“電路分析”課程關聯教學探析

張 嶺，邵天章，楊潤生，王文婷

(軍械工程學院，河北石家莊 050003)

“電路分析”課程研究電路的基本理論和分析方法，是我院火炮、步兵武器、機械工程、彈藥工程、管理工程和裝備保障指揮等專業的專業基礎課，對培養學生創新思維和解決問題的能力具有重要作用。本文以軍事院校教學改革為背景，從“電路分析”課程在電氣工程學科課程體系中的地位和作用出發，運用科研服務于教學以及教學與科研良性互動的基本規律，在該課程中開展了關聯教學。

1 基于關聯教學的教研相長內涵

1.1 教研相長在“電路分析”課程中的應用

(1)教學出題目:教師深入研究“電路分析”課程標準，剖析并延展其內涵，對有利于提升學生能力素質和適于進行關聯教學的相關知識點進行提煉，構建淺層次和深層次關聯教學系統框架。

(2)科研做文章:教師結合自身實際，將提煉的知識點與本人所授專業課相關內容進行多層次和全方位的關聯整合，采用 Matlab/Simulink、PSCAD/EMTDC和Proteus等多種仿真軟件，對與知識點關聯的科研設想展開論證，并深入開展創新性科學研究，形成科研成果，為教學水平提升打下堅實基礎。

(3)成果進課堂:教師對“電路分析”課程與相關課程關聯取得的科研成果進行梳理，將提煉的關聯知識點內容和取得的相關成果進行教學實踐，探索新理論、新技術和新方法運用到課堂的有效途徑，研究科研能力向教學能力轉化的規律和方法。

1.2 關聯教學實施方案

關聯教學實施總體方案如圖1所示。

圖1 關聯教學實施方案

1.3 關聯教學主要特征

(1)在教學內容上，從學科課程間的關聯特性出發構建學生的知識體系;

(2)在教學方法上，將注重知識內容的順序教學與注重知識關系的知識結構教學相結合;

(3)在教學實施上，理論教學與前繼課程關聯培養學生的思辨能力，工程應用與后續課程關聯培養學生的專業素養。

2 關聯教學實踐與創新

2.1 基于課程間知識點聯系的關聯教學

(1)遵循學生在學習新知識過程中的認知規律，適時恰當地與已學習過的課程內容進行關聯，基于系統聯系的方法進行“電路分析”教學，使得學生對抽象知識的理解形象化，對于難點的理解通俗化。

基于相似性原理與基礎課關聯，進行啟發式教學設計。如“電路分析”課程中的二階電路和“大學物理”中的彈簧阻尼機械系統，如圖2和表1所示。

圖2 二階電路與彈簧阻尼機械系統的相似性

表1 彈簧阻尼系統與二階電路的相似性

圖2(a)圖是由質塊、彈簧和阻尼器組成的機械系統，圖2(b)圖是一個典型的RLC串聯二階電路。描述上述兩個系統的微分方程分別為

顯然，二者具有一致的數學模型，相似的數學描述，并且在參數上存在一一對應關系，兩者的響應也具有相似的振蕩特性。在教學中再現該知識點的相關來源，為學生營造良好的創新性思維環境;在講解過程中，引導學生運用已有的知識和技能解決新的矛盾和問題。

(2)從電氣工程及其自動化專業的課程體系結構出發，在教學過程中強化“電路分析”與后續專業課程的銜接與滲透，優化“電路分析”課程內容，加強課程間的聯系。

軍事院校教學改革的指導思想是:基礎、實用和突出課程體系間的聯系［1］。基礎是保證該課程教學大綱中規定的基本教學要求。實用則是指強化與后續專業課程緊密相關的教學內容，為專業課提供必要的理論和分析方法。

2.2 關聯教學實施過程

(1)與電力系統自動化專業課程中的有關電路進行工程關聯教學。以300kW發電機的勵磁回路為例，采用基于軟件仿真的方法用電壓表測量勵磁繞組的RL電路端電壓，結果出現在開關斷開瞬間電壓表損壞的現象。學生對此現象會產生好奇，可引導學生就電弧產生的原因、電弧產生的危害以及如何防止電弧的產生等問題進行探討。

(2)與“內燃機電站構造”專業課程中的有關電路進行工程關聯教學。以汽油機點火系統為例，汽油機傳統點火系統以蓄電池為電源，通過點火線圈和分電器將12V低壓直流電定時轉變為高壓電，并按序分配到各缸火花塞，使火花塞產生電火花，點燃混和氣，工作原理如圖3所示。

圖3 汽油機點火系統

利用此電路可綜合說明變壓器的工作原理以及一階RL電路的動態變化過程在工程上的應用。

2.3 基于能力素質培養的關聯教學

(1)設計綜合設計性實驗，創設問題情境并組織討論，引入計算機輔助設計工具，進行電路的虛擬仿真實驗。通過電路仿真強化基本概念、基本原理、基本電路和基本分析方法的學習，培養學生設計電路、分析電路和進行數據處理的能力。

“電路分析”課程與后續“模擬電子技術”及“數字電子技術”等課程密切相關。我們采用基于問題式教學法的交互式教學模型，通過給學生合理設計含有運放和動態元件的綜合問題，并輔以計算機仿真驗證的教學手段。

(2)對新型基本電路元件在裝備中的應用進行科研學術研究，遵循教學應與科研結合，科研應服務教學的教研相長規律，引入設計式教學法對科研成果進行關聯教學實踐與創新，促進“電路分析”課程教學內容和體系的改革與更新［2，3］。

隨著數字電路的廣泛應用，在“電路分析”課程中對數字電路的基本概念和基本分析方法應于關注。以新型數控電位器、數控電容器和數控電感器［4，5］為例開展與傳統電位器、電容器和電感器的對比教學，說明其在科學研究中的應用優勢。針對電氣工程及其自動化專業面向的系統闡述自激異步發電在野戰電力支持系統中的發展優勢，引伸出自勵電容的概念，闡述基本元件工作原理掌握的重要性及與后續課程的相關性［6］。

3 關聯教學實施效果

我們在授課過程中，將與“電路分析”教學關聯教學有關的“大學物理”、“電子技術”、“電機學”、“內燃機電站構造”、“電力系統自動化”和“供配電技術”等10余門課程中的關聯教學知識點20多個(零輸入響應和零狀態響應的概念、運算放大器電路、互感與變壓器電路等)以及科研項目中有關“電路分析”知識點的創新性科研成果引入課堂，充分應用于教學實踐。

實踐證明:教師作為關聯教學的實施者，運用教學應與科研結合，科研應服務教學的教研相長基本規律，施教能力和科研水平得到自我升級，建設了一支既精基礎，又擅科研的教學團隊;學生作為關聯教學的參與者，培養了靈活運用所學知識解決問題的能力。

［1］ 秦平，沈鉞.基于課程聯系探討“電路分析基礎”教學［J］.南京.電氣電子教學學報.Vol.29(6)，2007.pp88-90

［2］ 劉彥鸝.基于Multisim10的二端口參數的測量［J］.南京.電氣電子教學學報.Vol.33(5)，2011.pp63-65

［3］ 孫雨耕，宋學軍，石季英，等.“電路”課程研究型實驗的有益探討［J］.南京.電氣電子教學學報.Vol.30(6)，2008.pp47-48.

［4］ 張嶺，孫宏志，梅棟良，王建偉，馮濤.基于PSCAD的數控電容在PWM整流器中的應用仿真研究［J］.北京.電子技術應用.2011年第9期.pp74-76

［5］ 張嶺，趙錦成，邵天章，馬瑞平.基于數控電感的PWM整流器網側電流改善研究［J］.北京.電子技術應用.2011年6月.pp74-76

［6］ 張嶺，邵天章，栗彥輝，王文婷.內燃機驅動的自激異步發電系統建模仿真研究［J］.常州.工礦自動化.2011年5月.pp49-54