電工基礎課程的教學改革探索

【摘要】針對我國高校中的重點基礎課程“電路原理”中存在的問題，結合培養創新性人才的目標，哈爾濱工程大學將電類與非電類的電路課程融合為公共平臺課——“電工基礎”。介紹我校“電工基礎”課程教學改革的理念，從教學內容、方法、手段等方面詳細介紹教改的實施細節和效果，對相關問題進行討論。

【關鍵詞】電工基礎；教學改革；改革效果

Exploration of Teaching Reform in the Course of Electrical Basis

YU Yong-zhi， XI Zhi-hong

（College of Information and Communication Engineering， Harbin Engineering University， Harbin 150001， China；）

【Abstract】In accordance with the existing problems in the course of principles of electrical which in domestic universities， with the target of the cultivation of creative talents， electrical and non- electrical course are combined as a public platform courses——“the basic of electrical” in Harbin Engineering University. Then the principles behind the reform are introduced.The implementation details，including teaching contents，approaches，methods and the effects are presented.Several relevant problems are discussed.

【Key words】the basic of electrical； reform in education； the effect of reform

【中圖分類號】H191 【文獻標識碼】B【文章編號】2095-3089（2012）13-0016-02

“電路原理”是我國高校中重要專業基礎課，對電路理論及其分析方法掌握的好壞在相當程度上決定著學生對后續技術基礎課及專業課學習的進程[1]。由于傳統的“電路原理”課程始終沉湎于分析理想模型構成的電路，使得學生缺乏從實際元件到電路模型的建模觀點 [2，3]。因此，哈爾濱工程大學在2009版本科生培養方案中，首創性地將面向電類專業開設的“電路基礎”課程與面向非電類工科開設的“電工技術”課程融合形成公共平臺課——“電工基礎”，并面向所有理工類專業開設，如此大幅度的改革在國內高校尚無先例。該課程自2010年首次開設以來至今已完成了2屆學生的教學。目前已經具備：課程大綱、教學進程、課程教學要點、實驗教學大綱、理論課講義、實驗講義等教學基本材料。然而，“電路基礎”和“電工技術”所面對的專業需求不同，改革后的“電工基礎”理論課為56學時，學時有限。因此，我們進行了一系列教學內容、教學方法和教學手段的改革，增加了網絡教學，收到了很好的效果。

1教學內容改革

1.1適當拓展教學實例，提高學生對基本概念和分析方法的理解。 要突破傳統的只講理想電路模型的局限性，要讓學生了解同一實際元件在不同工程背景下，需要建立不同的模型。我們教學過程中嘗試在學生掌握了基本理論知識之后，適當增加一些基本概念的實際應用方面的內容，有助于學生運用已經學過的概念去處理現實生活中的實際問題。例如串聯諧振是正弦交流電路中的一個知識點。收音機如何接收信號？如何調臺？為什么有的收音機噪音大，而有的卻很??？為什么有時會聽到幾個電臺同時廣播？信號如何放大等等這些日常生活中的例子恰恰是串聯諧振知識點的應用，這使得學生能夠運用電路分析方法分析實際電路。這樣改革的結果能夠引導學生帶著實際工程中的問題學習理論知識，使學生加深理解，學會實際工程中的應用，提高課堂教學效率，拓展了學生的知識面。

1.2研究新時期電工基礎課程的教學重點與難點。 我們立足于精講的目標，在不增加教學時數前提下，突出重點。我們認為，以電阻電路分析、動態電路的時域分析、正弦激勵下動態電路的穩態分析這三大部分構成的“電工基礎”課程的基本框架仍應保持不變。利用電路理論的對偶性，在一般分析方法中，重點講解節點法，對偶提出網孔法，其它方法只提出分析的思路；在電路定理中，重點講戴維南定理，對偶提出諾頓定理；在一階動態電路部分將全響應的分解與單位沖激響應后移，有利于分散難度并將相關知識點集中處理；在正弦穩態部分按照電路信號處理和能量處理這兩大應用安排頻率響應、諧振、互感、功率、三相電路等內容，有利于學生對電路在這兩個方面的應用有比較完整的認識。

2教學手段改革

2.1合理利用多媒體（PPT）并結合板書的教學手段。 近年來多媒體（PPT）教學由于其形象逼真、信息量大被廣泛推廣。但是它也存在很多缺點，PPT顯示速度過快，而且很難達到傳統板書教學給同學帶來的推理或演繹的思路[4]S。因此，如何合理利用PPT進行輔助教學，是我們重點解決的問題。

首先，在兩年的教學過程中，課程組定期召開教學研討會，對每個知識點采用什么內容和形式的PPT進行了大量的討論和反復的論證，最終制作完成了PPT。在PPT中我們加入了大量的硬件與軟件仿真實例。例如對戴維南定理這個知識點，傳統的教學中，學生們對等效的概念覺得很抽象，我們利用Multisim軟件仿真出原電路與戴維南等效電路負載端的伏安特性曲線，并結合端口的概念引出戴維南定理，這樣使得等效的概念清晰明了。

其次，對于PPT的使用，我們也做了大量相關的教學效果比較。我們認為傳統電路模型的推演和分析過程，由于其邏輯性較強，需要采用傳統的板書教學方式，這樣符合學生的聽課習慣。對于一些復雜電路的分析抽象的概念等我們用動畫、仿真實驗等形式的PPT表現出來。例如正弦電路中相量的旋轉與相量的相加，可以通過flash動畫的形式展現給學生，生動形象容易加深理解。因此，板書與多媒體PPT要結合使用，充分發揮板書與PPT的各自優勢，提高教學效果。

2.2課堂教學與計算機輔助學習相結合。 改革后的“電工基礎”課程存在著課時少與內容多的矛盾，為解決這些問題，我們引導學生利用Multisim軟件進行電路的仿真分析。通過布置的課后仿真作業來加深學生對基本概念與分析方法的理解。例如最大功率傳輸的驗證，電壓源與電流源的等效變換，交流參數的測定等等。通過一系列的仿真實驗，啟發學生主動、積極思考問題，培養學生對電路的學習興趣，彌補傳統課堂教學的不足。通過對學生的隨訪，該方法起到了很好的輔助教學的效果。

全校有108個班級，3000多學生學習“電工基礎”課程。聽課人數多，合班聽課效果不理想。因此，我們引入了網絡教學?；谖倚Ｔ瓉淼摹半娐坊A”與“電工技術”兩門省級精品課網站，我們建立了“電工基礎”網上教學課堂。在網站中，我們設立了學習指南、實踐教學、作業習題、自我測驗、疑難解答等子項目。將PPT課件、學習要點、習題解答等上傳至網站，由學生自行下載瀏覽。引導和培養學生的自主學習能力。由教師對疑難解答欄目中學生提出的問題進行解答。對大家普遍存在的疑難問題進行整理解答，放在學習指南中供大家參考。通過網上的交流，教師可以及時了解學生對教學內容的掌握情況，以便于教學方法進行及時的調整。同時該方法不受場地人數的限制，很好彌補課堂教學的缺點，對教學起到了很好的輔助作用。

3實驗教學改革

3.1激發學生的自主學習意識。 我們改變了傳統的實驗課由老師為主的教學方式，實現由學生自我學習為主，老師為輔的教學方法。為此，我們重點強調了實驗課的預習。要求學生實驗課前要完成實驗的預習內容，并且撰寫預習報告，知道實驗所需儀器，實驗內容步驟，實驗的預期結果等。實驗中，教師重點講述實驗中的難點與注意事項。激勵學生自己動手做實驗，發現問題時，啟發學生自己尋找排除故障的方法，并且允許學生之間進行討論，學生之間的討論有利于培養學生的實驗興趣，也有利于學生動手能力的提高。

3.2軟硬件結合的教學方法。 由于傳統的電工基礎實驗需要利用分立元件搭建電子電路。對一些簡單的線性電路來說，實現起來比較容易，學生比較容易接受[5]。如果遇到復雜電路，由于元件與導線數量的增加，以及學生對相關理論知識掌握的程度不夠，使得實驗開展起來比較困難，不僅遇到的問題多而且也容易損壞實驗設備，燒毀電路。為此我們采用軟硬件結合的方式，對一些較大規模電路，讓學生在實驗之前，先利用Mulitisim軟件對其進行仿真，得出仿真環境下的測量數據，再與硬件實驗結果進行比較。這樣可以使學生在實驗前對電路有個總體的認識，在連接硬件電路時比較熟練。此外，利用軟件仿真可以很好地觀察電路動態效果，測量結果更直觀形象。

4 結論

經過兩年多的教學改革，我們已經取得了一定的成績，但我們深知，改革的道路仍然十分艱辛和漫長，路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索！

參考文獻

[1]劉景夏，鄭學瑜，胡冰新. “電路基礎”課程教學改革的再思考[J].電氣電子教學學報，2005，27（3）：18-21.

[2]龔紹文，鄭君里，于歆杰.電路課程的歷史、現狀和前景[J].南京：電氣電子教學學報，2011，33（6）：5-12

[3]教育部高等學校電子電氣基礎課程教學指導分委員會.電子電氣課程基礎課程教學基本要求[M].北京：高等教育出版社，2011

[4]張偉志，譚震宇，李龍云.電路課程教學改革的探索[J]. 電氣電子教學學報，2008，30（1）：62-64.

[5]王靜，邢冰冰，羅文.電路分析實驗教學改革的實施[J].實驗技術與管理，2009，26（9）：131-134.