創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下的電路分析基礎(chǔ)課程教學(xué)方法研究

王怡影，金呂峰，范程華，蔣先偉，宛玲玉

（合肥師范學(xué)院 電子信息系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230601）

0 引 言

隨著教學(xué)形式的發(fā)展，教學(xué)內(nèi)容在不斷豐富，對教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)操作技能的要求也越來越高。從目前來說，電路分析基礎(chǔ)課程在這些方面，都難以全面地體現(xiàn)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)相關(guān)的教學(xué)改革和成果。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，提高學(xué)生的動手能力，在本課程和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)施改革創(chuàng)新研究是十分必要的。根據(jù)電路分析課程的特點(diǎn)，將初步創(chuàng)建“專業(yè)教育+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)”的教學(xué)模式，開展面向創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)的電路分析課程的教學(xué)改革研究。

本課程與實(shí)際工程緊密相連，其中包括實(shí)際電路模型的設(shè)計(jì)與分析。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生進(jìn)一步掌握電路分析的基本概念、基本原理和基本方法，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和動手能力。

1 改革措施

1.1 教學(xué)理念導(dǎo)向上培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和創(chuàng)新思維

電路分析基礎(chǔ)教學(xué)不是獨(dú)立的過程，也不能在真空中進(jìn)行，要主動創(chuàng)新、適應(yīng)高等教育改革。在教學(xué)過程中，要善于發(fā)現(xiàn)學(xué)生的好奇心和求知欲，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，拓展學(xué)生的知識面，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。不僅僅是讓學(xué)生學(xué)習(xí)到知識，還要讓學(xué)生掌握獲取新知識的方法，學(xué)會尋找解決問題的途徑。

面向人才培養(yǎng)，電路分析基礎(chǔ)課程可一定程度地突出創(chuàng)新性、應(yīng)用型、服務(wù)化，而不僅僅是紙上談兵。比如，在具體教學(xué)內(nèi)容方面，可以突出創(chuàng)新精神和創(chuàng)業(yè)意識的價值導(dǎo)向和思想；在綜合運(yùn)用方面，可以服務(wù)大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力進(jìn)步的實(shí)際提高、服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)文化建設(shè)的創(chuàng)新發(fā)展。

1.2 加大教學(xué)改革力度構(gòu)建與時俱進(jìn)的課程體系

電路分析基礎(chǔ)課程的理論性較強(qiáng)，概念較抽象，電路元件的連接方式變化多樣，可以構(gòu)成不同的電路，有一定的學(xué)習(xí)難度。面向創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)，在完成教學(xué)目標(biāo)的前提下，內(nèi)容體系上，更加突出培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)業(yè)意識。在教學(xué)內(nèi)容中導(dǎo)入實(shí)際應(yīng)用，可以增強(qiáng)電路分析基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容與后續(xù)內(nèi)容的銜接以及職業(yè)能力的培養(yǎng)，如圖1所示。

圖1 教學(xué)內(nèi)容與職業(yè)能力培養(yǎng)

1.3 探索適應(yīng)時代及科學(xué)技術(shù)發(fā)展的教學(xué)內(nèi)容與方法

面向創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，“填鴨式”的教學(xué)方法早就不能滿足現(xiàn)代教學(xué)的需求，應(yīng)該積極地找尋以學(xué)員為主體的現(xiàn)代教學(xué)方法。現(xiàn)有的引導(dǎo)教學(xué)式、案例分析式、小組討論式、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)法，必須與課堂教學(xué)內(nèi)容有效結(jié)合，根據(jù)授課內(nèi)容和學(xué)員的具體情況選擇最優(yōu)的教學(xué)方法。充分激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新性思維，引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度獲取知識。

“引導(dǎo)教學(xué)式”是一種重要的教學(xué)方法，指學(xué)生在教師的鼓勵下，積極探索需要學(xué)習(xí)的問題，找出解決問題的方法和策略的過程。學(xué)生需要借助教材，根據(jù)教師給出的問題，從書本中找到具體的內(nèi)容來解答，通過自學(xué)的方式找到解決問題所需要掌握的新知識、技能和行為方式，建立起理論與實(shí)踐的對應(yīng)關(guān)系，在更高的程度上實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的統(tǒng)一。

“案例分析式”是給出具體問題，引導(dǎo)學(xué)生在具體的場景下思考討論。這種方式的宗旨不是直接地展示最終結(jié)論，而是讓學(xué)生對具體例子進(jìn)行分析，在思考過程中激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造思維。學(xué)生和老師在案例教學(xué)課堂都是參與者，不僅可以讓學(xué)生在老師的引導(dǎo)下解決問題，還可以培養(yǎng)創(chuàng)造性思維，提高解決問題的能力。同時，在這期間讓老師更清晰地了解學(xué)生的解題思路，便于改進(jìn)教學(xué)方式。

“小組討論式”采用分組工作的方式，讓學(xué)生可以一起配合完成課程任務(wù)。通過學(xué)生間和師生間的相互探討碰撞出創(chuàng)新思維的火花，注重學(xué)生獨(dú)立思維、自主學(xué)習(xí)與合作探究等能力培養(yǎng)。

“翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法”利用多媒體技術(shù)，將多元化、個性化的特征呈現(xiàn)出來，可以更大地體現(xiàn)自由協(xié)作的理念，能夠讓課上活動和課下活動互相轉(zhuǎn)換。其教學(xué)模型由四方面構(gòu)成，包括經(jīng)驗(yàn)融入、概念深化、意義建構(gòu)和探討應(yīng)用。

在深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的進(jìn)程中，肯定會有教學(xué)方式方法的改進(jìn)，期間會有更靈活、更有效的教學(xué)方式方法的產(chǎn)生和運(yùn)用。那么，就不能因循守舊、跟不上節(jié)奏。事實(shí)上，面向創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)，電路分析基礎(chǔ)完全可以在理論課與實(shí)踐課、線上與線下、自主學(xué)習(xí)與統(tǒng)一教學(xué)的協(xié)調(diào)等方面進(jìn)行創(chuàng)新。

1.4 引入多種教學(xué)手段提升教學(xué)質(zhì)量

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，信息技術(shù)在改善課堂教學(xué)環(huán)境，提高教學(xué)質(zhì)量上起著重要作用。在課堂授課過程中，可以適當(dāng)?shù)乩糜?jì)算機(jī)輔助分析。比如在分析電阻電路中，在觀察簡單電路后直接列出電路方程并求解出變量；這種方法對于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)就顯得比較困難，此時學(xué)生可以借助計(jì)算機(jī)輔助分析，通過計(jì)算機(jī)編寫電路分析程序，完成電路的繪圖和分析，在這個過程中，使學(xué)生能夠熟練地掌握計(jì)算機(jī)操作，提高動手能力。根據(jù)深化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革與面向創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)的需要，可利用多種教學(xué)手段，更加突出創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力觀念和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)品質(zhì)，而不是一味地固守呆板。同時，還應(yīng)該更新教學(xué)內(nèi)容，開展教學(xué)研究，及時更新學(xué)科前沿信息，制定更合適的教學(xué)計(jì)劃。開發(fā)優(yōu)質(zhì)的教學(xué)視頻案例，通過微格教學(xué)視頻遴選優(yōu)質(zhì)典型的教學(xué)技能案例視頻，作為教學(xué)材料。

1.5 加強(qiáng)教學(xué)實(shí)踐

“電路分析基礎(chǔ)”雖然是一門技術(shù)基礎(chǔ)課，但與實(shí)際工程密切相關(guān)，如電路的串并聯(lián)諧振問題、電力系統(tǒng)中功率因數(shù)的提高、三相負(fù)載不對稱對電路造成的影響等，因此在教學(xué)過程中，注重理論與實(shí)際相結(jié)合，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選取上注意與工程實(shí)踐相結(jié)合，加大設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)的比例，使學(xué)生對電路理論的認(rèn)識更加深入，提升了學(xué)生的動手能力，增強(qiáng)了學(xué)生的工程實(shí)踐意識，并鼓勵學(xué)生根據(jù)自己已有的知識、興趣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，為培養(yǎng)高素質(zhì)人才探索一條新路。引導(dǎo)學(xué)生積極參與各類學(xué)科競賽，以工程訓(xùn)練綜合能力競賽為載體，推動項(xiàng)目式教學(xué)，在解決問題的過程中，提高學(xué)生的工程綜合能力和創(chuàng)新能力；在指導(dǎo)學(xué)生期間，教師能夠及時幫助學(xué)生分析遇到的難題，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，以學(xué)生為主體，采用引導(dǎo)的方式，讓學(xué)生大膽嘗試新的方法；在比賽期間，與其他高校教師積極交流，學(xué)習(xí)他們好的經(jīng)驗(yàn)與做法，并用于我校學(xué)生指導(dǎo)和競賽中。

建設(shè)面向本科生的開放科研平臺，在科學(xué)的管理制度約束下，吸引相關(guān)學(xué)科的本科生進(jìn)入科研平臺開展實(shí)踐創(chuàng)新、科研創(chuàng)新工作，利用科研平臺現(xiàn)有的設(shè)備資源、師資資源，學(xué)習(xí)相關(guān)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)技能，獨(dú)立開展科研實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

1.6 建立教學(xué)評價體系

學(xué)生評價體系是高校教育活動中一個不可或缺的部分，對教師課堂教學(xué)有一定的導(dǎo)向作用。傳統(tǒng)的考核還不夠完善，如何建立公平、公正、有差異的評價機(jī)制，并且能夠客觀公正地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，需要制定一個合理的教學(xué)評價體系。

2 以疊加定理為例

在電路理論課教學(xué)中，教師要利用課堂教學(xué)，使學(xué)生掌握疊加定理的基本知識，會把電路分割成獨(dú)立電源作用的電路，求出支路電壓或者電流再疊加。疊加定理很好地降低了電路的難度。同時，利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓同學(xué)動手完成電路的連接，再完成電路的測量，進(jìn)而和理論值進(jìn)行比較。

在課前通過長江雨課堂發(fā)布疊加定理的例題，觀看疊加定理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻，讓學(xué)生鞏固疊加定理的用法。通過觀看教學(xué)視頻，讓學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備，了解接線的過程，并在視頻中講解一些實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，這樣有利于提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，同時不同程度的學(xué)生可以根據(jù)自己的需求觀看視頻。

在例題中，兩路穩(wěn)壓源的輸出分別是12 V 和6 V，將它們分別接入到電路中，通過測量得出U1 單獨(dú)作用時的支路電流和支路電壓，U2 單獨(dú)作用時的支路電流和支路電壓，在和U1、U2 共同作用時的支路電流和支路電壓相比較，可以得出U1、U2 共同作用時的支路電流和支路電壓基本等于U1 單獨(dú)作用和U2 單獨(dú)作用的支路電流和支路電壓的疊加。電路圖如圖2所示。

圖2 電路圖

引導(dǎo)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)軟件對電路進(jìn)行計(jì)算和仿真分析，使得難點(diǎn)內(nèi)容得以快速解決。本文利用Multisim 軟件完成電路的仿真，進(jìn)一步提升學(xué)生的動手能力，對結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。圖3為U1、U2 共同作用時的仿真圖，圖4為U1、U2 共同作用時的計(jì)算結(jié)果，圖5為U1 單獨(dú)作用時的仿真圖，圖6為U1 單獨(dú)作用時的計(jì)算結(jié)果，圖7為U2 單獨(dú)作用時的仿真圖，圖8為U2 單獨(dú)作用時的計(jì)算結(jié)果。

圖3 U1、U2 共同作用時的仿真圖

圖4 U1、U2 共同作用時的計(jì)算結(jié)果

圖5 U1 單獨(dú)作用時的仿真圖

圖6 U1 單獨(dú)作用時的計(jì)算結(jié)果

圖7 U2 單獨(dú)作用時的仿真圖

圖8 U2 單獨(dú)作用時的計(jì)算結(jié)果

從圖中數(shù)據(jù)可以看出，I（R1）、I（R2）、I（R3）、I（R4）和I（R5）都滿足疊加定理，驗(yàn)證了其正確性。

疊加定理是電路分析基礎(chǔ)教學(xué)中的一個重要環(huán)節(jié)，需要學(xué)生學(xué)會處理電壓源和電流源，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，設(shè)定了預(yù)習(xí)—操作—仿真三個環(huán)節(jié)，使理論與操作結(jié)合，同時提升學(xué)生動手能力。同時，利用Multisim 軟件進(jìn)行仿真，與其結(jié)果進(jìn)行比對，加強(qiáng)學(xué)生對疊加定理的認(rèn)識。

3 結(jié) 論

面向創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)的電路分析基礎(chǔ)課程教學(xué)改革由思想認(rèn)識入手，對教學(xué)中可以調(diào)整的內(nèi)容、方式進(jìn)行了探討，力求能運(yùn)用于實(shí)際，以適應(yīng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)的需要。同時，能夠提高學(xué)生結(jié)合實(shí)際、解決問題的能力，加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。