浅谈“电路”教学改革

来源 :中国电力教育 | 被引量 : 0次 | 上传用户:baronsong2009
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  摘要:针对当今社会对电气、计算机、电子、通信、自动化等电子电气专业类毕业生的要求,论述了“电路”课程教学的重要性。通过近年来教学实践的总结和对其他教师教学经验的学习、研究,通过分析传统的“电路”教学方式和方法,发现其中存在的问题,并在此基础上,从教学内容、手段、考核方式等方面详细阐述了“电路”教学改革的指导思想和若干可行具体措施。
  关键词:电路;教学改革;实践
  作者简介:王敬时(1985-),女,江苏睢宁人,南通大学电子信息学院,讲师;周晶(1976-),女,江苏南通人,南通大学电子信息学院,讲师。(江苏 南通 226019)
  基金项目:本文系南通大学教育研究课题(项目编号:2010B66)、南通大学杏林学院教育教学研究基金(项目编号:2010J222)的研究成果。
  中图分类号:G642.0?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)35-0040-01
  “电路”是电类专业的基础课之一,既是一门历史悠久的课程,也是一门非常重要的主干课。由教育部基础课教指委制定的《教学基本要求》中,将“电路”课程分为“电路理论基础”和“电路分析基础”两类。[1]南通大学(以下简称“我校”)开设的是后者,总学时为80学时。在我校,“电路”课程是电子信息学院、电气工程学院、计算机学院和机械学院所有专业大一新生的核心专业基础课,也是第一门专业课。本课程的相关理论和实践技能(线性电阻电路、非线性电阻电路、动态电路和正弦稳态电路的分析方法)是推导后续专业课程(例如“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“信号与系统”、“高频电路”、“单片机技术与微机原理”、“自动控制原理”)中一些基本概念的基础。本课程教学质量的提高对学生培养质量的提高起到基础性的作用。
  一、传统“电路”教学模式
  在传统的“电路”课程教学中更多的是侧重于基本概念、基本模型和基本分析方法的理论讲授,并且大多是围绕由理想模型构成的经典电路展开的。在授课中涉及的元器件基本都是理想元件(如电阻R、电容C、电感L等),学生缺乏从现实中的实际元件抽象电路分析模型的数学建模观念,也很难在理想化的分析模型基础上构建真实电路。在这种情况下,学生所掌握的往往仅局限在分析理想模型、罗列方程组、求解课后习题,与实际需求完全脱节。近半个世纪以来,电子、电气、计算机、通信等领域发展一路高歌猛进,理论创新和技术革新的脚步从来没有停止过,与之相适应的各类电子元器件和功能电路也随之改变,但是以经典理论体系为教学主体内容的“电路”课程在近二十年中的变化很小。这一现象既不利于激发学生的学习积极性,也不利于培养学生的工程意识。
  二、“电路”课程教学改革
  由于以上原因,“电路”课程的改革具有相当的必要性和紧迫性。尤其是我校为偏工科类院校,不应该将注意力过多集中在讲授定义、定理,过分追求例题、习题和高分,应该适当地介绍科技前沿知识扩展学生的知识面,更多地引入当代电气工程实例,让学生在实例中了解电路元件、熟悉建模过程,培养学生的工程意识和综合能力。在教学应注重激发学生的学习热情,培养学生对本课程的兴趣,使学生成为教学活动中的主体,转被动接受为主动求知,提高学习效率。
  以下结合笔者在“电路”课程教学中的实际经验,分别从教学内容、教学方法及手段和考核方式等方面讨论如何实现上述教学改革理念。
  1.教学内容改革
  “电路”是电力工程类各专业的第一门专业课程,是后续专业课的基础,因此理论教学不能放松,教学主体框架(电阻电路分析、动态电路的时域分析、正弦激励下动态电路的稳态分析)应保持不变。[2]但是,对知识点的讲授应有所侧重,同时应更关注知识点的衔接;对电子元器件的讲授方法、例子的选取方面除了经典例题讲解外,还需补充一定电路建模的相关内容,尤其是实际工程中的电路模型介绍;在条件允许的情况下应当开设相关的实验课程,例如利用EWB等专业软件进行仿真设计,激发学生的兴趣,提高学生的实践能力。
  首先,教学过程中笔者从课程开始就着重帮助学生从宏观上把握“电路”课程的知识体系。本课程内容繁多,但无论是教学课时还是学生精力都是有限的,因此要求学生在学习中有所侧重,而正确的选择标准取决于其对本课程知识体系的深刻理解以及对本专业知识体系的充分了解。“电路”的基本理论、概念和方法都是在上述三大部分构成的主体框架下展开的。电路分析是在结构约束和特性约束两组相互独立的约束条件基础上建立的。电路分析的主要方法包括等效变换法、列方程法、电路定理法、动态电路的三要素法、正弦稳态电路的相量法等。[3]以上知识点及其相互联系都应在教学过程中让学生深刻理解掌握。在后续课程中将重点讲授的部分内容(如运算放大电路及其分析)可以有所精简,这样既可以节省学时和学生精力,又可以使学生对后续课程保持足够的好奇心,同时还有利于保持后续课程知识点的完整性。部分内容(如小信号非线性分析等)应有所加强,以保证后续课程(模拟电路)顺利开展。
  其次,对于一些重要的电子元件,例如后续课程(模拟电路和数字电路等)中涉及当代电子电气工程中常用的金属氧化物场效应管(MOSFET),除了教材上的基本知识以外,教师在教学中还可结合基本元件(如受控电流源等)以及与之相关的常见基本电路(如整流电路、模拟信号放大电路、数字门电路等)层层深入分阶段讲授。这样既可以使学生充分认识MOSFET,又可以使上述相应电路的分析学习过程更为生动具体。
  最后,在教学过程中适当引入工程实例可以增强课程的趣味性,加深学生对于基本理论、概念、分析方法的理解,提高学生实际工作能力,这既是专业的要求也是社会的需求。在工程模型的讲授中,通过对其工程背景、施工标准、抽象过程的介绍以及对最终设计方案的比较分析,可以帮助学生建立课本中的理论知识与实际工程应用的双向联系,有助于增强学生的工程意识。通过这种方式可以使“电路”课程拥有鲜明的时代特性,与国际名校接轨。[4]   2.教学方法及手段改革
  目前,“电路”课程教学多采用多媒体和板书相结合的方式。但是,由于本课程信息量巨大,包含大量枯燥的理论、概念以及抽象繁琐的公式推导,既难以理解又很难吸引学生的注意力,影响了教学效果和学生的学习效率。为了解决这一问题,增强课程的趣味性,教师引入计算机仿真内容,充分利用专业仿真软件(如EWB)中的大量元器件及丰富的仿真功能,并将其制成CAI课件,[5]在教学过程中结合讲授的理论内容进行实时的仿真演示,使得教学更加深刻生动,极大地激发了学生的学习热情。
  3.考核方式改革
  在考核方式上,除了传统的综合考试成绩外,还将研究性小组设计列入考核内容。小组设计课题以本课程基本理论为基础,结合一定的工程设计要求。在课题设计方面,尽量结合知识性与趣味性。学生自由分组(3~4人一组)、自由选题、独立完成,一周后以口头报告的方式汇报成果。教师综合考查课题的完成情况和学生本人在其中的贡献给出成绩,并计入总评成绩。通过以上两者相结合的方式,既考查了学生对理论知识的掌握情况,又考查了学生的工程意识和灵活运用知识点的能力。
  三、结论
  本文首先针对当今社会对电气、计算机、电子、通信、自动化等电子电气类专业毕业生的要求,论述了“电路”教学的重要性,同时依据本课程的特点、受众的特殊性指出传统“电路”教学中存在的若干问题和教学改革的指导思想。最后,结合笔者的实际教学经验探讨解决传统教学中存在问题的方法,并通过仔细分析和实践探索提出一些具有可行性的教学改革措施。
  参考文献:
  [1]教育部高等学校电子电气基础课程教学指导分委员会.电子电气课程基础课程教学基本要求[M].北京:高等教育出版社,2011.
  [2]于歆杰,陆文娟,王树民.专业基础课教学内容的选材与创新——清华大学电路原理课程案例研究[J].电气电子教学学报,2006,28(3):1-5.
  [3]邱关源,罗先觉.电路[M].第5版.北京:高等教育出版社,2006.
  [4]俎云霄,于歆杰,郑君里.本科课程设置新计划解读及思考——以MIT的EECS系为例[J].高等理科教育,2010,(6):40-43.
  [5]黄勋,章国安,孙强.“数字逻辑设计”CAI的研究和应用[J].中国电力教育,2009,(3):65-66.
  (责任编辑:王祝萍)
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