201 0年1 O 第l 0期(总第143期) 广西轻工业GUANGXI J0URNAL oF LIGHT n DUSTRY 教育研究《电路》课程教学改革探索与实践石彦辉，王小平，高蒙(石家庄铁道大学电气与电子工程学院，河北石家庄050043) 【摘要】电路课程是电气信息类专业学生必修的第一门专业基础课，因定理、概念多，内容抽象，部分学生感到难学。从教学方法与手段、习题课、实验教学等方面进行了探讨，有效地改善了教学效果，对提高该课程的教学质量具有一定的参考价值。【关键词】电路；教学手段；教学方法；习题课；实践教学【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1003—2673(2010)10—164—02 《电路》是电气、自动化、信息类专业必修的第一门学科基础课，在整个本科教学过程中，起着承前启后的重要作用。由于课程定理、概念多、内容实用性强、理论推导过程中需要高等数学、大学物理、积分变换等知识，初学者普遍感觉枯燥、难学。同时，按照“厚基础、宽口径、重能力”的培养模式，课程教学总学时被削减，授课信息母相对加大，无疑给学生的学习又增加一定的难度。因此，如何用有限的学时将大纲要求的内容高质量地传授给学生，已成为电路课程改革中至关重要的问题。根据多年来的教学经验，从教学手段与方法、习题课、实验教学方面进行了探索和实践，取得了一定的效果。1 “板书+多媒体”的教学手段由于电路课堂教学中面临内容多且较抽象，电路罔多且课时紧的问题，所以在教学过程中采用以多媒体为主，以板书为辅的教学模式，通过两者的优势互补来提高课程的教学效果。实践证明，对于一些定理、公式的推导以及习题的讲解，教师采用边讲边写的板书方式来传授内容，不但能够有效地集中学生的精力、调动学生的思维，而且还能使学生加深对所讲内容的理解和记忆。而对于电路理论相关发展史的介绍、复杂电路图的绘制、抽象知识的动态演示等，教师可在课前把这些授课内容做成一张张幻灯片，上课时通过播放精美图片、声情并茂的声像资料或者利用仿真软件实时进行仿真演示等，不仅可以节省大量的板书时间，增加课堂教学的信息量，而且还可以将抽象的知识变成直观生动地视觉信息，激发学生的学习兴趣，调动他们学习的积极性。例如：通过多媒体来演示正弦波与旋转相量的一一对应关系，有利于加深相量概念的理解；通过RC 充放电过程的演示，可让学生直观地看到了不同参数值下电路中电压、电流的变化规律；通过耦合电感的演示，可将磁通、自感电势、互感电势这些扪象的内容形象化、生动化。2 灵活多样的教学方法教学过程是教师教和学生学的双边活动。教师在教学过程中应根据课程内容采用恰当、科学的教学方法，这样会激起学生的求知欲望，强化他们的学习动机，发展他们的非智力因素。相反，若一味地采用传统的单一地、“满堂灌”地教学模式，势必会使课堂气氛沉闷，容易使学生处于上课内容能听懂，课后解【作者简介】石彦辉，女，硕士，讲师，主要从事计算机测控方面的研究。164 题无从下手的困惑中，甚至会畏难而退。(1)案例式教学方法电路课程是一门工程性、技术性、实用性的课程，具有广阔的工程背景。教师在讲授理论知识的过程中，适当引入该理论在工程技术和生活实际中的应用案例，不仅会使教学内容饱满、教学过程生动，而且还会让学生深深感受到电路理论的价值，潜移默化地建立起工程意识。如：最大功率传输定那在通信系统、测量系统中的应用；动态电路中，举例讲解单片机上电复位电路的工作原理，说明不同晶振频率下R、c参数值的确定；通过分析接收机典型的输入电路，让学生清晰地认识到收音机就是利用串联谐振理论从多个不同频段的信号中选择所要收听的某个电台信号；在三相不对称电路时，结合学生宿舍楼中的照明电路来说明中性线的作用及保险丝应安装的位置。(2)引导式教学方法按照将知识传授和素质教育相结合，既授之以鱼，又授之以渔的教学理念，在课堂教学中教师要注重对学生的“导”。教师可通过提问、引导的方式，鼓励学生积极参与相关问题的讨论，有利于开拓学生思维、活跃课堂气氛、培养学生创新意识和创新能力。学生是否参与、是否按照教师的引导去积极地思考，关键在于教师所提出的问题有无吸引力，因此，教师在授课前应根据本堂课的内容、特点和学生已掌握的知识来精心设计问题。例如，在讲解戴维南定理时，首先给出一个由三条支路(其中：第1、2条支路均为伴电压源、第3支路为一电阻)并联组成的简单线性电路，让学生求解流过第3条支路电阻的电流。然后，教师改变该支路的电阻值，让学生再求该支路电流。由于电阻值每改变一次，学生需把前面的解题过程重复一遍才能得答案，部分学生可能会显得有些不耐烦。此时，教师可紧接着提示学生去观察前后两个问题是不是只对某个支路感兴趣?能否把该支路以外的含源线性一端口网络等效为一个电压源和电阻的串联支路?如果能的话，如何找到这个等效电路呢?这样学生思维与兴趣马上被调动起来，迫切想知道新方法是什么，此时再引出戴维南定理的具体内容、讲解该定理的使用范围及条件并引导学生运用此定理重新解决上述问题，使之深刻体会到当对某一支路或元什感兴趣时，应用该定理会使求解过程变得非常简单。最后，通过两个典型实例(含受控源网络、不含受控源网络)具体讲述使用该定理的解题步骤与注意事项。(3)归纳比较法针对电路课程分析方法多，在学习过程容易混淆的问题，在教学中适时采用归纳比较法，便于学生理清每个章节的内容及整个课程的系统脉络具有一定作用。例如：在讲授拉普拉斯变换法时，教师可通过典型实例将前面所讲的一阶电路的经典法、相量法与拉普拉斯变换法进行分析与比较，使学生清晰地认识到对于一阶动态电路用经典法求解较简单，相量法是求解正弦稳态电路的专用工具，而对于复杂的高阶动态电路，拉氏变换法是最好的分析工具。3 上好习题课电路题型多、解法不单一。部分学生解题时常常死搬硬套课堂上讲的方法与结论，结果导致刚学时会用、一段时间后就忘；会解一道题，不会解一类题。究其原因是学生在做题过程中没有真正领悟问题的实质、不善于归纳总结，而是将所学知识以零散的、僵化的、无条理的方式简单堆砌。所以在每一知识单元后，安排一次习题课犹为重要。习题课应着眼于阐明问题的实质以及学生思考、分析能力的训练，而不能停留在答疑解惑的层面上。因此，选题是上好习题课的首要环节。笔者主要从以下两个方面来考虑：一是作业中错误率较高的或后续课程中常用的基本概念、基本理论的知识题，目的是让学生掌握这些概念与理论的实质，并能够做到正确、灵活应用。如：网孔法和节点法是一般电路分析的两种基本方法。由于学生对这两种方法的实质未搞清楚：网孔电流法的实质是KVL，而节点电压法的实质是KCL，所以，对于含有电流源与电阻串联支路的电路，学生采用节点电压法时常常把该支路的电阻画蛇添足地考虑进去，采用网孔电流法时又常常忽视电流源的端电压。二是一些典型的、或较难的、或综合的题El，目的是培养学生科学的思维方式和分析能力。在习题课的教学过程中，教师要充分发挥学生的主观能动性，尽可能地让学生来讲解、点评自己的解题思路，从而拓展其思维、活跃课堂气氛。对于多解法的典型习题，教师要鼓励学生从不同角度思考问题，用不同的方法解法问题，即便不同的解法难易程度不同，这并不重要，重要的是训练了学生的发散思维，增强了学生思考问题分析问题的能力。对于集多个概念和方法于一体的综合题，教师要引导学生学会如何分析问题、如何将问题不断地进行层层分解或转化。如：用三要素法求解直流电源激励下一阶动态电路，可引导学生将问题转化为：换路后初始值、时间常数、稳态值的计算；对于换路后初始值的求解，教师要提醒学生从独立初始条件、非独立初始条件两种情况来考虑；而计算时间常数时教师要引导学生先求出换路后电路的戴维南等效电阻。这样不仅帮助学生理清了三要素法的解题思路，而且训练了学生的综合思维。4 重视实验教学实验教学是启发学生思维，巩固所学的理论知识，训练学生掌握科学研究技能及严谨的科学态度和创新能力的重要教学环节。电路作为第一门电类技术基础课，其实验内容大都是对电路理论的验证，不利于学生创新能力的培养。另外，传统的实验教学以教师讲授和演示为主，学生在教师讲解和演示完成后，通常会不假思索地重复操作过程。因此，部分学生在实验中不动脑筋，应付了事，面对实验过程中出现的各种疑难问题不知所措，甚至对所测实验数据正确与否都不能做出分析判断。鉴于以上原因，我们对该课程的实验教学进行了改革，具体为：(1)优化实验内容，增加了设计性、综合性的实验，如：负阻抗变换器、基于运算放大器的综合实验等，要求学生自行设计实验方案和内容，独立完成实验过程。(2)强化实验预习。每次上实验课前，学生应写好预习报告，无预习报告者不准做实验。为保证预习质量，教师在课前会随机抽查提问。(3)缩短教师实验前的讲授时间，以便留出更多的时间给学生。(4)对学生实验过程中出现的问题和故障，教师尽可能采用启发性、提示性方式来引导学生自主找出问题的答案，以调动学生的积极性，培养其分析问题和解决问题能力。(5)实行实验室开放制度。让学生能够在课余时间去完成在实验课上未完成的实验内容，提高实验设备的利用率。(6)将实验成绩以10％的比例纳入课程总成绩。为防止实验报告雷同，实验成绩评定不完全依照学生写的实验报告，主要根据学生在实验过程中动手能力和解决问题的能力、对实验数据分析的能力、实验报告、仪器仪表使用能力、卫生安全、仪器设备损坏情况等逐项综合评分。165 5 实施效果及结论我们以石家庄铁道大学四方学院2008级电气及自动化专业1班为试点，对上述方案进行了尝试。表1为该专业各班电路课程的期末考试情况统计分析表。表1 2008级电气及自动化专业电路课程期末考试试卷分析表班级优秀率良好率中等率及格率不及格率平均分l 303％2 45j％21．2％6慨728 2 8l％8．1％37．8％24．3％2l_6％67．6 3 7．7％231％l5．4％33．3％加j％6&3 从表中可以看出，1班平均成绩最高，基本接近于期末试卷的期望值(73分)，而且成绩符合正态分布。2、3班虽然优秀率高于1班，但其不及格率约为1班的3倍多，这足以说明有些学生的学习积极性还没调动起来。另外，从学生实验课上的表现来看，1班学生在实验过程中能够积极去发现问题、解决问题，并能用理论来分析问题。对于设计性、综合性实验，该班学生能够依据任务要求设计出不同参数、不同功能的电路。可见，我们提出的改革方案具有一定的成效，学生不仅扎实了理论基础、提高了实践能力，而且学习的积极性、主动性也有所提高。但是，在《电路》课程的教学改革中我们仍存有一些问题，还需在今后的教学实践中不断完善与提高。参考文献【1】俎云霄．面向创新能力培养的电路分析教学改革探-~-t-0]．北京邮电大学学报，2009，(3)．【2】王竹萍．高校电路课课堂改革与实践U】．中国高教研究，2005，(6)：83．【31梁贵书电路理论全方位改革与实践Ⅱ】．中国电力教育，2007，(1)．【4】邱关源．电路【M】．北京：高等教育出版社，2004．