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摘要:针对“电路分析基础”课程的特点,从该课程理论教学、实验教学、实践性教学几个方面阐述了教学改革的一些新思路、新方法。同时特别强调了“电路分析基础”课程的工程应用教学。
关键词:理论教学;实验教学;实践性教学
作者简介:武永华(1975-),男,福建福州人,福建江夏学院电子信息科学学院,工程师;胡绍祖(1984-),男,福建福州人,福建江夏学院电子信息科学学院,助教。(福建 福州 350108)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)02-0073-01
“电路分析基础”课程是电子信息类学科的一门主干技术基础课程,本课程的任务主要是讨论线性、集中参数、非时变电路的基本理论与一般分析方法。[1]通过本课程的学习,使学生掌握电路的基本概念、基本原理和基本方法,提高学生的实验技能和逻辑推理能力、分析计算能力、工程应用能力,为学习后续专业课程及专业方向课程打下坚实的基础。
本人根据这九年在台企一线电子企业研发部门的工作经历,考虑到学生后续实际从事的电子类工程师的工作内容,把本课程的教学内容抽象概况为“一中心、一目的、一设计,两种分析思路和两层实验模式,三类电路、三类分析域,四个基本方法和四类线性电路分析”,具体内容如图1所示:
根据上述教学内容和任务目标,本文从理论教学、实验教学、实践性教学三个方面阐述了教学的一些思路和方法。特别强调了“电路分析基础”课程的工程应用教学需求。
一、理论教学的改革
理论教学采取以学生学为主,教师教为辅的指导思想。
由于“电路分析基础”较强的理论性和数学推导性,笔者在每次上课时,都需要花几分钟的时间对上次课程内容进行一个总结,并对学生在课后作业中存在的共性问题做细致地分析。
课堂内容以板书为主要形态。任何新知识的获取,必须经历一个从认识到理解再到探索的阶段,所以课程中一些重要的定理、概念、方法必须通过板书详细地推导,这样效果才好。
对一些较难理解的知识点,比如说相量域、谐振电路、功率因素等,可以随堂分发课堂讲义,讲义中空一些关键表述字段,让学生在听教师讲课的时候完成。
很多学生在上课听讲时没有疑问,但是课下做题确不知道如何下手,这种现象表明学生不能熟练理解课堂上的定理及其应用,所以教师必须在课堂上以范例的形式讲解每章的一些习题。
教学中要注意各部分内容的内在实质关系,始终要贯穿理解电路基本方法的叙述。要求学生循序渐进,拓展他们的思维。
把工程背景引入到教学。让学生考虑工程的复杂应用,把实际的器件和电路模型相结合,了解一些重要的电路分析方法和电子产品对应的一些行业标准、国家标准。
二、实验教学的改革
实验教学的教改主要采用两层实验模式,即传统的学生插拔接线头的实验台方式和电子虚拟仿真实验,从而构成丰富的实验项目体系。核心思想就是将简单实验通过实验台完成,而复杂的实验则通过实验台和虚拟仿真实验从不同角度完成。
在实验台方式中由于很多模块都已经配置好,学生做的就是简单的导线连接,部分学生可能根本不清楚实验的原理,不利于优秀学生创新能力的提高。但是由于“电路分析基础”是最早开设的一门专业基础课程,所以需要学生了解电子专业最基本的操作。通过实验台能完成大部分的实验。
针对试验台的不足之处以及“电路分析基础”课程中抽象的理论与实际的电路信号分析,在教学中将Multisim、[2]MATLAB[3]两款虚拟仿真软件的辅助分析方法介绍给学生。根据内容的难易程度在实验台和仿真实验之间取舍,也可以将仿真实验作为操作台实验之前的预习。
采用Matlab脚本语言完成部分实验项目,可以使电路分析系统化、可视化。同时又进一步加深学生对部分较难知识点的理解。采用MATLAB分析电路问题中的主要知识点有:支路电流法、回路分析法求解电压和电流;一阶电路的时域和频域分析仿真;二阶电路的时域和频域分析仿真;正弦稳态电路分析仿真;RLC并联谐振电路研究;电压源的各种功率求解。同时考虑到后续课程或者毕业设计也会使用MATLAB进行仿真计算,所以增设MATLAB的电路分析实验是必须的。
Multisim软件是美国国家仪器公司(简称NI公司)推出的虚拟电子仿真软件。此软件最大的优点就是让学生自己画电路图,并用虚拟仪器仪表在线观测电路的参数和波形图。运用Multisim对部分教学重点、难点内容进行建模和仿真,可以让学生更加清晰地了解电路的暂态过程和响应过程,从而可以延伸到实践教学中的工程问题,能有效促进学生主体作用地发挥,能很好地促进学生自学能力的提高。用Multisim分析电路问题中的主要知识点有:欧姆定律仿真实验、节点电压分析法仿真分析、受控源电路分析、感抗仿真实验、容抗仿真实验、RLC串联谐振电路研究、交流电路功率和功率因素仿真实验。
三、实践性教学的改革
实践性教学的目的就是培养宽口径、多类型、强能力、富有创新意识的电子信息工程人才。它包括电路课程设计、认知实习、生产实习。它的实质就是“理论与实践紧密结合”,旨在培养学生自己动手解决系列工程背景问题的能力。工程实践能力的培养,是要靠一线电子企业的实践长时间来浸泡和打磨的。
应用型本科院校在强调理论知识的前提下,重点应该强化实践能力,培养学生的电路操作能力、电子产品单元设计能力、独立分析问题与解决问题的能力、创新能力与理论联系实际的能力。所以实践教学要求的内容应该具有可操作性、实用性。且必须依托生产一线电子企业,要贴近电子元器件生产、线路板制作、电路板生产以及贴片、焊接等工艺和产品研发流程。
实践教学的实施必须依托两个场地:一是校企合作的实训基地;二是电子企业的生产流水线或者研发部门以及工程部门。“项目设计”是一种提高综合应用能力的有效方式。在实训基地必须以实用型和应用型的电子产品项目设计为对象,比如说收音机、测谎仪、扩音机、多媒体音箱、跑马灯、在线温度计等。
在企业实践中必须根除企业对学生“放羊式”的管理方式,学校和企业必须切实执行“项目设计”的实践教学要求,形成学校考核企业、企业考核员工、员工考核学生、学生评价员工、学生评价企业、企业评价学校的无缝隙结合。同时安排一些有工程背景的教师在企业挂职培训学生和公司的员工。
四、结束语
由于“电路分析基础”是专业基础课,是学生系统掌握后续专业课的基础,所以教师一定要把这门课程讲好。教师要以学生为中心,以培养合格的“工程师”为基本任务,以开发学生技术科学家的潜质为努力方向,坚持理论与实践相结合的方针,优化整合课程体系,强化实践能力培养环节。学生要学好本课程,首选必须明确该课程的性质、地位,任务、作用、内容,同时一定要做好“电路分析基础”的两层实验,加强对仿真实验的理解,以积极的态度去面对实践教学所碰到的问题。通过教师和学生的共同努力,教学质量一定会提高,学校也一定能培养出更多出色的电子类专业人才。
参考文献:
[1]陈洪亮,田社平,等.电路分析基础[M].北京:清华大学出版社,2009.
[2]王廷才,陈昊.电工电子技术Multisim10仿真实验[M].北京:机械工业出版社,2011.
[3]罗华飞.MATLAB GUI设计学习手记[M].北京:北京航空航天大学出版社,2009.
(责任编辑:李杰)
关键词:理论教学;实验教学;实践性教学
作者简介:武永华(1975-),男,福建福州人,福建江夏学院电子信息科学学院,工程师;胡绍祖(1984-),男,福建福州人,福建江夏学院电子信息科学学院,助教。(福建 福州 350108)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)02-0073-01
“电路分析基础”课程是电子信息类学科的一门主干技术基础课程,本课程的任务主要是讨论线性、集中参数、非时变电路的基本理论与一般分析方法。[1]通过本课程的学习,使学生掌握电路的基本概念、基本原理和基本方法,提高学生的实验技能和逻辑推理能力、分析计算能力、工程应用能力,为学习后续专业课程及专业方向课程打下坚实的基础。
本人根据这九年在台企一线电子企业研发部门的工作经历,考虑到学生后续实际从事的电子类工程师的工作内容,把本课程的教学内容抽象概况为“一中心、一目的、一设计,两种分析思路和两层实验模式,三类电路、三类分析域,四个基本方法和四类线性电路分析”,具体内容如图1所示:
根据上述教学内容和任务目标,本文从理论教学、实验教学、实践性教学三个方面阐述了教学的一些思路和方法。特别强调了“电路分析基础”课程的工程应用教学需求。
一、理论教学的改革
理论教学采取以学生学为主,教师教为辅的指导思想。
由于“电路分析基础”较强的理论性和数学推导性,笔者在每次上课时,都需要花几分钟的时间对上次课程内容进行一个总结,并对学生在课后作业中存在的共性问题做细致地分析。
课堂内容以板书为主要形态。任何新知识的获取,必须经历一个从认识到理解再到探索的阶段,所以课程中一些重要的定理、概念、方法必须通过板书详细地推导,这样效果才好。
对一些较难理解的知识点,比如说相量域、谐振电路、功率因素等,可以随堂分发课堂讲义,讲义中空一些关键表述字段,让学生在听教师讲课的时候完成。
很多学生在上课听讲时没有疑问,但是课下做题确不知道如何下手,这种现象表明学生不能熟练理解课堂上的定理及其应用,所以教师必须在课堂上以范例的形式讲解每章的一些习题。
教学中要注意各部分内容的内在实质关系,始终要贯穿理解电路基本方法的叙述。要求学生循序渐进,拓展他们的思维。
把工程背景引入到教学。让学生考虑工程的复杂应用,把实际的器件和电路模型相结合,了解一些重要的电路分析方法和电子产品对应的一些行业标准、国家标准。
二、实验教学的改革
实验教学的教改主要采用两层实验模式,即传统的学生插拔接线头的实验台方式和电子虚拟仿真实验,从而构成丰富的实验项目体系。核心思想就是将简单实验通过实验台完成,而复杂的实验则通过实验台和虚拟仿真实验从不同角度完成。
在实验台方式中由于很多模块都已经配置好,学生做的就是简单的导线连接,部分学生可能根本不清楚实验的原理,不利于优秀学生创新能力的提高。但是由于“电路分析基础”是最早开设的一门专业基础课程,所以需要学生了解电子专业最基本的操作。通过实验台能完成大部分的实验。
针对试验台的不足之处以及“电路分析基础”课程中抽象的理论与实际的电路信号分析,在教学中将Multisim、[2]MATLAB[3]两款虚拟仿真软件的辅助分析方法介绍给学生。根据内容的难易程度在实验台和仿真实验之间取舍,也可以将仿真实验作为操作台实验之前的预习。
采用Matlab脚本语言完成部分实验项目,可以使电路分析系统化、可视化。同时又进一步加深学生对部分较难知识点的理解。采用MATLAB分析电路问题中的主要知识点有:支路电流法、回路分析法求解电压和电流;一阶电路的时域和频域分析仿真;二阶电路的时域和频域分析仿真;正弦稳态电路分析仿真;RLC并联谐振电路研究;电压源的各种功率求解。同时考虑到后续课程或者毕业设计也会使用MATLAB进行仿真计算,所以增设MATLAB的电路分析实验是必须的。
Multisim软件是美国国家仪器公司(简称NI公司)推出的虚拟电子仿真软件。此软件最大的优点就是让学生自己画电路图,并用虚拟仪器仪表在线观测电路的参数和波形图。运用Multisim对部分教学重点、难点内容进行建模和仿真,可以让学生更加清晰地了解电路的暂态过程和响应过程,从而可以延伸到实践教学中的工程问题,能有效促进学生主体作用地发挥,能很好地促进学生自学能力的提高。用Multisim分析电路问题中的主要知识点有:欧姆定律仿真实验、节点电压分析法仿真分析、受控源电路分析、感抗仿真实验、容抗仿真实验、RLC串联谐振电路研究、交流电路功率和功率因素仿真实验。
三、实践性教学的改革
实践性教学的目的就是培养宽口径、多类型、强能力、富有创新意识的电子信息工程人才。它包括电路课程设计、认知实习、生产实习。它的实质就是“理论与实践紧密结合”,旨在培养学生自己动手解决系列工程背景问题的能力。工程实践能力的培养,是要靠一线电子企业的实践长时间来浸泡和打磨的。
应用型本科院校在强调理论知识的前提下,重点应该强化实践能力,培养学生的电路操作能力、电子产品单元设计能力、独立分析问题与解决问题的能力、创新能力与理论联系实际的能力。所以实践教学要求的内容应该具有可操作性、实用性。且必须依托生产一线电子企业,要贴近电子元器件生产、线路板制作、电路板生产以及贴片、焊接等工艺和产品研发流程。
实践教学的实施必须依托两个场地:一是校企合作的实训基地;二是电子企业的生产流水线或者研发部门以及工程部门。“项目设计”是一种提高综合应用能力的有效方式。在实训基地必须以实用型和应用型的电子产品项目设计为对象,比如说收音机、测谎仪、扩音机、多媒体音箱、跑马灯、在线温度计等。
在企业实践中必须根除企业对学生“放羊式”的管理方式,学校和企业必须切实执行“项目设计”的实践教学要求,形成学校考核企业、企业考核员工、员工考核学生、学生评价员工、学生评价企业、企业评价学校的无缝隙结合。同时安排一些有工程背景的教师在企业挂职培训学生和公司的员工。
四、结束语
由于“电路分析基础”是专业基础课,是学生系统掌握后续专业课的基础,所以教师一定要把这门课程讲好。教师要以学生为中心,以培养合格的“工程师”为基本任务,以开发学生技术科学家的潜质为努力方向,坚持理论与实践相结合的方针,优化整合课程体系,强化实践能力培养环节。学生要学好本课程,首选必须明确该课程的性质、地位,任务、作用、内容,同时一定要做好“电路分析基础”的两层实验,加强对仿真实验的理解,以积极的态度去面对实践教学所碰到的问题。通过教师和学生的共同努力,教学质量一定会提高,学校也一定能培养出更多出色的电子类专业人才。
参考文献:
[1]陈洪亮,田社平,等.电路分析基础[M].北京:清华大学出版社,2009.
[2]王廷才,陈昊.电工电子技术Multisim10仿真实验[M].北京:机械工业出版社,2011.
[3]罗华飞.MATLAB GUI设计学习手记[M].北京:北京航空航天大学出版社,2009.
(责任编辑:李杰)