電路分析基礎(chǔ)教學(xué)改革探索電路分析根底教學(xué)改革探索

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1674-9324〔2022〕31-0102-02

電路分析根底課程是我院電類相關(guān)專業(yè)的專業(yè)根底課。通過本課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生掌握電路的根本概念、根本理論、根本分析辦法以及根本實(shí)踐技能，在為后續(xù)根底教學(xué)〔如模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、高頻電子電路、信號(hào)與系統(tǒng)等〕和專業(yè)教學(xué)〔如裝備電氣系統(tǒng)、雷達(dá)原理等〕打下根底的同時(shí)，著力培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力、分析計(jì)算能力、歸納總結(jié)能力、研究創(chuàng)新能力。隨著教學(xué)改革的深入，教學(xué)時(shí)數(shù)逐漸減少，如何保證教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，是教師需要直面的問題。

一、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建知識(shí)體系

電路分析根底課程面向我院電類直通車學(xué)生開設(shè)，這些學(xué)生所學(xué)專業(yè)門類復(fù)雜多樣，在后續(xù)的專業(yè)課中所學(xué)的裝備也不同，它們所需的專業(yè)根底知識(shí)也就各有不同，側(cè)重點(diǎn)也不一樣，因此需要認(rèn)真分析傳授的內(nèi)容與專業(yè)需要是否匹配，通過在主要內(nèi)容上合理地分配學(xué)時(shí)，加深學(xué)生對(duì)主要知識(shí)點(diǎn)的把握。因此將課程內(nèi)容模塊化，主要包括：直流線性電路模塊、交流線性電路模塊和非線性電路模塊[1]，每一個(gè)模塊又分為假設(shè)干小模塊。示例，直流線性電路模塊又分為電路根底模塊、RS電路模塊、RLCS電路模塊；交流線性電路模塊又分為正弦穩(wěn)態(tài)電路模塊、三相電路模塊、非周期電源電路模塊、耦合電路模塊等。在講授時(shí)，通過將課程內(nèi)容的靈活組合，對(duì)模塊和知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，就可適應(yīng)不同專業(yè)需求。

在教學(xué)內(nèi)容安頓上，按照電路組成元件的種類和數(shù)量由簡到繁的原那么，依據(jù)電源元件的時(shí)域特性和頻域特性，按照先易后難的認(rèn)知規(guī)律進(jìn)行講授。示例在講授直流線性電路模塊時(shí)，首先講授電路根底模塊，其中主要講授電路中的四類根本元件――電源、電阻、電感、電容的特性和伏安關(guān)系，在此根底上，講授單類電路元件的電路分析，然后講授具有兩類電路元件的電路分析〔包括RS電路、RL電路和RC電路〕，再講授具有三類電路元件的電路分析〔包括RLS電路和RCS電路〕，最后講授具有四類電路元件的電路分析〔RLCS電路〕。在講授完直流線性電路模塊后，以其為根底，通過引入Z元件〔阻抗元件〕和S元件〔運(yùn)算阻抗元件〕，將正弦穩(wěn)態(tài)電路分析和線性電路復(fù)頻域分析歸為直流線性電路分析辦法的應(yīng)用。在講授過程中，要緊緊抓住“兩類約束〞〔即元件約束――元件的伏安關(guān)系，拓?fù)浼s束――基爾霍夫定律〕在電路分析中的具體運(yùn)用，讓學(xué)生了解電路分析中的許多辦法都是在這兩類約束具體應(yīng)用的根底上演變而來的，讓學(xué)生知道各種分析辦法的來龍去脈，做到不但知其然，而且知其所以然，以加深對(duì)各種分析辦法的理解。這樣的教學(xué)內(nèi)容安頓，內(nèi)容更加簡潔，條理更加清晰，結(jié)構(gòu)更加合理，便于學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握。

二、改良教學(xué)辦法，提高教學(xué)效果

在電路分析根底課程教學(xué)改革過程中，由于課時(shí)數(shù)減少，如何在較短的時(shí)間內(nèi)使學(xué)生掌握知識(shí)，提高授課效果，是值得思考的問題。在授課過程中除采用傳統(tǒng)的啟發(fā)式、研討式等傳統(tǒng)教學(xué)辦法外，還嘗試采用項(xiàng)目案例式、對(duì)比推演式等教學(xué)辦法，著力培養(yǎng)學(xué)生的項(xiàng)目實(shí)踐能力和斂散思維。

1.項(xiàng)目案例式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生項(xiàng)目實(shí)踐能力。項(xiàng)目案例式教學(xué)是在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)教學(xué)目的的要求，組織學(xué)生通過對(duì)案例的閱讀、思考、分析、討論和交流等活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生把案例與理論相結(jié)合，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)案例進(jìn)行分析和探討，從中得出經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，從而使學(xué)生更深切地理解理論的真諦，訓(xùn)練學(xué)生分析問題和解決問題的實(shí)際能力，從而加深他們對(duì)根本原理和概念理解[2]。示例在講授最大功率傳輸定理時(shí)，可以以晶體管收音機(jī)為例進(jìn)行講解。首先簡單給學(xué)生介紹一下收音機(jī)電路的組成和工作原理，然后提出“如何才能使得揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音最大？〞這一問題，引導(dǎo)學(xué)生思考、討論、相互交流，經(jīng)過充沛思考、討論之后，將收音機(jī)電路中原有的揚(yáng)聲器去掉，換接幾個(gè)不同阻值的揚(yáng)聲器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)揚(yáng)聲器的阻值不同，其發(fā)出的最大聲音也不一樣。接下來繼續(xù)探討問題的成因，將除揚(yáng)聲器以外的電路看成一個(gè)含源二端網(wǎng)絡(luò)，將含源二端網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用剛才講過的戴維南定理進(jìn)行等效，通過極值定理的條件，可以得出只有當(dāng)揚(yáng)聲器的阻值與戴維南定理的等效電阻相等時(shí)，揚(yáng)聲器上得到的功率最大，聲音也就最響，從而使學(xué)生了解最大功率傳輸定理的內(nèi)容和本質(zhì)。

2.對(duì)比推演式教學(xué)辦法培養(yǎng)學(xué)生斂散思維。對(duì)比推演式教學(xué)辦法就是通過與學(xué)生已熟悉知識(shí)的比照，引出新的教學(xué)內(nèi)容，從而使得學(xué)生聽得懂、學(xué)得明白[3]。在“電路分析根底〞課程中，很多知識(shí)點(diǎn)〔如電路與磁路、直流電路與交流電路、正弦周期電路和非正弦周期電路等〕都可以采用對(duì)比推演式教學(xué)辦法來講授，使學(xué)生將不同知識(shí)點(diǎn)對(duì)比學(xué)習(xí)，在已知知識(shí)的根底上通過進(jìn)一步探討，就可以獲得新知識(shí)，到達(dá)事半功倍的效果。示例，在直流電阻電路中，歐姆定律和基爾霍夫定律是分析電路的根底，通過這兩個(gè)定律可以引出支路電流法、節(jié)點(diǎn)電壓法、網(wǎng)孔電流法等分析辦法，因?yàn)檫@些辦法就是這兩個(gè)定律的具體應(yīng)用，只不過是針對(duì)于不同的電路拓?fù)涠茖?dǎo)出的相對(duì)簡單的解題辦法而已。如果將直流電阻電路中的電源變成正弦交流電，將電阻元件〔R元件〕變?yōu)樽杩乖瞆元件〕，將各物理量變?yōu)橄嗔?，那么正弦交流電路的分析辦法與直流電阻電路的分析辦法相類似，只不過是將歐姆定律、基爾霍夫定律轉(zhuǎn)化為了相量形式，而支路電流法、節(jié)點(diǎn)電壓法、網(wǎng)孔電流法等分析辦法仍然適用。這樣，在學(xué)生具有直流電阻電路相關(guān)知識(shí)的根底上，只需把正弦交流電的特性、阻抗元件的變換、物理量的相量表示講分明，正弦交流電路的求解也就迎刃而解。

三、完善教學(xué)伎倆，培養(yǎng)創(chuàng)新能力電路分析根底課程內(nèi)容理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，如果只靠課堂講授的方法很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，因此需要采用多種教學(xué)伎倆，來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和探索精神。

1.現(xiàn)代化教學(xué)激發(fā)學(xué)生興趣。在課堂教學(xué)中，傳統(tǒng)的教學(xué)辦法主要以教師講授根本理論和辦法為重點(diǎn)，尤其對(duì)于一些理論性強(qiáng)、與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系不緊密的內(nèi)容，單純采用講授的辦法效果往往不佳。而對(duì)于多媒體技術(shù)，可以借助動(dòng)畫、短視頻、微課等多種表現(xiàn)形式輔助講解，從而使學(xué)生的注意力、察看力、想象力等智力因素積極參與，提高學(xué)習(xí)的功效。針對(duì)課程內(nèi)容理論性強(qiáng)的特點(diǎn)，引入MATLAB、EWB等計(jì)算機(jī)輔助分析與仿真伎倆[4]，使電路理論分析計(jì)算與計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，為學(xué)生呈現(xiàn)一種更為直觀的電路工作狀態(tài)和結(jié)果，將看不見摸不著的理論分析轉(zhuǎn)化為實(shí)際電路，對(duì)學(xué)生更有說服力，可極大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效提高學(xué)習(xí)效果。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力。針對(duì)課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，充沛利用線上和線下的資源提高學(xué)生的動(dòng)手能力。線上資源主要依托校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)室來進(jìn)行，線下資源主要依托電工電子實(shí)驗(yàn)中心的開放性根底教學(xué)實(shí)驗(yàn)室來完成。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的類型和特點(diǎn)，分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)[5]。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的主要目的是使學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握，強(qiáng)化根底實(shí)驗(yàn)技能；綜合性實(shí)驗(yàn)的主要目的是使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來解決實(shí)際問題，利用新技術(shù)、新辦法拓寬學(xué)生思維，提高綜合應(yīng)用知識(shí)的能力；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的主要目的是使學(xué)生自行設(shè)計(jì)內(nèi)容并完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考的能力和創(chuàng)新能力。通過實(shí)驗(yàn)分級(jí)可以使學(xué)生完成知識(shí)消化、知識(shí)拓展和知識(shí)創(chuàng)新的過程。

3.開辟第二課堂培養(yǎng)探索精神。高校第二課堂作為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和提升綜合素質(zhì)的重要載體，能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[6]，提高學(xué)生獨(dú)立研究問題與解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神。因此，依托電工電子實(shí)驗(yàn)中心的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室和相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，每年組織學(xué)生積極加入學(xué)院組織的“創(chuàng)新杯〞科技制作競(jìng)賽活動(dòng)，在此根底上選擇優(yōu)秀工程加入全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，一方面可以充沛展示學(xué)生的想象力和發(fā)明力，開拓學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生探索精神，另一方面在增強(qiáng)學(xué)生的自學(xué)能力、獨(dú)立思考能力、團(tuán)隊(duì)合作能力等方面也具有顯著的促