電路課程教學(xué)方法探討

郭琳，馮瑞玨，郭志雄，鄧筠，王玕，王智東

（1.廣州城市理工學(xué)院，廣東廣州 510800；2.華南理工大學(xué) 電力學(xué)院，廣東廣州 510640）

電路課程是電類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，對后續(xù)的專業(yè)課理論學(xué)習(xí)及其實操訓(xùn)練起重要支撐作用，它內(nèi)容涵蓋較廣，系統(tǒng)性、綜合性、實踐性較強(qiáng)，要提高課程理論教學(xué)及實驗環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量，就需要對其教學(xué)模式進(jìn)行不斷探索和實踐。國內(nèi)學(xué)者在這方面取得了一些研究成果，值得借鑒。例如，謝玲分析了本科獨立院校學(xué)生在電路教學(xué)中存在的問題及產(chǎn)生的原因，對電路的教學(xué)方法和教學(xué)模式進(jìn)行了初步的探索與思考，并提出了解決電路教學(xué)中存在問題的對策[1]；覃緩貴從教學(xué)設(shè)計、教學(xué)實踐、多媒體的交互技術(shù)等方面闡述電路分析基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法，探討了課程的教學(xué)新思路[2]；曹磊以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、強(qiáng)化工程實踐能力為目標(biāo)，在實驗教學(xué)中以項目設(shè)計為主導(dǎo)，開展開放式實驗教學(xué)，形成了項目設(shè)計型實驗教學(xué)新模式[3]。由于應(yīng)用量規(guī)法評價電路課程教學(xué)效果的文獻(xiàn)較少，因此，本文針對電路課程，在理論及實驗兩種課堂進(jìn)行相應(yīng)教學(xué)模式介紹的同時，采用量規(guī)法對具體教學(xué)案例的知識及技能目標(biāo)實施綜合效果進(jìn)行評價，以期為電類專業(yè)基礎(chǔ)課程改革提供資料。

1 理論課堂的教學(xué)模式

理論課堂是電路課程知識傳授的重要組成部分，目前采用的形式為線下教學(xué)與學(xué)習(xí)通平臺線上教學(xué)相結(jié)合。盛孟剛指出了電路理論課教學(xué)目標(biāo)是要求學(xué)生掌握和理解基本理論、它們之間的關(guān)系以及與核心概念之間的關(guān)系，從總體上構(gòu)建一個完整的理論體系[4]。因此，理論課堂采用的教學(xué)方法主要有以下幾種：

（1）科學(xué)榜樣法。通過對發(fā)明定理及實物的科學(xué)家事跡的介紹，使學(xué)生深入了解科學(xué)史。涉及的知識點包含基爾霍夫定律、戴維寧和諾頓定理、三相發(fā)電機(jī)的組成等?？茖W(xué)榜樣法引導(dǎo)學(xué)生心懷科學(xué)精神、以大師為榜樣，培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷和工匠精神，如圖 1（a）所示。

（2）對比法。介紹電類學(xué)科、行業(yè)的歷史，引領(lǐng)學(xué)生分析行業(yè)的發(fā)展趨勢。涉及的知識點包含正弦量、最大功率傳輸定理等。通過對比法，培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)和科學(xué)研究過程中嚴(yán)肅認(rèn)真的態(tài)度、科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，明確自己肩負(fù)的使命和擔(dān)當(dāng)，如圖 1（b）所示。

（3）關(guān)聯(lián)法。將電類專業(yè)知識與相關(guān)人物的事跡相結(jié)合，深入淺出講解相關(guān)概念和定理，做到通俗易懂，理論和實際相結(jié)合。涉及的知識點包含直流電路的功率與能量、暫態(tài)電路的換路定則等。關(guān)聯(lián)法能培養(yǎng)學(xué)生的聯(lián)想思維和創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生為社會發(fā)展服務(wù)的意識。

（4）案例法。采用典型案例闡述電路理論知識，選取的案例側(cè)重突出電路內(nèi)容的重難點，使學(xué)生能夠更好地把理論和實踐聯(lián)系起來。涉及的知識點包含疊加定理、交流電路的無功功率等。董胡、于淑霞指出：案例法可以引導(dǎo)學(xué)生對電路從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)知[5-6]，靈活地將所學(xué)知識運(yùn)用到工程實踐。

（5）前沿關(guān)注法。隨時搜集行業(yè)新聞，使學(xué)生的個人職業(yè)規(guī)劃與專業(yè)前沿方向緊密聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、靈活運(yùn)用專業(yè)知識及專業(yè)技能的能力。涉及的知識點包含三相電路的功率、變壓器等。曾軍、郭梅指出：前沿關(guān)注法可以激發(fā)學(xué)生理論學(xué)習(xí)的熱情和科學(xué)鉆研精神[7-8]，使學(xué)生及時把握時代發(fā)展脈搏、開闊視野，為把學(xué)生培養(yǎng)成行業(yè)棟梁打下良好的基礎(chǔ)。

2 實驗課堂的教學(xué)模式

電路實驗是電路教學(xué)的重要組成部分，郭梅、張變蓮等指出：通過實驗和實踐，學(xué)生不但可以驗證和鞏固理論知識，還可以開闊視野，有效補(bǔ)充理論知識、提高動手能力和創(chuàng)新能力[9-10]；實驗課包括實際操作和Multisim仿真[11-12]，教學(xué)方法主要有以下兩種：

（1）事故引入法。通過播放視頻、照片、展示實際數(shù)據(jù)等，呈現(xiàn)事故造成的人身傷害和經(jīng)濟(jì)損失，引出用電安全和實踐操作規(guī)范，從分析事故發(fā)生原因出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生端正態(tài)度、遵守操作規(guī)程，培養(yǎng)良好的職業(yè)素養(yǎng)。涉及的實驗包含直流電路的認(rèn)識實驗、三相電路仿真實驗等，如圖 2（a）所示。

（2）實例穿插法。把握專業(yè)最新發(fā)展動態(tài)，將實例穿插到課堂教學(xué)，作為任務(wù)素材，通過模擬具有發(fā)明專利的實際電路等方式幫助學(xué)生拓寬思路，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。涉及的實驗包含Multisim電路仿真軟件入門學(xué)習(xí)、戴維寧和諾頓定理實驗等。通過實例穿插法可以培養(yǎng)學(xué)生用科學(xué)的方法解決問題的能力，鍛煉學(xué)生的實踐能力，如圖 2（b）所示。

3 加強(qiáng)實踐環(huán)節(jié)

電路課程含有多學(xué)時的理論課程，基本理論應(yīng)用于實踐設(shè)計非常重要，比如教師帶領(lǐng)學(xué)生積極參加電類科研項目，適當(dāng)開展創(chuàng)新型實驗教學(xué)。黃琳指出：在創(chuàng)新型實驗教學(xué)中，實驗項目的設(shè)計尤為重要，它是創(chuàng)新型實驗教學(xué)的條件與基礎(chǔ)[13]。創(chuàng)新實驗項目的進(jìn)行主要是通過學(xué)生利用課余的時間自行完成，即以實驗小組協(xié)作的方式，搜集文獻(xiàn)，設(shè)計方案，然后進(jìn)行可行性論證，通過不斷實踐和創(chuàng)新驗證來完成項目。

定期舉辦節(jié)約能源減少排放的大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計競賽，使學(xué)生熱愛家園、保護(hù)環(huán)境，培養(yǎng)創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)意識、增強(qiáng)職業(yè)素養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生了解企業(yè)和社會的相關(guān)需求，使學(xué)生在畢業(yè)后在工作崗位上發(fā)揮專長。

4 電路課程教學(xué)效果評價

量規(guī)評價法是一種評分工具，它為一件作品或其他成果表現(xiàn)列出標(biāo)準(zhǔn)，并且從優(yōu)到差明確描述每個標(biāo)準(zhǔn)的水平。電路理論課程有多個知識點，各知識點任務(wù)不同，要依據(jù)相應(yīng)知識目標(biāo)、技能目標(biāo)給出評價指標(biāo)；在《Rubric評價手段在智能控制課程教學(xué)中的應(yīng)用》《電路分析與實踐課程教學(xué)探究》中，任佳、張增雷指出應(yīng)視不同任務(wù)，根據(jù)學(xué)生的具體學(xué)情對評價指標(biāo)做出適當(dāng)調(diào)整[14-15]。

4.1 量規(guī)評價法應(yīng)用案例

以運(yùn)用案例法的電路課程理論學(xué)習(xí)任務(wù)“知識點：無功功率”為例說明量規(guī)評價的過程。

明確教學(xué)設(shè)計的三項目標(biāo)：知識目標(biāo)為掌握無功功率的概念及計算；技能目標(biāo)包括科學(xué)的學(xué)習(xí)方法、主動學(xué)習(xí)的能力及分析并解決實際問題的能力；素質(zhì)目標(biāo)為激發(fā)學(xué)生實事求是、敢于創(chuàng)新的科學(xué)精神，培養(yǎng)其團(tuán)隊合作的能力和職業(yè)素養(yǎng)。

圖1 理論課堂的教學(xué)模式案例

圖2 實驗課堂的教學(xué)模式案例

任務(wù)實施的教學(xué)流程為：課前學(xué)生查看教師發(fā)放的電力部門實施居民階梯電價的新聞資料，通過圖書館或知網(wǎng)等查找相關(guān)資料，并預(yù)習(xí)無功功率相關(guān)知識；同時教師在學(xué)習(xí)通平臺發(fā)布評價量規(guī)，學(xué)習(xí)活動按照各項指標(biāo)完成程度分為優(yōu)秀、良好、合格、不合格四個等級，其指標(biāo)內(nèi)容與知識目標(biāo)、技能目標(biāo)對應(yīng)點如圖3所示。

圖3 評價量規(guī)指標(biāo)內(nèi)容與課程三項目標(biāo)對應(yīng)點

在線下課堂，首先，教師由階梯電價引出國家電力行業(yè)市場規(guī)范，進(jìn)而講解無功功率的作用、無功功率的概念及其計算方法；同時讓學(xué)生了解國家電力行業(yè)相關(guān)政策、熟悉行業(yè)規(guī)范、樹立職業(yè)責(zé)任感。其次，教師提供區(qū)域供電企業(yè)運(yùn)營成本和居民用電需求等信息，請學(xué)生分小組計算并探討區(qū)域無功用電量及階梯電價，由小組代表給出解答。在討論過程中，教師根據(jù)量規(guī)評價指標(biāo)對學(xué)生進(jìn)行評價，之后各小組之間進(jìn)行相互評價。最后，教師總結(jié)并布置課后作業(yè)，學(xué)生完成后在學(xué)習(xí)通平臺提交作業(yè)。

教師按圖3所示量規(guī)評價的各項指標(biāo)，對學(xué)生學(xué)習(xí)活動完成程度進(jìn)行綜合成績評定，并及時和客觀地向?qū)W生反饋評分、溝通待改善的地方，由此逐步達(dá)到提升學(xué)生知識點掌握程度以及實踐技能的整體教學(xué)目標(biāo)。

4.2 教學(xué)評價實施效果分析

對兩個班級電路課程教學(xué)效果通過四個方面進(jìn)行比較：一班共41名學(xué)生，為實行量規(guī)評價的實驗班；二班共42名學(xué)生，作為對比班，采用普通評價方法，對比情況如圖4所示，四項中每項上側(cè)、下側(cè)分別為二班、一班學(xué)生占比。由圖4中數(shù)據(jù)可見，量規(guī)評價法應(yīng)用效果較好。

圖4 量規(guī)評價法實施效果對比

5 結(jié)語

本文在理論和實驗課堂中提出了幾種教學(xué)模式，將大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計競賽及參加電類科研項目等實踐環(huán)節(jié)作為理論課堂的有益補(bǔ)充，同時以理論學(xué)習(xí)任務(wù)為例，在教學(xué)過程中應(yīng)用量規(guī)評價法評價且證明教學(xué)效果較好。今后在教學(xué)實踐過程中，需要不斷收集相關(guān)資料，與其他院校進(jìn)行課程評價方法及結(jié)果橫向比較，以不斷對教學(xué)評價方法進(jìn)行完善和改進(jìn)。