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“电工电子学”是中国石油大学（北京）（以下简称“我校”）面向非电类专业本科生开设的具有承上启下作用的技术基础课，该课程在我校的机电、石工、勘察等诸多专业领域都有着广泛的应用。该课程介绍电路分析、电机、模拟电子技术和数字电子技术的基本概念、基本定律、基本分析方法和基本应用等，其目的是培养学生电路分析、设计和开发的基本能力。由于该课程的特点是知识点多，不容易理解，学后难应用;另外，传统的教师灌输式传授教学模式，导致学生仅仅强行记住了基本理论和解题方法，但缺乏分析、设计和开发电路的能力。究其原因，在灌输式传授知识的过程中，学生是被动接受教学内容，为了应付考试而机械地背记老师教的东西，达不到对知识的深刻掌握和应用。为此，笔者考虑打破传统的教学方法，研究了以学生为主体来提高学生学习兴趣的教学手段和在有限的课时内将知识应用到电路设计中的教学模式。
以学生为主体教学方法的改革和探索
启发式教学
在教学过程中，首先教师要善于在学生已掌握知识水平上提出问题，激起学生的好奇和兴趣，学生为了发现规律或找到答案，就需要对相关知识进行综合、联系、概括，从而起到引导和鼓励学生积极思维的效果。
例如，在讲解叠加定理之前，首先以复习基尔霍夫定律的形式求解一个有两电源作用的电路，接着从求解的结果出发，引导学生研究求解的结果中两部分的物理含义，在分析的过程中不断渗透分解和叠加的思想，从而引导学生发现并理解叠加定理。
理念循序渐进化
在教学过程中，有些概念或规律是教学中的重点和难点，学生理解起来有一定难度。针对这种情况，教师要善于采用由简到繁，循序渐进，深入浅出的原则将该学科中关键的分析理念和分析方法讲授给学生。通过循序渐进的讲解，学生掌握的不仅仅是几个知识点，更重要的是理解了知识之间的相通性以及理念的灵活应用。
例如电路分析中等效的方法。首先，从学生都懂的两电阻串联电路的阻值等于串联电路里两电阻的和说起，关键是让学生明白从电学角度看等效的基本含义是两个可以等效的东西具有相同的特征，即具有相同的伏安特性，接着启发学生理解等效的条件怎么找，等效的结果是什么。学生在明白了简单的电阻等效基础上，学习电压源模型和电流源模型等效中进一步将等效理念深入讲解。学生对等效理念有深入理解的情况下对于二端有源电路的等效模型即戴维南定理的学习就很容易理解。
开展课堂问题研讨
学习完一章或者相对独立的一部分内容后，教师首先应以“知识链”的形式将本章课程的内容层层分解，使学生对所学知识有清晰的框架和完整的认识;然后以研讨的方式把所学知识具体应用到综合例题或问题的求解中。通过上述两个过程达到知识的巩固、完善和提高。
例如学完电路分析的内容后，学生学到了多种计算电路响应的方法，如基尔霍夫定律法、支路电流法、结点电压法、叠加定理、电源等效及戴维南定理等。教师可以给出一道典型例题，首先用让学生独立思考，各抒己见，给出同一问题的不同解法，并比较这些方法在此题中优劣，从而理解各方法适用的场合。通过课堂问题研讨，不仅能加深学生对理论知识的深入理解和灵活应用，而且培养了学生的创新、鉴别和比较归纳能力。
将知识应用到电路设计的教学模式
通过课堂的理论讲解，学生能掌握基本的理论知识，但学习该课程更重要的目标是学以致用，特别是模拟电子技术和数字电子技术两部分内容。为此，将基本知识应用到电路设计的方法是把功能强大的Multisim软件引入教学中。这样不仅能提高学生的学习兴趣，加强理论知识的理解，而且学生可以不用受实验条件的约束而将所学知识应用到仿真设计中，充分调动学生的积极性和自主性，同时与当前科技同步，将提高学生的就业竞争力。
为了督促学生自主应用Multisim软件设计电路，教师需要给学生布置设计题目、安排上机时间和答辩时间。下面以集成运放的教学为实例讲解该教学模式。
教学实例
集成运放是模拟电路中重要的一章，而且广泛应用于信号的采集和处理中。但学生在学习中却存在着诸多难点。另外，如果只是学完理论后解几道课后题而没有接触相关的应用设计，学生学后都感觉收效甚微。为此，我们以集成运放教学为例来说明如何将几种教学方法应用于该课程的教学中，教学思路分两步：理论讲解和自主仿真设计。
理论讲解
首先简单介绍集成运放的内部电路，对于该器件的关键参数的特点学生非常容易理解，比如放大倍数很大、输入电阻很大、输出电阻很小。以放大倍数很大引导学生思考，得出输入在非常小的范围内输出电压与输入电压为线性关系。再通过回顾基本放大电路中输出交流信号的幅度应小于电源电压，从而导出运放的电压传输特性以及对于的两个工作区：线性区和非线性区。
讲解集成运放的两个分析依据这个重难点的内容时不能几句带过，需要由浅入深。首先回顾等效电阻和基本放大电路的输入电阻的概念，让学生意识到集成运放的输入电阻所代表的含义，也就容易明白输入电阻大意味着两端加有限电压端口上电流非常小，可以近似为零。此时再辅以一个简单的没负反馈的电路，引导学生分析两输入端的电流和电压，同时认识到两输入端电压不近似等于零时运放工作在非线性区，从而学生会意识到工作在线性区需要两输入端电压近似为零，并同时思索什么样的电路才能达到此条件。教师先从电压放大倍数和电压传输特性两方面证明此结论，接着将前面给出的工作在非线性区的电路上添加负反馈，然后引导学生得出工作在线性的电路需要连接负反馈电路，并进一步对负反馈的概念以及作用进行讲解。
集成运放工作在线性区的信号放大及运算以及工作在非线性区的应用的讲解可以采用多样化的教学方式。教师首先讲解一个集成运放的典型电路，讲解时要教会学生分析的思路方法和步骤;接着可以采用Multisim软件搭建电路，并给出直观的测量波形，这样既教给学生软件的基本操作，同时激发了学生对新鲜事物的好奇心和学习的积极性;另外还可以选积极的学生上台给大家讲解。 自主设计仿真
在学生掌握集成运放基本原理和应用的基础上，要求学生：自学集成运放在滤波电路和在信号发生器方面的应用;学会使用Multisim仿真软件;2-3人以组为单位，应用Multisim仿真软件设计一个集成运放的应用电路，设计题目可以从老师给出的多个题目中选做一个，也可以自拟;按仿真电路搭建实际电路;写设计报告和设计成果的课堂展示与讨论。
学生选定小组成员和题目后，需要查资料、学习、思考、同组间交流探讨，遇到解决不了的问题找老师帮助。设计结束后，设计成果的课堂展示与讨论这一环节的设计和安排对学生的评价和收获非常重要。为此我们采取了如下方式。
（1）首先教师简单回顾集成运放基本知识和重点知识。
（2）各组学生代表依次讲解他们所做的电路原理、参数选择及仿真电路的演示。学生讲解的先后次序原则：一是先简单后复杂，这样听课的学生能循序渐进理解该部分知识，并会学到一些以前不会的知识。具体为：第一个题目是一个加法运算电路，该组用了两种设计方法并用交流直流两种信号进行了验证。第二个题目是信号采集接口设计，该设计在题目一的基础上加入对运算的实际应用。第三和第四个题目是RC正弦波振荡器设计，该内容是学生自学完成的，讲解的学生将电路原理、参数设计等知识讲授给同学，让两组学生讲解该知识可以起到强化理解作用。第五、六组分别是低通滤波电路设计和波形产生电路设计，尽管“电工电子学”课程对滤波和波形产生内容不做要求，但由于部分学生不满足前面简单的应用，对该内容有极高的学习热情。针对这部分内容，在学生讲完之后，对其讲得不清楚的概念做讲解。第七组是电子止鼾器设计，该题目是一个在生活中非常实用而且将集成运放的放大、滤波及信号发生都囊括得非常好的例子，因此可以使学生对集成运放的实际应用的认识更上一台阶。二是每种电路先讲解1—2个，这样保证学生对所有的应用都有所学习;另外，如果还有一样的题目，则集中放在后面，主要让学生分析各个电路的优缺点。
（3）学生讲完自己的设计后，教师就电路的主要原理、学生没讲明白的地方或存在缺点的地方进行讲解和点评，最后指出设计的优缺点等。
随着电子技术的不断进步，该学科已近融入了工科各行业。“电工电子学”在培养工科非电类专业学生的电工学基本理论和基本技术方面占有非常重要的位置。针对该课程的内容多、理解难且需要应用的特点，采取了启发式、循序渐进式以及课堂讨论式等以学生为主体的教学方法，并将应用Multisim软件的有规划的学生自主设计引入课堂。通过这些改革和探索的实践表明，这些方法可以增强学生的学习积极性，为学生应用电工知识自主设计提供了良好的开端，从而使提高学生的分析、设计和开发电路能力成为可能。作为教师，我们还需根据教学中存在的问题进一步积极探索、实践，使改革不断完善，达到更好的教学效果。（作者供职于中国石油大学（北京）地球物理与信息工程学院。基金项目：本文系中国石油大学（北京）“2013年创新班教改项目”的研究成果）
以学生为主体教学方法的改革和探索
启发式教学
在教学过程中，首先教师要善于在学生已掌握知识水平上提出问题，激起学生的好奇和兴趣，学生为了发现规律或找到答案，就需要对相关知识进行综合、联系、概括，从而起到引导和鼓励学生积极思维的效果。
例如，在讲解叠加定理之前，首先以复习基尔霍夫定律的形式求解一个有两电源作用的电路，接着从求解的结果出发，引导学生研究求解的结果中两部分的物理含义，在分析的过程中不断渗透分解和叠加的思想，从而引导学生发现并理解叠加定理。
理念循序渐进化
在教学过程中，有些概念或规律是教学中的重点和难点，学生理解起来有一定难度。针对这种情况，教师要善于采用由简到繁，循序渐进，深入浅出的原则将该学科中关键的分析理念和分析方法讲授给学生。通过循序渐进的讲解，学生掌握的不仅仅是几个知识点，更重要的是理解了知识之间的相通性以及理念的灵活应用。
例如电路分析中等效的方法。首先，从学生都懂的两电阻串联电路的阻值等于串联电路里两电阻的和说起，关键是让学生明白从电学角度看等效的基本含义是两个可以等效的东西具有相同的特征，即具有相同的伏安特性，接着启发学生理解等效的条件怎么找，等效的结果是什么。学生在明白了简单的电阻等效基础上，学习电压源模型和电流源模型等效中进一步将等效理念深入讲解。学生对等效理念有深入理解的情况下对于二端有源电路的等效模型即戴维南定理的学习就很容易理解。
开展课堂问题研讨
学习完一章或者相对独立的一部分内容后，教师首先应以“知识链”的形式将本章课程的内容层层分解，使学生对所学知识有清晰的框架和完整的认识;然后以研讨的方式把所学知识具体应用到综合例题或问题的求解中。通过上述两个过程达到知识的巩固、完善和提高。
例如学完电路分析的内容后，学生学到了多种计算电路响应的方法，如基尔霍夫定律法、支路电流法、结点电压法、叠加定理、电源等效及戴维南定理等。教师可以给出一道典型例题，首先用让学生独立思考，各抒己见，给出同一问题的不同解法，并比较这些方法在此题中优劣，从而理解各方法适用的场合。通过课堂问题研讨，不仅能加深学生对理论知识的深入理解和灵活应用，而且培养了学生的创新、鉴别和比较归纳能力。
将知识应用到电路设计的教学模式
通过课堂的理论讲解，学生能掌握基本的理论知识，但学习该课程更重要的目标是学以致用，特别是模拟电子技术和数字电子技术两部分内容。为此，将基本知识应用到电路设计的方法是把功能强大的Multisim软件引入教学中。这样不仅能提高学生的学习兴趣，加强理论知识的理解，而且学生可以不用受实验条件的约束而将所学知识应用到仿真设计中，充分调动学生的积极性和自主性，同时与当前科技同步，将提高学生的就业竞争力。
为了督促学生自主应用Multisim软件设计电路，教师需要给学生布置设计题目、安排上机时间和答辩时间。下面以集成运放的教学为实例讲解该教学模式。
教学实例
集成运放是模拟电路中重要的一章，而且广泛应用于信号的采集和处理中。但学生在学习中却存在着诸多难点。另外，如果只是学完理论后解几道课后题而没有接触相关的应用设计，学生学后都感觉收效甚微。为此，我们以集成运放教学为例来说明如何将几种教学方法应用于该课程的教学中，教学思路分两步：理论讲解和自主仿真设计。
理论讲解
首先简单介绍集成运放的内部电路，对于该器件的关键参数的特点学生非常容易理解，比如放大倍数很大、输入电阻很大、输出电阻很小。以放大倍数很大引导学生思考，得出输入在非常小的范围内输出电压与输入电压为线性关系。再通过回顾基本放大电路中输出交流信号的幅度应小于电源电压，从而导出运放的电压传输特性以及对于的两个工作区：线性区和非线性区。
讲解集成运放的两个分析依据这个重难点的内容时不能几句带过，需要由浅入深。首先回顾等效电阻和基本放大电路的输入电阻的概念，让学生意识到集成运放的输入电阻所代表的含义，也就容易明白输入电阻大意味着两端加有限电压端口上电流非常小，可以近似为零。此时再辅以一个简单的没负反馈的电路，引导学生分析两输入端的电流和电压，同时认识到两输入端电压不近似等于零时运放工作在非线性区，从而学生会意识到工作在线性区需要两输入端电压近似为零，并同时思索什么样的电路才能达到此条件。教师先从电压放大倍数和电压传输特性两方面证明此结论，接着将前面给出的工作在非线性区的电路上添加负反馈，然后引导学生得出工作在线性的电路需要连接负反馈电路，并进一步对负反馈的概念以及作用进行讲解。
集成运放工作在线性区的信号放大及运算以及工作在非线性区的应用的讲解可以采用多样化的教学方式。教师首先讲解一个集成运放的典型电路，讲解时要教会学生分析的思路方法和步骤;接着可以采用Multisim软件搭建电路，并给出直观的测量波形，这样既教给学生软件的基本操作，同时激发了学生对新鲜事物的好奇心和学习的积极性;另外还可以选积极的学生上台给大家讲解。 自主设计仿真
在学生掌握集成运放基本原理和应用的基础上，要求学生：自学集成运放在滤波电路和在信号发生器方面的应用;学会使用Multisim仿真软件;2-3人以组为单位，应用Multisim仿真软件设计一个集成运放的应用电路，设计题目可以从老师给出的多个题目中选做一个，也可以自拟;按仿真电路搭建实际电路;写设计报告和设计成果的课堂展示与讨论。
学生选定小组成员和题目后，需要查资料、学习、思考、同组间交流探讨，遇到解决不了的问题找老师帮助。设计结束后，设计成果的课堂展示与讨论这一环节的设计和安排对学生的评价和收获非常重要。为此我们采取了如下方式。
（1）首先教师简单回顾集成运放基本知识和重点知识。
（2）各组学生代表依次讲解他们所做的电路原理、参数选择及仿真电路的演示。学生讲解的先后次序原则：一是先简单后复杂，这样听课的学生能循序渐进理解该部分知识，并会学到一些以前不会的知识。具体为：第一个题目是一个加法运算电路，该组用了两种设计方法并用交流直流两种信号进行了验证。第二个题目是信号采集接口设计，该设计在题目一的基础上加入对运算的实际应用。第三和第四个题目是RC正弦波振荡器设计，该内容是学生自学完成的，讲解的学生将电路原理、参数设计等知识讲授给同学，让两组学生讲解该知识可以起到强化理解作用。第五、六组分别是低通滤波电路设计和波形产生电路设计，尽管“电工电子学”课程对滤波和波形产生内容不做要求，但由于部分学生不满足前面简单的应用，对该内容有极高的学习热情。针对这部分内容，在学生讲完之后，对其讲得不清楚的概念做讲解。第七组是电子止鼾器设计，该题目是一个在生活中非常实用而且将集成运放的放大、滤波及信号发生都囊括得非常好的例子，因此可以使学生对集成运放的实际应用的认识更上一台阶。二是每种电路先讲解1—2个，这样保证学生对所有的应用都有所学习;另外，如果还有一样的题目，则集中放在后面，主要让学生分析各个电路的优缺点。
（3）学生讲完自己的设计后，教师就电路的主要原理、学生没讲明白的地方或存在缺点的地方进行讲解和点评，最后指出设计的优缺点等。
随着电子技术的不断进步，该学科已近融入了工科各行业。“电工电子学”在培养工科非电类专业学生的电工学基本理论和基本技术方面占有非常重要的位置。针对该课程的内容多、理解难且需要应用的特点，采取了启发式、循序渐进式以及课堂讨论式等以学生为主体的教学方法，并将应用Multisim软件的有规划的学生自主设计引入课堂。通过这些改革和探索的实践表明，这些方法可以增强学生的学习积极性，为学生应用电工知识自主设计提供了良好的开端，从而使提高学生的分析、设计和开发电路能力成为可能。作为教师，我们还需根据教学中存在的问题进一步积极探索、实践，使改革不断完善，达到更好的教学效果。（作者供职于中国石油大学（北京）地球物理与信息工程学院。基金项目：本文系中国石油大学（北京）“2013年创新班教改项目”的研究成果）