎn)，為畢業(yè)后從事相關(guān)工作奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。

為進(jìn)一步深化人才培養(yǎng)模式改革，積極探索和實(shí)踐高等教育大眾化背景下的卓越創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，同時(shí)為更好地秉承和弘揚(yáng)張謇先生的辦學(xué)理念，南通大學(xué)于2016年開(kāi)始在本科教育中設(shè)立張謇書院，設(shè)文學(xué)、理學(xué)、工學(xué)等學(xué)部，各學(xué)部分別組建1～2個(gè)教學(xué)班。張謇書院的學(xué)生從相關(guān)學(xué)院學(xué)科基礎(chǔ)好的專業(yè)低年級(jí)學(xué)生中擇優(yōu)選錄，其中低年級(jí)實(shí)行通識(shí)基礎(chǔ)教育，高年級(jí)實(shí)行寬口徑專業(yè)教育。張謇書院堅(jiān)持“學(xué)生為本、德育為先、能力為重”的教育理念，貫徹“加強(qiáng)基礎(chǔ)、淡化專業(yè)、因材施教、分流培養(yǎng)、注重創(chuàng)新”的教學(xué)原則，在強(qiáng)化學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)教育的同時(shí)，進(jìn)一步推進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。

本文主要介紹在南通大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院張謇書院班學(xué)生中開(kāi)展電路課程教學(xué)改革的相關(guān)措施，主要包括：把握知識(shí)框架，厘清概念關(guān)系;開(kāi)展雙語(yǔ)教學(xué)，促進(jìn)師生研討;創(chuàng)建教輔平臺(tái)，利于碎片學(xué)習(xí);設(shè)置教學(xué)助手，倡導(dǎo)協(xié)作學(xué)習(xí);改革實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，提升學(xué)習(xí)興趣。

2 電路課程教學(xué)改革措施

把握知識(shí)框架，厘清概念關(guān)系? 在多年的教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，關(guān)于電路理論的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以輕易學(xué)會(huì)并用于解決一些實(shí)際問(wèn)題，但要真正學(xué)深學(xué)透，不犯原理性錯(cuò)誤，卻十分困難。究其原因，這種現(xiàn)象本質(zhì)上是因?yàn)閷W(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)把知識(shí)點(diǎn)割裂開(kāi)來(lái)，沒(méi)有把相關(guān)原理和方法融會(huì)貫通，從而完整把握知識(shí)框架，厘清所有概念、方法之間的必然聯(lián)系。

如“電阻電路的一般分析”這一章，回路電流法和結(jié)點(diǎn)電壓法無(wú)疑是重難點(diǎn)，但是2b法是否可以忽略不提呢？筆者認(rèn)為2b法是其他所有方法之母，將貫穿電路課程始終，因此，對(duì)于該方法應(yīng)介紹其來(lái)龍去脈。

對(duì)于具有n個(gè)結(jié)點(diǎn)，b條支路的電路，2b法方程包括：①（n-1）個(gè)獨(dú)立的KCL方程;②（b-n+1）個(gè)獨(dú)立的KVL方程;③b個(gè)VCR關(guān)系方程。因方程總數(shù)為2b個(gè)，故稱為2b法。如將③代入②，即為支路電流法;如將③代入①，即為支路電壓法。更進(jìn)一步，在支路電流法中，如用回路電流代替支路電流，則為回路電流法。在支路電壓法中，如以結(jié)點(diǎn)電壓代替支路電壓，則為結(jié)點(diǎn)電壓法。

如此講解，可以讓學(xué)生清楚地看到：雖然2b法本身方程較多，但后續(xù)的回路電流法和結(jié)點(diǎn)電壓法本質(zhì)上可視為2b法的快速算法，有效減少方程數(shù)和計(jì)算量。這樣一來(lái)，學(xué)生可對(duì)電阻電路一般分析方法的知識(shí)圖譜具有更為深刻的理解和認(rèn)識(shí)，從而把握課程主線。

開(kāi)展雙語(yǔ)教學(xué)，促進(jìn)師生研討? 英語(yǔ)作為一門國(guó)際語(yǔ)言，在復(fù)合型人才培養(yǎng)中的重要性不言而喻。為順應(yīng)全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程，積極落實(shí)卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃[1]，在張謇書院班電路教學(xué)中嘗試雙語(yǔ)課堂和雙語(yǔ)研討這兩種方式。

雙語(yǔ)課堂中無(wú)須過(guò)多重視語(yǔ)法等知識(shí)點(diǎn)，而應(yīng)強(qiáng)調(diào)專業(yè)性與學(xué)術(shù)性，主要目的是學(xué)好課程內(nèi)容和專業(yè)知識(shí)，同時(shí)拓寬專業(yè)視野，提高學(xué)習(xí)能力和研究能力，增強(qiáng)國(guó)際學(xué)術(shù)交流能力，引導(dǎo)學(xué)生閱讀原版教材[2]，培養(yǎng)學(xué)生用英語(yǔ)思考、用英語(yǔ)表達(dá)的能力。因此，在教學(xué)實(shí)踐中不能一味追求雙語(yǔ)教學(xué)的形式，而不顧及教學(xué)效果。在教學(xué)過(guò)程中循序漸進(jìn)，首先引入專業(yè)術(shù)語(yǔ)、專業(yè)名詞的英語(yǔ)表達(dá)，幫助學(xué)生準(zhǔn)確理解術(shù)語(yǔ)含義;然后發(fā)揮多媒體課件在雙語(yǔ)教學(xué)中的作用，采用英文課件和中文講解，讓學(xué)生了解更多的專業(yè)術(shù)語(yǔ)和專業(yè)表達(dá)。隨著教學(xué)過(guò)程的不斷深入和學(xué)生適應(yīng)能力的逐步增強(qiáng)，適當(dāng)減少漢語(yǔ)使用，逐步增加英語(yǔ)比例，即雙語(yǔ)課堂必定經(jīng)歷一個(gè)由淺入深、逐漸推進(jìn)的過(guò)程[3]。

針對(duì)電路課程學(xué)時(shí)緊張的問(wèn)題，要求學(xué)生做好課前預(yù)習(xí)工作，布置和引導(dǎo)學(xué)生在課前閱讀原版教材的指定章節(jié);在閱讀、理解和分析的基礎(chǔ)上，學(xué)生在課堂上和教師一起雙語(yǔ)研討，講解自己已經(jīng)掌握的知識(shí)點(diǎn)，然后提出問(wèn)題或就感興趣問(wèn)題與教師交流;最后，教師講解課程中的難點(diǎn)，并歸納章節(jié)中的重點(diǎn)。這一教學(xué)方法鼓勵(lì)學(xué)生扮演教師的角色，要求學(xué)生多說(shuō)英語(yǔ)、多用英語(yǔ)思維，不僅拓寬了專業(yè)視野，提高了認(rèn)識(shí)深度、表達(dá)能力和學(xué)習(xí)能力，而且為師生提供了一個(gè)提高英語(yǔ)綜合運(yùn)用能力的訓(xùn)練機(jī)會(huì)。

創(chuàng)建教輔平臺(tái)，提倡碎片學(xué)習(xí)? 南通大學(xué)已經(jīng)購(gòu)買美國(guó)BlackBoard公司開(kāi)發(fā)的數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了通大教學(xué)網(wǎng)，簡(jiǎn)稱BB平臺(tái)。該平臺(tái)由教學(xué)管理、門戶社區(qū)、資源管理三個(gè)部分組成[4]。依托該平臺(tái)，構(gòu)建電路課程的相關(guān)資源。

1）將電路各個(gè)章節(jié)的所有知識(shí)點(diǎn)分別錄制成15分鐘以內(nèi)的教學(xué)視頻，供學(xué)生利用碎片化時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，便于理解能力和接受能力欠佳的學(xué)生課后反復(fù)學(xué)習(xí)和及時(shí)復(fù)習(xí)，從而更扎實(shí)地掌握電路的基本概念和基本原理。

2）按照電路各章內(nèi)容設(shè)立題庫(kù)，主要包括單選、多選、判斷、填空等題型。在各章內(nèi)容講解完成以后，依托題庫(kù)內(nèi)容隨機(jī)組題生成試卷，供學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成?？紤]到平臺(tái)的容納性和穩(wěn)定性，一般每位學(xué)生可以測(cè)試兩次，取其高分記入平時(shí)成績(jī)。學(xué)生提交試卷以后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)評(píng)分，指出錯(cuò)誤之處以及正確答案，從而幫助學(xué)生及時(shí)復(fù)習(xí)、鞏固和提高，也便于教師掌握學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的薄弱之處。

3）學(xué)生之間、教師之間、師生之間均可借助灌水區(qū)對(duì)課程內(nèi)容、相關(guān)知識(shí)點(diǎn)、例題習(xí)題甚至教學(xué)方法、教學(xué)建議進(jìn)行充分討論和交流。此外，該平臺(tái)還支持多用戶編輯，為課程組全體教師同時(shí)分塊建設(shè)、共享資源提供便利。

設(shè)置教學(xué)助手，倡導(dǎo)協(xié)作學(xué)習(xí)? 教學(xué)助手一般選擇高一級(jí)的學(xué)生，主要充當(dāng)輔助教師、學(xué)習(xí)輔導(dǎo)員或者學(xué)生小伙伴等多重角色。這些教學(xué)助手可以提供可替代的觀點(diǎn)、提出問(wèn)題、提供反饋，做好教師和學(xué)生之間溝通的橋梁。通過(guò)擔(dān)任教學(xué)助手一職，有助于他們進(jìn)一步梳理和掌握電路課程的知識(shí)體系，鞏固和復(fù)習(xí)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，提高發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

此外，已有研究表明，采用協(xié)作學(xué)習(xí)的模式，一起參加學(xué)習(xí)的學(xué)生之間互幫互助、共同提高，比每人單獨(dú)學(xué)習(xí)效果更好。因此，在張謇書院班教學(xué)過(guò)程中，讓學(xué)生自主組成學(xué)習(xí)小組，開(kāi)展協(xié)作學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)每個(gè)學(xué)生參與表達(dá)，通過(guò)建設(shè)性的對(duì)話分享對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，消除學(xué)習(xí)中存在的分歧和誤解。事實(shí)表明，這種協(xié)作學(xué)習(xí)的模式十分有效，尤其是教學(xué)電路課程第七章“一階電路和二階電路的時(shí)域分析”和第九章“正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析”，學(xué)生積極參與課程重點(diǎn)和難點(diǎn)的學(xué)習(xí)和研討，加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和把握，對(duì)同一題目采用多種解題思路進(jìn)行分析和計(jì)算，從被動(dòng)接受知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)知識(shí)，提高了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和學(xué)習(xí)效率。

改革實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，提升學(xué)習(xí)興趣? 傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)編排，一般是按照知識(shí)結(jié)構(gòu)和對(duì)要點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證的套路而制定，多是“一個(gè)方案，一種設(shè)計(jì)，一個(gè)方法，一種標(biāo)準(zhǔn)”，沒(méi)有關(guān)注對(duì)不同層次學(xué)生潛質(zhì)的發(fā)掘，不利于不同層次人才的培養(yǎng)，也不利于學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)興趣、自我學(xué)習(xí)能力和專業(yè)學(xué)習(xí)信心的成長(zhǎng)[5]。為激活學(xué)生內(nèi)在潛質(zhì)，針對(duì)不同層次學(xué)生，倡導(dǎo)一個(gè)項(xiàng)目多種解決方案，引入競(jìng)爭(zhēng)、鼓勵(lì)創(chuàng)新，努力使各個(gè)層次的學(xué)生都有長(zhǎng)進(jìn)。如根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的配置，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)二端口網(wǎng)絡(luò)，驗(yàn)證Y、Z、H、T參數(shù)，并與理論值進(jìn)行比較。在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成上，有學(xué)生采用純電阻形式，也有學(xué)生搭配上受控源;在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，T型和∏型電路或其他電路均可;在網(wǎng)絡(luò)參數(shù)上，基本所有人的測(cè)量值與理論值之間相對(duì)誤差均在5‰以內(nèi)。

3 結(jié)語(yǔ)

電路是電子信息類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課和必修課，本門課程的學(xué)習(xí)效果將影響模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)等多門后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)，重要性不言而喻。南通大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院開(kāi)設(shè)張謇書院班已有兩屆，每屆30人。在這兩年里，在電路理論課程教學(xué)上采取文中改革措施，促進(jìn)了學(xué)生積極自主思維、潛心學(xué)習(xí)，將以教師為主的講授模式改革成以學(xué)生為本的學(xué)習(xí)模式，促使學(xué)生發(fā)現(xiàn)知識(shí)，掌握各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的相互關(guān)系，使其成為能夠發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題的學(xué)習(xí)者共同體成員，取得較好的教學(xué)效果，受到學(xué)生的一致好評(píng)。

參考文獻(xiàn)

[1]教育部關(guān)于實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的若干意見(jiàn)[DB/OL].http：//www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3860/201102/xxgk_115066.html.

[2]Alexander C K， Sadiku M N O. Fundamentals of Elec-tric Circuits[M].Third Edition.北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[3]湯敏，張士兵，沈曉燕.醫(yī)學(xué)圖像處理與分析課程的雙語(yǔ)教學(xué)改革初探[J].科技信息，2014（3）：7，26.

[4]王敬時(shí)，宋長(zhǎng)青，湯敏，等.《電路》課程混合式教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐[M]//青島：中國(guó)高校電子電工在線開(kāi)放課程聯(lián)盟首屆課程建設(shè)與應(yīng)用研討暨教師培訓(xùn)會(huì).2017.

[5]王連英.在線開(kāi)放課程電子線路仿真設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)實(shí)例的建設(shè)與應(yīng)用[M]//成都：第三屆電工電子在線開(kāi)放課程建設(shè)與應(yīng)用研討會(huì).2018.