雷淑英　李繼生

（天津科技大學(xué)，天津300222）

“電路原理”課程教學(xué)模式的改革與探索

雷淑英李繼生

（天津科技大學(xué)，天津300222）

“電路原理”是電子與電氣信息類專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，本文針對“電路原理”課程教學(xué)的實際情況，結(jié)合教學(xué)中出現(xiàn)的主要問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)思路、教學(xué)方法等方面展開教學(xué)改革的探索與實踐。實踐證明，該教學(xué)模式充分調(diào)動了學(xué)生對專業(yè)知識和應(yīng)用能力的探索意識，提高了本門課程的教學(xué)效果。

電路原理；教學(xué)改革；實驗教學(xué)

“電路原理”課程是高等學(xué)校電子與電氣信息類專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，該課程主要內(nèi)容是分析電路中的電磁現(xiàn)象，研究電路的基本規(guī)律和電路的分析方法，課程理論嚴(yán)密、邏輯性強(qiáng)，并有廣闊的工程背景。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生樹立嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)和理論聯(lián)系實踐的工程觀點，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、分析計算能力和實踐研究能力。在課程組老師共同努力下，我?！半娐吩怼闭n程在2005年獲批天津市市級精品課程。經(jīng)過近十年的精品課程維護(hù)和教學(xué)實踐，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)思路、教學(xué)方法等方面展開的教學(xué)改革探索與實踐，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新能力。

一、教學(xué)內(nèi)容的整合

“電路原理”課程主要內(nèi)容涵蓋直流電阻電路、動態(tài)電路、正弦穩(wěn)態(tài)電路、非線性電路等方面，其后續(xù)課程有“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”、“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”、“電力電子技術(shù)”等，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各類新型器件不斷涌現(xiàn)，構(gòu)成各種實際功能電路的要素發(fā)生了重大改變，多端元件和集成電路已經(jīng)成為構(gòu)建實際功能電路的主角，由此進(jìn)行電路原理課程內(nèi)容的整合勢在必行。

第一，突出電路原理課程的基礎(chǔ)地位?！半娐吩怼笔请婎悓I(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其中所介紹的概念、定理和方法構(gòu)成分析電路的重要基礎(chǔ)。在教學(xué)中，應(yīng)將重要知識點、重點、難點以及與工程聯(lián)系緊密的內(nèi)容講深講透；對于理論推導(dǎo)和與后續(xù)課程聯(lián)系不大的內(nèi)容，則少講或布置為自學(xué)內(nèi)容，鼓勵有興趣做理論研究的學(xué)生自行推導(dǎo)。例如：在講授疊加定理時，將定理的內(nèi)容、應(yīng)用、注意事項、零值電源的處理方法仔細(xì)講解，而定理的推導(dǎo)以及“齊性定理”等內(nèi)容可布置給學(xué)生自學(xué)，這樣既將基礎(chǔ)部分進(jìn)行了充分講解，又使學(xué)生通過對推論擴(kuò)展部分的自主學(xué)習(xí)對基礎(chǔ)理論進(jìn)行了應(yīng)用，提高了學(xué)習(xí)質(zhì)量。

第二，優(yōu)化電路原理課程教學(xué)內(nèi)容，與專業(yè)知識和應(yīng)用緊密結(jié)合，使“電路原理”課程能充分發(fā)揮專業(yè)基礎(chǔ)課導(dǎo)引專業(yè)的作用。例如，對于電氣和自動化專業(yè)學(xué)生，結(jié)合其專業(yè)特點，增加正弦穩(wěn)態(tài)電路部分的學(xué)時，減少偏理論的拉普拉斯變換部分的學(xué)時，并且在授課過程中，結(jié)合專業(yè)特點進(jìn)行教學(xué)。例如，在講授三相電路時，通過講解對稱三相電源是由三相同步發(fā)電機(jī)的三相繞組產(chǎn)生的，介紹三相同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點，把三相電機(jī)的等效電路引入教學(xué)中，使學(xué)生把抽象的三相電源概念與實際電氣器件聯(lián)系起來，拓展了學(xué)生的視野，也為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。根據(jù)電氣信息學(xué)科最新發(fā)展和應(yīng)用情況，介紹專業(yè)發(fā)展趨勢，講授最新的知識。例如，在講授回轉(zhuǎn)器時，結(jié)合現(xiàn)代電子技術(shù)集成電路的發(fā)展要求，講授回轉(zhuǎn)器的應(yīng)用意義，給出回轉(zhuǎn)器的內(nèi)部電路，將運(yùn)算放大器的應(yīng)用與實際電路結(jié)合起來，加深學(xué)生對電子器件的理解。而對于電子信息專業(yè)的學(xué)生，加強(qiáng)非正弦穩(wěn)態(tài)電路的學(xué)習(xí)，將為其后續(xù)課程信號與系統(tǒng)、通信原理等課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

第三，結(jié)合實際電路進(jìn)行教學(xué)，使學(xué)生建立起工程概念。傳統(tǒng)的電路原理課程注重“分析理想模型構(gòu)成的電路”，學(xué)生缺乏從實際元件到電路模型的建模觀點，理論與實際脫節(jié)。我們在講授電路分析問題時，應(yīng)介紹現(xiàn)代電氣工程領(lǐng)域中廣泛使用的元器件，讓學(xué)生進(jìn)行電磁過程分析，給出相應(yīng)電路模型，建立工程概念。例如，在進(jìn)行正弦穩(wěn)態(tài)電路分析時，引入常見的日光燈電路，介紹電路特點，給出鎮(zhèn)流器、燈管的電路模型，再進(jìn)行電路的分析，將抽象的電阻電感電路模型與實際電路相結(jié)合，教學(xué)內(nèi)容豐富，學(xué)生在學(xué)完電路課程后，面對實際電路可以有效建立模型，進(jìn)行電路分析。

二、理論教學(xué)方法的改革

第一，采用啟發(fā)式教學(xué)，提高課堂互動效應(yīng)?！半娐吩怼闭n程理論性強(qiáng)，涉及的計算和數(shù)學(xué)推導(dǎo)內(nèi)容枯燥，易使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒。因此，在教學(xué)過程中，堅持啟發(fā)式教學(xué)，采用設(shè)問環(huán)節(jié)，針對知識點提出問題，鼓勵學(xué)生獨(dú)立思考，以一個個環(huán)環(huán)相扣的問題來推動整個教學(xué)過程，學(xué)生自始至終都伴隨疑問去聽課，并跟隨教師的思路去尋找答案，逐漸使課程學(xué)習(xí)從講授型向研討型轉(zhuǎn)變，從以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主體的教學(xué)。例如，在講授戴維寧定理時，首先提出一個問題：“無源兩端網(wǎng)絡(luò)的等效電路模型形式是什么？”學(xué)生根據(jù)之前學(xué)習(xí)的內(nèi)容得出答案，再引導(dǎo)學(xué)生思考含源兩端網(wǎng)絡(luò)的等效電路模型會是什么形式，由此給出結(jié)論，進(jìn)行推導(dǎo)，整個過程一直伴隨問題進(jìn)行，學(xué)生跟隨老師引導(dǎo)進(jìn)行學(xué)習(xí)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

開展課堂討論，活躍學(xué)習(xí)氣氛。例如，在講授并聯(lián)電容提高電路功率因數(shù)問題時，提出“是否并聯(lián)電容越大，功率因數(shù)提高得越多”的問題，讓學(xué)生進(jìn)行討論，在互動過程中，老師發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)所存在的問題，有針對性地進(jìn)行講解。既發(fā)揮了課堂教學(xué)中教師的主導(dǎo)作用，也培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

聯(lián)系實際，貼近生活，舉出事例讓學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識到學(xué)習(xí)本課程的實用性。例如，在講授電阻電感電路的瞬態(tài)響應(yīng)時，列舉開關(guān)斷開時產(chǎn)生電火花的現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生理解瞬態(tài)過程對電路的影響，把難于理解的動態(tài)電路瞬態(tài)問題與生活實際聯(lián)系起來，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

第二，教學(xué)方式和教學(xué)手段的改革。采用傳統(tǒng)板書教學(xué)和現(xiàn)代多媒體教學(xué)結(jié)合的方式。對于理論教學(xué)，利用教學(xué)課件圖文并茂、敘述形象生動的特點，采用多媒體教學(xué)；例題習(xí)題講解采用板書的形式，步驟清晰，有利于學(xué)生接受和理解。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與課堂教學(xué)互為補(bǔ)充，將教學(xué)大綱、授課計劃、教學(xué)課件、備課筆記、課堂小結(jié)、習(xí)題解答、講解視頻等上傳到教學(xué)網(wǎng)站上，并建立網(wǎng)上在線輔導(dǎo)系統(tǒng)，及時解答學(xué)生的問題，提高了教學(xué)質(zhì)量。

采用案例教學(xué)，在卓越工程師班進(jìn)行教學(xué)改革試點。針對卓越工程師班的教學(xué)需要，在電路課程的教學(xué)中，增加了電路設(shè)計內(nèi)容，在講授二階電路響應(yīng)時，布置二階振蕩電路設(shè)計內(nèi)容，學(xué)生查閱資料，自己思考設(shè)計，并利用仿真軟件Multisim10將自己設(shè)計的電路進(jìn)行仿真，根據(jù)仿真結(jié)果進(jìn)行電路的改進(jìn)，直到滿足設(shè)計要求，再到實驗室進(jìn)行實際電路的組裝和測試，使學(xué)生加深了對知識的理解，也將理論知識應(yīng)用到實際電路設(shè)計中，取得很好的教學(xué)效果。

三、實驗教學(xué)方法的改革

第一，注重理論和實際應(yīng)用相結(jié)合?！半娐吩怼笔菍嵺`性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課，結(jié)合現(xiàn)代電工電子領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展方向，有針對性地設(shè)置實驗項目。例如，濾波電路在工程中的廣泛應(yīng)用，將濾波電路的設(shè)計引入到實驗中，既增強(qiáng)了學(xué)生對電感、電容元件在不同頻率下的阻抗不同的理解，又將電子電路的運(yùn)算放大器內(nèi)容加入實驗中，增加了實驗的先進(jìn)性。在教學(xué)安排上將實驗課作為課程內(nèi)環(huán)節(jié)，理論課和實驗課同步進(jìn)行，使理論聯(lián)系實際更加密切。學(xué)生在完成理論部分學(xué)習(xí)后，進(jìn)行相關(guān)的實驗操作，學(xué)然后知不足，知不足后能自省，再有針對地進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，形成理論與實踐有機(jī)結(jié)合的正反饋效應(yīng)。

第二，計算機(jī)仿真實驗和實際電路實驗相結(jié)合。我們在實驗室使用Multisim10電路仿真軟件，建立仿真教學(xué)平臺和與之相對應(yīng)的實驗操作平臺，改革傳統(tǒng)實驗教學(xué)方法。指導(dǎo)學(xué)生擬定實驗中要解決的問題，利用虛擬元件、虛擬儀器做仿真實驗。所有實驗內(nèi)容都采用學(xué)生先在仿真實驗室對實驗項目進(jìn)行軟件仿真，然后到相關(guān)實驗室進(jìn)行實際電路操作的驗證方法。另外，由于虛擬實驗使用的元器件及儀表儀器齊全、功能多，便于開設(shè)復(fù)雜性、綜合性實驗，可打破實驗設(shè)備缺乏帶來的局限，又可解決課堂上未能解決的問題，這對傳統(tǒng)的實驗教學(xué)起到了很好的互補(bǔ)作用。

將實驗的電子講義、教案、多媒體講稿、動畫演示和思考題等全部傳上網(wǎng)，供學(xué)生學(xué)習(xí)和預(yù)習(xí)，方便學(xué)生在實驗室之外進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究，提高實驗教學(xué)效率。利用錄制好的實驗教學(xué)視頻，在實驗室進(jìn)行播放，學(xué)生既掌握了實驗步驟，又熟悉了要測量和運(yùn)算的數(shù)據(jù)；既增加了學(xué)生完成實驗任務(wù)的信心，也增強(qiáng)了動手能力，客觀上又保證了實驗教學(xué)的完美效果。

第三，增加綜合設(shè)計性實驗，減少驗證性實驗。將部分驗證性實驗內(nèi)容穿插到課堂教學(xué)中，作為演示，讓學(xué)生直觀的建立相關(guān)概念。增加綜合型、研究型實驗內(nèi)容，例如，在完成交流電路和回轉(zhuǎn)器電路的學(xué)習(xí)后，要求學(xué)生設(shè)計一個電路，首先實現(xiàn)將電容元件轉(zhuǎn)換為電感元件，然后在利用回轉(zhuǎn)得到的電感與電容元件構(gòu)成諧振電路，找出諧振點，做出相應(yīng)的頻率特性曲線。通過實驗，鍛煉學(xué)生的研究開發(fā)能力。

實驗室老師自主開發(fā)新的實驗項目，鼓勵學(xué)生將自己的設(shè)計作品在實驗室進(jìn)行驗證。實驗過程中要提出問題，引導(dǎo)學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，與理論課程相呼應(yīng)。此外，可經(jīng)常開展創(chuàng)新設(shè)計競賽活動，訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新意識和工程能力，同時，將教師科研成果轉(zhuǎn)化為綜合型、研究型實驗項目，面向全體學(xué)生開放。

四、結(jié)束語

通過對電路課程課堂教學(xué)模式的改革，促使實驗教學(xué)的綜合設(shè)計實驗項目的開發(fā)和實踐，取得了良好的教學(xué)效果，提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。從2005年至今，學(xué)生電路課程學(xué)習(xí)成績逐年提高，及格率從2005年的75%提高到90%以上，并且學(xué)生自己組織電路實驗競賽，大家踴躍參加，興致盎然。此外，學(xué)生積極參加全國及天津市等各項電子電路競賽，并取得了良好的成績。

通過課程的改革，學(xué)生提高了電路課程成績的同時也為專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。在對學(xué)生和專業(yè)課程老師做的問卷調(diào)查中，該項改革獲得了學(xué)生和老師的好評。充分利用教學(xué)資源、改進(jìn)教學(xué)方法、提高教學(xué)質(zhì)量是我們高校教師的責(zé)任。在今后的教學(xué)實踐中，應(yīng)不斷地加以改進(jìn)和完善，讓電路課程教學(xué)與國際接軌，為培養(yǎng)優(yōu)秀的電氣電子信息類人才做出貢獻(xiàn)。

［1］邱關(guān)源.電路［M］.北京：高等教育出版社，2012.

［2］李旭，張為公.基于科研項目的數(shù)字電路創(chuàng)新型實驗教學(xué)改革［J］.實驗室研究與探索，2015（1）.

［3］楊健，王永華，謝云，等.“電路”課程教學(xué)改革的探索與實踐［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報，2015（6）.

［4］朱桂萍，于歆杰，陸文娟.“電路原理”課程深度改革的理念探索［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報，2013（5）.

［5］劉浩，楊上河，尚建華，等.面向卓越計劃的“電路與模擬電子”教學(xué)改革［J］.計算機(jī)教育，2012（1）.

［6］田健仲，吳敏華，張俊方，等.電路原理實驗課程建設(shè)與教學(xué)改革實踐［J］.實驗技術(shù)與管理，2010（10）.

［7］張文婷，王子婷.電路分析實驗課程教學(xué)改革的研究與探索［J］.實驗室研究與探索，2010（5）.

（責(zé)任編輯：姚歆燁）

Reforming the Teaching Methods for the Electric Circuits Course

LEI Shuying，LI Jisheng
（Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300222，China）

Electric Circuits Course is an important foundation course for undergraduate students of electronics specialty．Based on the reality and problems encountered in teaching，a teaching reform was launched in terms of teaching contents，concepts and methods.The results show that the teaching effect of the course is significantly improved，and the knowledge application ability of the students is increased.

electric circuits course；teaching reform；experiment teaching

G642

雷淑英（1964—），女，副教授，研究方向：電路理論。