论文部分内容阅读
摘要:“电路”课程优秀教材有很多,但由于各种版本的教材要考虑在各个学校的通用性、普适性,以及教材使用时间较长等原因,普遍存在重理论分析、轻实践应用,以及知识更新慢等现象,随着现代电路技术的发展,各种新的设计方法和理念也随之出现,该课程教材也应做出相应的改进与完善,使教材内容能反映现代电路技术的前沿。结合目前该课程教材使用现状及教学实践经历,对如何改进电路课程教材质量做了初步分析与探索。
关键词:电路;教材;改革
中图分类号:G642 ; ; ; ; ;文献标识码:A ; ; ; ; ;文章编号:1007-0079(2014)17-0058-02
一本好的教材是提高教学质量最关键的因素之一。“电路”课程是电气工程及其自动化专业的一门非常重要的专业基础课,是一门理论性和实践性均很强的课程。通过该课程的学习,要求学生能掌握基本的电路理论,能灵活运用所学基本知识,分析和解决实际电路问题。要达到这样的目的,就必须有一本好的电路教材,目前我国电路课程优秀教材有很多,如著名的电路专家邱关源、李翰荪教授等编写的教材在各个高校得到了广泛的应用。但由于各种版本的教材要考虑在各个学校的通用性、普适性,以及教材使用时间较长等原因,普遍存在重理论分析、轻实践应用,以及知识更新慢等现象,随着现代电路技术的日新月异,各种新的设计方法和理念也随之出现,一些旧的分析方法和手段被逐渐取代,为此该课程教材也应做出相应的改进与完善。本文结合目前电路课程教材使用现状及笔者的教学实践经历,对如何改进该课程教材质量做了初步分析与探索。
一、目前电路课程教材使用现状
目前电路课程的教材有很多,其中使用较多的主要有邱关源教授等主编的《电路》、李翰荪教授等主编的《电路分析基础》等教材,但这些教材普遍存在重理论分析、轻实践应用,以及知识更新慢等现象,本文对比中外电路课程教材使用现状,提出了我国电路课程教材主要存在以下三个方面的问题:
第一,我国教材普遍存在重理论分析、轻实践应用的现象。在教材内容上,我国电路教材更倾向于讲解电路的基本原理、分析计算,如基尔霍夫定理、戴维宁定理、回路电流法等,这些内容对加强学生对电路的分析理解很有帮助,但却忽视或弱化了这些定理的实际应用,学生在学完这些定理后,对其实际应用感受不深;但目前在国外的教材中已加入了大量的工程实例,也更加注重理论联系实际,如F.Ulaby教授等主编出版的《Circuits》引入了当代电路的基本元件和现代电路分析方法,使用了大量的工程实例、数值仿真软硬件;相比而言,我国教材在实际应用方面还比较欠缺,对于理论与实际的结合还比较少,导致我国学生在实际应用方面能力偏弱,应在将来的教材改革方面重点加入相关的实际应用内容。
第二,一般而言,教材上的知识总是滞后于技术,但这种滞后时间不能太长,否则将会阻碍学生的发展。在我国,教材的编写、发行是一个漫长的过程,一个版本的教材往往要使用好几年时间,而且为了保证教材在各个学校的通用性,作者在编写教材时通常选择通用性、基础性的知识点,无法或很少加入最新的研究动态,对教材内容的随时更新更无从谈起。同时,各个学校的专业特色有所不同,这类教材无法加入其专业特色方面的知识点。而发达国家的大学老师能更便利地从科研单位、企业掌握最新的科技动态,几乎每年都会在自己使用的教材中加入最新的研究成果,使学生能掌握最新的科技前沿,了解目前的电路科技发展趋势,毕业后能更好地融于现代电路的潮流中。但在我国由于教师本身的科研水平参差不齐、学校对于教学的各种限制、发达国家对我国的技术封锁、教学学时较少等原因,教师很少在教学中加入最新的技术,即使加入这些最新的技术也只是简单的介绍,使学生缺乏对现代电路技术的有效了解。
第三,现代电路的设计思路已发生了很大改变,基本元器件及其设计结构也发生了根本性的变化,实际电路也不再是由电阻、电感、电容等分立元件构成的简单电路,数字电路、集成电路以及计算机辅助分析在现代电路中得到了广泛的应用,但目前我国的教材还是局限于这些电阻、电感、电容等基本的元器件组成的电路,还是采用列方程求解的陈旧分析方法,没有将现代电路的设计理念和先进的计算机分析计算方法引入电路教材中,使教材与现代电路的知识有些脱节;而在国外的教材中,已大量将电路和电子技术结合起来,针对现代电路的发展趋势,将非线性、时变、有源等加入了电路教材中,如A. Agarwal等主编的《foundations of Analog and Digital Electronic Circuits》全面引入了MOS场效应管,并对模拟和数值电路进行了基础分析,使电路和电子学的基本元件有机结合起来,更好地适应现代电路技术的发展。
为了使培养的学生能紧跟世界电路发展的科技潮流,针对目前国内外电路教材上的差异,必须对现有电路教材的不足进行改进,促进我国电路教材的改革与完善。
二、改进措施
针对目前电路课程教材使用现状和不足,本文认为应该采取如下几点措施促进电路课程教材改革:
1.对电路教材内容重新定位
电路是一门理论性很强的课程,但同时也是一门实践性很强的课程,但目前在教学中老师普遍更侧重对电路原理的分析,主要是给学生讲解怎样去分析电路、列方程式求解,容易使学生误以为列方程式就可以解决电路所有问题。同时,现代电路的设计思路已发生很大改变,现代电路的基本元件及其结构也发生了根本性的变化,实际电路也不再是由电阻、电感、电容等分立元件构成的简单电路,数字电路、集成电路以及计算机辅助分析得到了广泛的应用,在教学过程中应加强这些方面的介绍,与之对应的也应该对教材内容进行重新定位,加强对现代电路分析方法、设计理念的介绍,淘汰或精简一些陈旧的内容,引入新的设计方法和分析方法。将电路课程重新定位到理论与实践并重,普通元器件与现代数字、集成电路元器件并重,传统分析方法与现代计算机辅助分析方法并重,使电路课程的知识面更广,更具有时代特色。 2.对教材内容进行合理组织
各个高校电路课程的教学课时在不停地减少,而教材上需要讲解的内容很多,在这种形势下,笔者认为应该对教材的内容进行精简,合理组织。比如电路分析方法这一部分,在教材中涉及到了支路电流法、网孔电流法、回路电流法、结点电压法四种方法,这些都只是对电路的不同分析求解方法,各有各的优缺点,在教材的编写上可以将这些方法进行更合理的组织,先进行统一介绍,分析各自的适用条件及其优缺点,然后选取一些典型的例题进行应用,让学生能学会针对不同的电路选取最优的求解方法。课后习题也没有必要要求学生应用指定的方法求解,缩减课后习题量,只要学生能灵活应用这些方法求解就行。对教材内容进行重新编排、合理组织,不要片面地追求让学生掌握所有的方法,要侧重于让学生灵活掌握,能选择最优方法即可。
3.在理论知识后面加入更多的实际应用电路
理论必须与实践相结合,目前学生普遍存在动手能力差的现象,究其原因还是教材太偏向理论,学生对实际应用缺乏了解。目前的电路教材大多偏向理论的分析,忽视或弱化了电路的实际应用。有些老师在教学中经常认为,只有学生掌握了基本的理论知识,才能进行实际的应用。这种观点没错,但却忽视了理论与实际的有机结合,忽视了学生学习各门课程的时间差异,当他们学习实践方面的课程时有可能已经忘了所学理论知识,使理论与实践脱节。笔者认为在教材的编写中,应更多地加入一些实际电路,在讲完理论之后,接着就分析一些实际电路,让学生能立刻知道所学电路原理的应用,同时通过实际电路的分析也能进一步巩固所学理论知识。正如目前国外的各种电路教材中都已加入了大量的工程实例,使学生在学习理论的同时大量接触实际例子,理论能和实践更好地结合,学生也能更快地融入真实的电路设计、制作与应用中,起到提高学生动手能力的作用,增强学生的国际竞争力。
4.引进先进的电路技术,加快教材内容更新速度
相比国外教材的更新速度,我国教材的更新较慢。发达国家的大学老师能更方便地从科研单位、企业掌握最新的科技动态,几乎每年都会在自己使用的教材中加入最新的研究成果,使学生能掌握最新的科技前沿,了解目前电路的发展趋势;但在我国,教材的编写、发行是一个漫长的过程,一个版本的教材往往要使用好几年时间,而且为了保证教材在各个学校的通用性,编者在编写教材时通常只会选择通用性的知识点,无法或很少加入最新的研究动态,对教材内容的随时更新更无从谈起;而且由于我国教师本身的科研水平参差不齐、学校对于教学的各种限制、发达国家对我国的技术封锁等原因,教师很少能在教学中加入最新的技术,即使加入这些最新的技术也只是简单的介绍,使学生缺乏对现代电路技术的有效了解。笔者认为应该改变这种局面,加快教材的发行更新,鼓励有能力的老师自编教材,并结合自己学校的专业特色,在电路基本理论的基础上,将最新的电路理论、科技动态等新知识加进教材,使学生能掌握最新的电路技术,紧跟时代发展趋势,不至于等学生学完电路课程后发现所学的已经跟不上现代电路科技。
5.变革实验教材内容,改进实验方法
作为教材的一部分,实验教材的改进也尤为重要。实验是电路教学很重要的一个环节,但目前很多学校普遍都采用实验教学平台进行一些简单的验证性实验,如戴维宁定理的验证等;实验教材也采用与实验平台配套的实验指导书,这极大地方便了学生实验的便利性,但却弱化了对学生实际动手能力的培养。针对这种现象,笔者建议对实验教材和设备进行改革,在基本实验的基础上更侧重加入一些应用型实验,在教材内容上引导学生按照现代电路设计的要求,自己动手设计并制作电路,而不是简单地在实验教学平台上去插线、接线,这样可以让学生对元器件、实际电路的设计与制作都有更深的认识,为将来的工作打下基础,切实增强学生实际动手能力的培养。
三、结语
要建设世界一流的大学,提高教学质量是关键,而要提高教学质量,教材的改革必须先行。作为电气专业核心基础课的电路教材,也应适应时代的发展,做出相应的改进与完善,对教材内容进行不断更新,更多地介绍现代电路元器件和工程实例,精简或淘汰一些过时的内容,引进国内外最新的电路知识和设计思路,使教材能更好地体现现代电路的发展动态和趋势,让学生能更好地顺应时代的发展,在学习理论的同时切实提高学生的实际动手能力。
参考文献:
[1]邱关源,罗先觉.电路[M].北京:高等教育出版社,2013.
[2]李翰荪.电路分析基础[M].北京:高等教育出版社,2011.
[3]龚绍文,郑君里,于歆杰.电路课程历史、现状和前景[J].电气电子教学学报,2011,(6).
[4]刘敏华,贾仙宇.“电路分析基础”课程教学方法探析[J].电气电子教学学报,2009,(1).
[5]廖旎焕,胡智宏.“电路”课程教学方法探索[J].中国电力教育,
2010,(25).
(责任编辑:王意琴)
关键词:电路;教材;改革
中图分类号:G642 ; ; ; ; ;文献标识码:A ; ; ; ; ;文章编号:1007-0079(2014)17-0058-02
一本好的教材是提高教学质量最关键的因素之一。“电路”课程是电气工程及其自动化专业的一门非常重要的专业基础课,是一门理论性和实践性均很强的课程。通过该课程的学习,要求学生能掌握基本的电路理论,能灵活运用所学基本知识,分析和解决实际电路问题。要达到这样的目的,就必须有一本好的电路教材,目前我国电路课程优秀教材有很多,如著名的电路专家邱关源、李翰荪教授等编写的教材在各个高校得到了广泛的应用。但由于各种版本的教材要考虑在各个学校的通用性、普适性,以及教材使用时间较长等原因,普遍存在重理论分析、轻实践应用,以及知识更新慢等现象,随着现代电路技术的日新月异,各种新的设计方法和理念也随之出现,一些旧的分析方法和手段被逐渐取代,为此该课程教材也应做出相应的改进与完善。本文结合目前电路课程教材使用现状及笔者的教学实践经历,对如何改进该课程教材质量做了初步分析与探索。
一、目前电路课程教材使用现状
目前电路课程的教材有很多,其中使用较多的主要有邱关源教授等主编的《电路》、李翰荪教授等主编的《电路分析基础》等教材,但这些教材普遍存在重理论分析、轻实践应用,以及知识更新慢等现象,本文对比中外电路课程教材使用现状,提出了我国电路课程教材主要存在以下三个方面的问题:
第一,我国教材普遍存在重理论分析、轻实践应用的现象。在教材内容上,我国电路教材更倾向于讲解电路的基本原理、分析计算,如基尔霍夫定理、戴维宁定理、回路电流法等,这些内容对加强学生对电路的分析理解很有帮助,但却忽视或弱化了这些定理的实际应用,学生在学完这些定理后,对其实际应用感受不深;但目前在国外的教材中已加入了大量的工程实例,也更加注重理论联系实际,如F.Ulaby教授等主编出版的《Circuits》引入了当代电路的基本元件和现代电路分析方法,使用了大量的工程实例、数值仿真软硬件;相比而言,我国教材在实际应用方面还比较欠缺,对于理论与实际的结合还比较少,导致我国学生在实际应用方面能力偏弱,应在将来的教材改革方面重点加入相关的实际应用内容。
第二,一般而言,教材上的知识总是滞后于技术,但这种滞后时间不能太长,否则将会阻碍学生的发展。在我国,教材的编写、发行是一个漫长的过程,一个版本的教材往往要使用好几年时间,而且为了保证教材在各个学校的通用性,作者在编写教材时通常选择通用性、基础性的知识点,无法或很少加入最新的研究动态,对教材内容的随时更新更无从谈起。同时,各个学校的专业特色有所不同,这类教材无法加入其专业特色方面的知识点。而发达国家的大学老师能更便利地从科研单位、企业掌握最新的科技动态,几乎每年都会在自己使用的教材中加入最新的研究成果,使学生能掌握最新的科技前沿,了解目前的电路科技发展趋势,毕业后能更好地融于现代电路的潮流中。但在我国由于教师本身的科研水平参差不齐、学校对于教学的各种限制、发达国家对我国的技术封锁、教学学时较少等原因,教师很少在教学中加入最新的技术,即使加入这些最新的技术也只是简单的介绍,使学生缺乏对现代电路技术的有效了解。
第三,现代电路的设计思路已发生了很大改变,基本元器件及其设计结构也发生了根本性的变化,实际电路也不再是由电阻、电感、电容等分立元件构成的简单电路,数字电路、集成电路以及计算机辅助分析在现代电路中得到了广泛的应用,但目前我国的教材还是局限于这些电阻、电感、电容等基本的元器件组成的电路,还是采用列方程求解的陈旧分析方法,没有将现代电路的设计理念和先进的计算机分析计算方法引入电路教材中,使教材与现代电路的知识有些脱节;而在国外的教材中,已大量将电路和电子技术结合起来,针对现代电路的发展趋势,将非线性、时变、有源等加入了电路教材中,如A. Agarwal等主编的《foundations of Analog and Digital Electronic Circuits》全面引入了MOS场效应管,并对模拟和数值电路进行了基础分析,使电路和电子学的基本元件有机结合起来,更好地适应现代电路技术的发展。
为了使培养的学生能紧跟世界电路发展的科技潮流,针对目前国内外电路教材上的差异,必须对现有电路教材的不足进行改进,促进我国电路教材的改革与完善。
二、改进措施
针对目前电路课程教材使用现状和不足,本文认为应该采取如下几点措施促进电路课程教材改革:
1.对电路教材内容重新定位
电路是一门理论性很强的课程,但同时也是一门实践性很强的课程,但目前在教学中老师普遍更侧重对电路原理的分析,主要是给学生讲解怎样去分析电路、列方程式求解,容易使学生误以为列方程式就可以解决电路所有问题。同时,现代电路的设计思路已发生很大改变,现代电路的基本元件及其结构也发生了根本性的变化,实际电路也不再是由电阻、电感、电容等分立元件构成的简单电路,数字电路、集成电路以及计算机辅助分析得到了广泛的应用,在教学过程中应加强这些方面的介绍,与之对应的也应该对教材内容进行重新定位,加强对现代电路分析方法、设计理念的介绍,淘汰或精简一些陈旧的内容,引入新的设计方法和分析方法。将电路课程重新定位到理论与实践并重,普通元器件与现代数字、集成电路元器件并重,传统分析方法与现代计算机辅助分析方法并重,使电路课程的知识面更广,更具有时代特色。 2.对教材内容进行合理组织
各个高校电路课程的教学课时在不停地减少,而教材上需要讲解的内容很多,在这种形势下,笔者认为应该对教材的内容进行精简,合理组织。比如电路分析方法这一部分,在教材中涉及到了支路电流法、网孔电流法、回路电流法、结点电压法四种方法,这些都只是对电路的不同分析求解方法,各有各的优缺点,在教材的编写上可以将这些方法进行更合理的组织,先进行统一介绍,分析各自的适用条件及其优缺点,然后选取一些典型的例题进行应用,让学生能学会针对不同的电路选取最优的求解方法。课后习题也没有必要要求学生应用指定的方法求解,缩减课后习题量,只要学生能灵活应用这些方法求解就行。对教材内容进行重新编排、合理组织,不要片面地追求让学生掌握所有的方法,要侧重于让学生灵活掌握,能选择最优方法即可。
3.在理论知识后面加入更多的实际应用电路
理论必须与实践相结合,目前学生普遍存在动手能力差的现象,究其原因还是教材太偏向理论,学生对实际应用缺乏了解。目前的电路教材大多偏向理论的分析,忽视或弱化了电路的实际应用。有些老师在教学中经常认为,只有学生掌握了基本的理论知识,才能进行实际的应用。这种观点没错,但却忽视了理论与实际的有机结合,忽视了学生学习各门课程的时间差异,当他们学习实践方面的课程时有可能已经忘了所学理论知识,使理论与实践脱节。笔者认为在教材的编写中,应更多地加入一些实际电路,在讲完理论之后,接着就分析一些实际电路,让学生能立刻知道所学电路原理的应用,同时通过实际电路的分析也能进一步巩固所学理论知识。正如目前国外的各种电路教材中都已加入了大量的工程实例,使学生在学习理论的同时大量接触实际例子,理论能和实践更好地结合,学生也能更快地融入真实的电路设计、制作与应用中,起到提高学生动手能力的作用,增强学生的国际竞争力。
4.引进先进的电路技术,加快教材内容更新速度
相比国外教材的更新速度,我国教材的更新较慢。发达国家的大学老师能更方便地从科研单位、企业掌握最新的科技动态,几乎每年都会在自己使用的教材中加入最新的研究成果,使学生能掌握最新的科技前沿,了解目前电路的发展趋势;但在我国,教材的编写、发行是一个漫长的过程,一个版本的教材往往要使用好几年时间,而且为了保证教材在各个学校的通用性,编者在编写教材时通常只会选择通用性的知识点,无法或很少加入最新的研究动态,对教材内容的随时更新更无从谈起;而且由于我国教师本身的科研水平参差不齐、学校对于教学的各种限制、发达国家对我国的技术封锁等原因,教师很少能在教学中加入最新的技术,即使加入这些最新的技术也只是简单的介绍,使学生缺乏对现代电路技术的有效了解。笔者认为应该改变这种局面,加快教材的发行更新,鼓励有能力的老师自编教材,并结合自己学校的专业特色,在电路基本理论的基础上,将最新的电路理论、科技动态等新知识加进教材,使学生能掌握最新的电路技术,紧跟时代发展趋势,不至于等学生学完电路课程后发现所学的已经跟不上现代电路科技。
5.变革实验教材内容,改进实验方法
作为教材的一部分,实验教材的改进也尤为重要。实验是电路教学很重要的一个环节,但目前很多学校普遍都采用实验教学平台进行一些简单的验证性实验,如戴维宁定理的验证等;实验教材也采用与实验平台配套的实验指导书,这极大地方便了学生实验的便利性,但却弱化了对学生实际动手能力的培养。针对这种现象,笔者建议对实验教材和设备进行改革,在基本实验的基础上更侧重加入一些应用型实验,在教材内容上引导学生按照现代电路设计的要求,自己动手设计并制作电路,而不是简单地在实验教学平台上去插线、接线,这样可以让学生对元器件、实际电路的设计与制作都有更深的认识,为将来的工作打下基础,切实增强学生实际动手能力的培养。
三、结语
要建设世界一流的大学,提高教学质量是关键,而要提高教学质量,教材的改革必须先行。作为电气专业核心基础课的电路教材,也应适应时代的发展,做出相应的改进与完善,对教材内容进行不断更新,更多地介绍现代电路元器件和工程实例,精简或淘汰一些过时的内容,引进国内外最新的电路知识和设计思路,使教材能更好地体现现代电路的发展动态和趋势,让学生能更好地顺应时代的发展,在学习理论的同时切实提高学生的实际动手能力。
参考文献:
[1]邱关源,罗先觉.电路[M].北京:高等教育出版社,2013.
[2]李翰荪.电路分析基础[M].北京:高等教育出版社,2011.
[3]龚绍文,郑君里,于歆杰.电路课程历史、现状和前景[J].电气电子教学学报,2011,(6).
[4]刘敏华,贾仙宇.“电路分析基础”课程教学方法探析[J].电气电子教学学报,2009,(1).
[5]廖旎焕,胡智宏.“电路”课程教学方法探索[J].中国电力教育,
2010,(25).
(责任编辑:王意琴)