案例教學(xué)法在電路分析課程教學(xué)中的應(yīng)用

熊 麗 王琦山 祁麗婉 張維寶 陳 艷

（河西學(xué)院物理與機(jī)電工程學(xué)院 甘肅張掖 734000）

引言

電路分析課程[1]是工程應(yīng)用型高等學(xué)校電氣信息類專業(yè)的一門基礎(chǔ)課，其教學(xué)的目的[2]是讓學(xué)生掌握基本的電路理論知識(shí)和電路分析方法，熟悉并學(xué)會(huì)必需的電路實(shí)驗(yàn)技能，以及電路系統(tǒng)建模仿真技能，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，儲(chǔ)備必要的電路理論知識(shí)和分析方法。該課程電路理論體系邏輯性強(qiáng)，工程應(yīng)用要求高，分析方法較多，對(duì)普通工科院校的學(xué)生而言，學(xué)好該課程的難度較大。如何處理少學(xué)時(shí)和高要求之間的矛盾，怎樣做到真正有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，并大幅度激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，進(jìn)一步提升學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，以及改善學(xué)生在課堂中的有效學(xué)習(xí)和高效學(xué)習(xí)等，是教師電路分析課程教學(xué)過程中長期存在，并迫切需要解決的問題。

一、教學(xué)現(xiàn)狀

近年，筆者根據(jù)對(duì)電路分析課程的實(shí)際教學(xué)研究狀況，結(jié)合自身的教學(xué)感受和學(xué)生對(duì)該課程的教學(xué)反饋，進(jìn)行了以下歸納總結(jié)。

1.電路理論邏輯性太強(qiáng)，電路分析方法種類繁多，重在強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)電路課程中所涉及的基本定理和不同分析方法的掌握和使用，教師著重培養(yǎng)了學(xué)生針對(duì)電路模型的分析計(jì)算能力，卻忽略了部分學(xué)生的接受能力及學(xué)習(xí)積極性。

2.電路分析課程的教學(xué)內(nèi)容相對(duì)較成熟，但教學(xué)內(nèi)容較多，且教學(xué)要求也高。教師如何在有限的教學(xué)學(xué)時(shí)范圍內(nèi)，把握對(duì)電路的基本概念、重要定理和分析方法的講解，并力求精煉，注重分析方法和歸納總結(jié)，如何把握好這個(gè)度，仍然是該課程教學(xué)過程中存在的不可避免的問題。

3.多數(shù)情況下，學(xué)生在學(xué)完該課程后，都有一些疑惑，感到迷茫，甚至不清楚要把所學(xué)的電路理論知識(shí)應(yīng)用到什么地方？

針對(duì)上述問題，筆者近年來把如何提高學(xué)生對(duì)電路知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣，作為長期研究的教學(xué)目標(biāo)，對(duì)現(xiàn)有的案例教學(xué)方法加以改進(jìn)，并將其借鑒到電路分析課程的實(shí)際教學(xué)中，取得了一定的教學(xué)效果。

二、案例教學(xué)方法的改進(jìn)

目前，針對(duì)電路分析課程的教學(xué)方法盡管已有了一些改進(jìn)和創(chuàng)新。然而，大多數(shù)教師在教學(xué)時(shí)，依然沒有脫離固有的灌輸式的教學(xué)模式[3-4]。因此，把案例教學(xué)方法應(yīng)用到電路分析課程十分重要。教師在教學(xué)過程中，要加強(qiáng)和學(xué)生深入互動(dòng)交流的原則，通過加強(qiáng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性和積極參與性，把灌輸式的固有常規(guī)教學(xué)模式，轉(zhuǎn)變成注重綜合能力培養(yǎng)型的教學(xué)模式，并遵循以下原則：電路理論聯(lián)系工程實(shí)際，借助典型案例講述電路理論知識(shí)；在典型案例選取方面，要遵循能夠真實(shí)反映電路分析的重難點(diǎn)和前沿性，通過增加學(xué)生對(duì)所學(xué)電路的感性認(rèn)知，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際應(yīng)用的角度去綜合理解和學(xué)習(xí)電路知識(shí)。

三、案例教學(xué)方法的應(yīng)用

對(duì)普通工科院校的學(xué)生而言，在電路這門課程的學(xué)習(xí)中，主要以線性電路為主，而非線性電路的學(xué)習(xí)難度相對(duì)較大，但這部分內(nèi)容對(duì)未來將要從事研究型工作的學(xué)生卻非常重要。本節(jié)所闡述的案例教學(xué)過程以混沌電路中經(jīng)典的Lorenz電路[5]為例進(jìn)行介紹。具體過程如下：

1.教學(xué)前引入案例環(huán)節(jié)。教師可以用著名的“蝴蝶效應(yīng)”的由來作為情境導(dǎo)入，提出實(shí)際問題，引導(dǎo)學(xué)生思考該連鎖反應(yīng)產(chǎn)生的原因是什么，引出混沌現(xiàn)象的特點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的研究興趣。

2.教學(xué)中分析案例環(huán)節(jié)。教師可以指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)Lorenz方程設(shè)計(jì)出相應(yīng)混沌電路，并利用Multisim軟件進(jìn)行電路仿真實(shí)驗(yàn)，在虛擬示波器上觀測(cè)到形如蝴蝶翅膀狀的動(dòng)態(tài)混沌相圖，使得學(xué)生對(duì)混沌現(xiàn)象有更直觀的認(rèn)識(shí)和了解。Multisim仿真結(jié)果如圖1所示。

3.教學(xué)后應(yīng)用案例環(huán)節(jié)。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)箱上的Lorenz混沌電路模塊親自搭建電路，在真實(shí)的示波器上觀察其混沌吸引子和波形圖。此時(shí)，教師可以進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考和分析數(shù)據(jù)，最終歸納總結(jié)出混沌現(xiàn)象的典型特征，加深對(duì)非線性電路的認(rèn)知。

圖1 基于Lorenz混沌電路的Multisim仿真實(shí)例

四、結(jié)束語

本文通過對(duì)案例教學(xué)方法加以改進(jìn)，并借助典型的教學(xué)實(shí)例將其應(yīng)用到電路分析這門課程中，使得本校的電路分析課程取得了較好的教學(xué)效果。一方面，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；另一方面，鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力。同時(shí)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力也得到了提升，從而為培養(yǎng)普通工科人才的目標(biāo)定位，為應(yīng)用型高級(jí)專門人才的實(shí)際需求奠定了基礎(chǔ)。