提高“电路分析基础”课程教学质量的探索与思考

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  摘要:“电路分析基础”是高等学校电子与电气信息类专业的重要基础课,如何提高课堂教学质量是值得探讨和思考的问题。依据课程特点,从培养和激发学生学习兴趣,注意教学内容导入方式,坚持理论分析和实际设计相结合的教学理念,注重知识点的归纳、总结,这四个方面结合教学实践进行了分析,总结了提高“电路分析基础”教学质量的一些体会。
  关键词:电路分析基础;教学质量;教学理念
  作者简介:张文霞(1982-),女,内蒙古鄂尔多斯人,内蒙古大学鄂尔多斯学院电子信息工程系,讲师;杨元(1983-),女,内蒙古鄂尔多斯人,内蒙古大学鄂尔多斯学院电子信息工程系,讲师。(内蒙古 鄂尔多斯 017000)
  中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)36-0118-02
  随着电子、通信和信息技术的广泛应用和飞速发展,“电路分析基础”这门课程的教学地位越来越受到重视。该课程的教学目标是使学生掌握电路的基本理论知识、电路的基本分析方法,培养学生的科学思维能力、分析计算能力、实验研究能力和科学归纳能力,为进一步学习电路理论和电子、电气信息类的后续课程奠定基础。[1,2]
  电路课程在教学内容上理论性强,逻辑严密,概念多,定理定律多,分析方法灵活多样,如何能使学生透彻地理解概念,牢固掌握定理、定律,灵活应用各种分析方法求解问题,以及如何提高学生学习积极性使之形成有效的学习方法,是值得每一位授课教师关心和探讨的问题。
  一、“电路分析基础”课程特点
  第一,定理多、概念多。如,基尔霍夫定理、戴维南定理、最大功率传输定理、替代定理、互易定理、叠加定理、置换定理等定理;如,阻抗、导纳、电路模型、相量模型、等效、谐振等概念。如何使学生能够牢固掌握并灵活应用这些定理概念是值得每位授课教师积极探索的问题。
  第二,内容多。电路课程的理论内容包括了电阻电路的分析、动态电路的时域分析、频域分析及S域分析、三相电路等内容。在这几大块内容中,每一部分又包含许多细节内容。如,电阻电路的分析就包括网孔分析、节点分析、回路分析、分解法、叠加、等效等,在课程总学时有限的情况下,如何更好地使学生理解和掌握这些内容,对授课教师提出了较高的要求。[1,3]
  第三,涉及数学内容较多。如:复数的运算、解微分方程、积分方程、拉普拉斯变换等等。这就要求授课教师在充分了解学生数学功底的基础上组织和设计合理的教学内容。
  鉴于以上课程特点和教学目标,本文结合自身教学经验提出了提高教学质量的几点建议和想法。
  二、提高教学质量的几点建议
  1.上好第一堂课,激发和培养学生学习热情和兴趣
  兴趣是一个人学习和做事的动力。提高教学质量的关键在于提高学生学习兴趣,电路课程具有内容多、定理多、概念多、涉及数学内容较多等特点,再加上是电气信息类专业学生遇到的第一门专业课程,导致很多学生在一开始就对电路课程的学习产生了畏难情绪,缺乏自信心。因此,上好第一堂课对激发学生的学习兴趣很重要。
  第一堂课,应以生活中常见的电路为例导入,如手电筒电路、照明电路,这样有利于激发学生的求知欲;之后,对课程做总体介绍,说明并强调课程的性质、地位、作用、与其他课程的关系、主要内容、知识结构、学习方法和应用领域等方面。学生充分了解这些方面之后,才会对课程有整体宏观的把握,增强学习自信。如,在第一堂课要给出电路分析的总体结构:[4]一个假设(集总假设),两类约束(结构约束和拓扑约束),三大基本方法(叠加方法、分解方法和变换域分析法)。依据这样的总体结构,将课程内容分为电阻电路的分析、动态电路的时域分析和动态电路的相量分析法和S域分析法三部分内容,每一部分包括教材中的哪几章,并简要说明每一章的主要内容、重点、难点,这样可使学生对课程有初步的总体了解和把握。
  2.注重教学内容导入方式,便于学生牢固掌握知识点
  在学习“电路分析基础”这门课程的过程中,很多学生的体会是概念和定理定律太多,学生很难牢固掌握。因此在教学中应采取内容的正确导入方式,可以用实验的方式导入,也可以用生活中常见例子导入等。循序渐进,逐步剖析,是学生理解和牢固掌握概念、定理定律的本质和关键。
  如电路模型概念较为抽象,讲授时直接给出概念内容学生很难理解和接受,因此引入生活中常见的手电筒电路,分析灯泡、手电筒壳和电池三个主要元件主要功能,并将其理想化得出手电筒的电路模型,进而给出电路模型的概念和电路的基本组成。这样的导入方式将抽象概念简单化和形象化,学生更容易理解和掌握。
  再如,在讲授叠加定理时可以用实验的方式导入,在课时有限的情况下,由教师演示实验内容相对省时。
  先测出各独立源单独作用时各支路电流和支路电压的值,再通过实验测量值,让同学们主动发现规律,总结归纳知识点,教师最终给出定理的内容。教学实践证明,有些内容通过实验方式导入,可以极大提高学生的学习兴趣,增强学习动力,有助于加深学生对内容的理解和掌握。
  3.注重实践环节,坚持理论分析和实际设计相结合的教学理念
  对于工科专业,除学习理论知识之外,培养学生实际设计能力也很重要。清华大学“电路分析基础”课的教学目标是学生完成理论知识的学习后要具备提出和解决研究型电路问题的能力和兴趣。[5]国外优秀大学的电路课程教学重点是学生能利用所学的理论知识实现一定的电路设计以培养学生的综合能力。[6,7]那么,如何将理论分析和实际设计的教学理念融入到实际教学中,如何合理安排和设计实验课程和实践内容,需要授课教师认真思考和不断探索。
  如,讲授电阻电路分析部分时,首先在课堂上拿出电流表,提出一个电流表换挡的问题,引起学生极大的兴趣;介绍基本电路元件,电容、电感和电阻,讲解分压公式和分流公式,引出了电阻电路分析的其他相关知识点。之后,给学生布置课后作业:设计一个具有三档的电流表。教师给出基本元器件,学生会根据电阻电路的原理去查阅相关资料,了解常用电子元器件的识别和性能判别,进行简单的故障分析。这样就将培养学生初步的电路设计及综合实践能力的教学理念融入到了教学过程中,不仅易于学生掌握理论知识,而且能使学生认识到实际设计的复杂性、灵活性和实用性。同时,极大地培养了学生学习兴趣和工程实践初步能力。   4.注重适时归纳总结,培养学生良好的学习习惯和思维方式
  “电路分析基础”内容多,概念多,定理定律多,分析方法灵活多样,为了更好掌握这些理论和方法,有必要进行及时的比较、归纳和总结。通过比较、归纳和总结不仅可以使学生对所学内容有了整体的理解和把握,了解各个知识点的区别和内在联系,并在此过程中培养良好学习习惯、思维方式和工程素养。[8]例如: 含受控源电路的分析可以总结为:[9]含受控源电路分析方法:将受控源当独立源处理——适合用回路电流法和节点电压法分析问题;受控源等效变换法——适合于应用叠加定理、戴维南(诺顿)定理及求单口网络等效电阻问题中;受控源控制量的等效变换法——简化电路的计算。这样,学生对含受控源的电阻电路的分析方法有了总体把握,有助于在分析求解含受控源电阻电路时选择合适的受控源的处理方式。再者,通过精选例题的讲解,电路中有些内容的比较和总结也可以让学生自己去整理。比如应用戴维南定理时,求戴维南等效电阻的方法及各种方法的适用场合;应用网孔分析法分析电路的基本步骤和一些特殊情况的处理等等。
  三、总结
  本文从“电路分析基础”课程特点出发,在教学过程中总结了四方面的教学措施和方法,通过实践教学证明,对“电路分析”课程教学质量的提高有很大的帮助。总之,灵活适用的课堂教学方式、方法有助于学生对教学内容的理解和掌握,将理论知识和实践环节有机结合的教学理念融入到课程教学中,有助于培养学生学习兴趣和工程素养,从而达到教学目的。
  参考文献:
  [1]何新霞.提高“电路分析”课程教学质量的探讨与思考[J].中国电力教育,2011,(9):165-166.
  [2]王华.关于提高电路课程教学质量的思考[J].河北工程大学学报,
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  [4]李瀚荪.电路分析基础[M].北京:高等教育出版社,2006.
  [5]于歆杰,陆文娟,王树民.专业基础课教学内容的选材和创新——清华大学电路原理课程案例研究[J].电气电子教学学报,2006,
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  [7]于歆杰,朱桂萍,刘秀成.麻省理工学院教育教学考察报告(三):“电路与电子学”课程教学法篇[J].电气电子教学学报,2004,26
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  [8]曲晓丽,张晓红.“电路分析”课堂教学方法探讨[J].中国电力教育,2009,(11):92-93.
  [9]于春晓,李艳英.含受控源电路的分析方法探讨[J].中国科技信息,2009,(19):276-277.
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