電路理論課程教學(xué)改革實(shí)踐

童靜 王東劍

摘要：電路理論課程改革是基于以學(xué)生為中心的理念，嘗試混合式教學(xué)形式，對課程內(nèi)容進(jìn)行合理裁剪。采用翻轉(zhuǎn)課堂，充分提升學(xué)生的參與度，發(fā)揮其主動性，自主學(xué)習(xí)。增加Multisim仿真環(huán)節(jié)，作為對實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。建立完善的評估考核體系，保證學(xué)習(xí)效果得到有效體現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：以學(xué)生為中心;翻轉(zhuǎn)課堂;Multisim仿真

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2020）14-0142-04

一、課程改革思路

電路理論課程是高等學(xué)校電氣類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)必修課，為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程建立必備的理論知識，對其教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段的改革與探索，學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)，等等方面，一直以來都是教育工作者教學(xué)思索的重點(diǎn)[1]。

改革思路一：積極探索從教師中心到學(xué)生中心的教學(xué)模式改革。改變當(dāng)前課堂教學(xué)中以教師講授為主，單相灌輸性強(qiáng)，學(xué)生參與度低，學(xué)習(xí)的積極性和主動性不足，等等現(xiàn)狀。通過設(shè)計(jì)清晰、明確的教學(xué)流程，引導(dǎo)學(xué)生主動參與教學(xué)過程，真正做到以學(xué)生為中心的教學(xué)。

改革思路二：嘗試混合多種教學(xué)形式，綜合培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。除了傳統(tǒng)的課堂教學(xué)形式，另外增加了Multisim電路仿真和翻轉(zhuǎn)課堂小組討論環(huán)節(jié)。Multisim電路仿真軟件的引入，可以讓學(xué)生不受實(shí)驗(yàn)條件的限制，隨時(shí)通過仿真軟件分析電路原理，自主設(shè)計(jì)電路，啟發(fā)創(chuàng)新性思維，提升實(shí)踐動手能力。翻轉(zhuǎn)課堂小組討論，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，通過資料搜集、PPT制作、課題演講和提問回答等過程，深化學(xué)生對理論知識的理解，能夠做到理論聯(lián)系實(shí)際分析電路問題。

二、教學(xué)形式

（一）課堂理論教學(xué)（40學(xué)時(shí)）

本次課程改革是以電路理論下學(xué)期《電路理論（一）-2雙語》為改革對象?！峨娐防碚摚ㄒ唬?2雙語》理論課為40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課為8學(xué)時(shí)。課程改革中的其他教學(xué)形式的引入必然會擠占原有的課堂教學(xué)學(xué)時(shí)，為了解決這個問題，我們對《電路理論（一）-2雙語》課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了合理裁剪，保留了核心關(guān)鍵知識點(diǎn)，將部分基礎(chǔ)內(nèi)容的授課教案留給學(xué)生自學(xué)，對學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性提出了更高的要求，并通過必要的考核措施保證了教學(xué)質(zhì)量。教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配如表1所示。

（二）翻轉(zhuǎn)課堂小組討論（8學(xué)時(shí)）

通過翻轉(zhuǎn)課堂的形式，學(xué)生能夠更多地參與到教學(xué)過程中，提升了學(xué)習(xí)的積極性和主動性，啟發(fā)創(chuàng)新思維。本次課程改革選擇2017級藍(lán)電創(chuàng)新班（20人）和2017級太陽能班（32人）作為試點(diǎn)班級，均為小班授課，便于控制討論現(xiàn)場。小組討論安排每4人一組，要求分別完成資料整理、PPT制作、課堂講演和提問回答等任務(wù)。每次小組討論會安排4個左右的選題，供學(xué)生自由選擇，部分組可以重題。選題會提前一周布置給學(xué)生，讓學(xué)生有充分的時(shí)間準(zhǔn)備，教師也會就每個題目做簡單介紹，提供必要的指導(dǎo)。討論當(dāng)天采用抽簽形式選出3組學(xué)生講演，其他小組必須就講演的內(nèi)容提問，并互相評分。為了督促學(xué)生充分準(zhǔn)備，保證討論質(zhì)量，討論過程用攝像機(jī)全程錄像，并作為教學(xué)素材用于后期的教學(xué)研究分析。

以一階電路為例，要求學(xué)生完成四個主題的討論：RC積分電路（含運(yùn)放）、RC微分電路（含運(yùn)放）、RC復(fù)位電路（用于單片機(jī)系統(tǒng)）和RL高電壓脈沖電路（用于閃光燈驅(qū)動）。

討論流程：準(zhǔn)備階段——選題，收集資料，制作PPT;課堂講授——詳細(xì)介紹應(yīng)用電路的組成結(jié)構(gòu)、工作原理、仿真波形、結(jié)論分析等;提問答疑——每組至少準(zhǔn)備1個問題;投票評分——上傳PPT，以小組為單位評分。圖1所示為RL高電壓脈沖電路（用于閃光燈驅(qū)動）主題學(xué)生完成的部分PPT示例。

（三）Multisim電路仿真實(shí)踐（8學(xué)時(shí)）

為了解決《電路理論》課程實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)不足、綜合設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)相對較少等問題，提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，課程改革新增了Multisim電路仿真環(huán)節(jié)。針對《電路理論（一）-2雙語》課程，增加了8個學(xué)時(shí)，即4個Multisim仿真實(shí)驗(yàn)：Multisim仿真軟件入門、一階電路Multisim仿真、二階電路Multisim仿真和耦合電感Multisim仿真。首先通過2個學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)教會學(xué)生如何在Multisim里面搭建電路和進(jìn)行最基本的電路仿真，隨后在每章知識點(diǎn)學(xué)習(xí)完成后進(jìn)行相關(guān)電路的仿真和數(shù)據(jù)分析，最后完成一個仿真設(shè)計(jì)的大作業(yè)，綜合運(yùn)用所學(xué)知識，設(shè)計(jì)滿足一定功能指標(biāo)的實(shí)際電路。

下面以一階電路中的電容充放電電路為例進(jìn)行Multisim仿真實(shí)踐。

首先在Multisim入門的基礎(chǔ)上自行繪制電路圖，打開示波器顯示波形，開關(guān)動作時(shí)可以得到電容充放電的波形，如圖2所示。

電路中的開關(guān)由打開到閉合，此時(shí)電容充電，波形如圖3所示。拖動兩個游標(biāo)到圖3中所示的位置，可以觀察到充電時(shí)間大約是2.497ms。通過電路參數(shù)可以計(jì)算出時(shí)間常數(shù)τ=0.5ms，通常3τ—5τ左右電路充放電完畢，近似滿足所讀出的充電時(shí)間。

三、考核和評估

課程改革要落到實(shí)效，必須細(xì)化考核方式，督促學(xué)生在每個環(huán)節(jié)上都必須認(rèn)真對待。同時(shí)，要對改革結(jié)果進(jìn)行分析和評估，不斷調(diào)整和改進(jìn)方式方法。

（一）《電路理論》課程考核方式

《電路理論》課程考核方式為：平時(shí)成績50%+考試成績50%。平時(shí)成績構(gòu)成：（1）考勤和提問5%;（2）作業(yè)15%;（3）課堂討論20%;（4）實(shí)驗(yàn)和仿真10%?？荚嚦煽儯浩谀┛荚嚕ㄅc其他班一起參加）50%。表2為課堂討論評分表示例。

（二）評估機(jī)制研究

本次課程改革將從各個方面綜合評估改革成效，并針對結(jié)果進(jìn)行完善和改進(jìn)。首先，進(jìn)行期末考試成績的數(shù)據(jù)對比分析，將2017級參與課改的學(xué)生成績與2016級學(xué)生做縱向?qū)Ρ?，同時(shí)與2017級未參加課改的學(xué)生做橫向?qū)Ρ?，通過數(shù)據(jù)來分析課改的成效和不足。其次，課程結(jié)束后，對參與課改學(xué)生提供問卷調(diào)查，讓學(xué)生來評價(jià)課改后是否有所收獲，并提出改進(jìn)意見。最后，對課改教學(xué)素材進(jìn)行分析研究，提煉優(yōu)化教學(xué)方式方法。

四、結(jié)語

電路理論課程邏輯性強(qiáng)，有廣闊的工程背景[2]。通過對電路理論課程教學(xué)的改革與實(shí)踐，可以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力，有利于培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展需求的工程應(yīng)用型人才。同時(shí)，課程改革也對任課教師提出了更高的要求，督促教師充分備課，積極參與改革，提升教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔雙喜.“電路”課程教學(xué)改革與探索[J].中國電力教育，2013，（11）.

[2]邱關(guān)源.電路[M].第五版.北京：高等教育出版社，2006.

Abstract：The course reform of circuit theory is based on the idea of student-centered，tries the mixed teaching form，carries on the reasonable cut-up to the curriculum content.Turn the classroom，fully promote students' participation，give play to their initiative，independent learning.Add the Multisim simulation link，as a supplement to the experiment，improve the students' ability of practical innovation.Establish a perfect evaluation and assessment system to ensure that the learning effect is effectively reflected.

Key words：student-centered;flipping classroom;Multisim simulation