面向工程教育的電路分析基礎(chǔ)課程教學(xué)方法研究

張國光

【摘要】隨著面向工程教育的不斷深入，“電路分析基礎(chǔ)”作為電子信息與電氣工程類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，需要通過教學(xué)方法改革適應(yīng)工程教育的需求。改革教學(xué)方法，實現(xiàn)從單一傳授知識的觀念向綜合能力培養(yǎng)的觀念轉(zhuǎn)變，在教學(xué)過程中要充分體現(xiàn)出課程的工程性和實踐性，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，樹立理論聯(lián)系實際的工程觀念，提高分析問題和解決問題的能力。

【關(guān)鍵詞】工程教育；電路分析基礎(chǔ)；教學(xué)方法

1.引言

教育部工程教育專業(yè)認(rèn)證專家委員會在2011年頒布的工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（試行），對機(jī)械、化工、電子信息等10大類工程專業(yè)進(jìn)行了詳細(xì)的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[1]。這些標(biāo)準(zhǔn)涵蓋整個培養(yǎng)過程的各個方面，包括專業(yè)目標(biāo)、課程體系、師資隊伍、支持條件、學(xué)生發(fā)展、管理制度、質(zhì)量評價、專業(yè)特殊要求等等。對于電子信息與電氣工程類專業(yè)，該標(biāo)準(zhǔn)給出了詳細(xì)的專業(yè)分類以及每個細(xì)分專業(yè)的具體要求進(jìn)行了規(guī)定。其中電路理論課，包含直流電路、正弦交流電路、一階和二階動態(tài)電路、電路的頻率分析、電網(wǎng)絡(luò)矩陣分析、分布參數(shù)電路等內(nèi)容，是重要的工程基礎(chǔ)類課程。在多數(shù)高等院校中，承擔(dān)這部分教學(xué)內(nèi)容的課程是《電路分析基礎(chǔ)》，如何結(jié)合該課程目前存在的一些問題，以工程教育為目標(biāo)改革課程教學(xué)方法，以適應(yīng)新形勢下的滿足工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的要求，是從事“電路分析基礎(chǔ)”教學(xué)研究的教育工作者亟待解決的問題。

2.電路分析課程教學(xué)方法現(xiàn)狀與問題

電路分析基礎(chǔ)課程的教學(xué)目的是要通過學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握電路的基本理論和基本分析方法，建立一般電路系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，訓(xùn)練必要的實驗技能，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)[2]。通過分析后續(xù)課程對電路分析基礎(chǔ)課程知識點的要求，我們發(fā)現(xiàn)該課程是90%以上專業(yè)課的基礎(chǔ)，也是電氣信息類多個學(xué)科考研的必考課程，在整個專業(yè)教學(xué)體系中起到承上啟下的重要作用，教學(xué)效果的好壞將直接影響學(xué)生的專業(yè)發(fā)展。近年來，電路分析基礎(chǔ)的教學(xué)方式有了一些創(chuàng)新，多媒體教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)等都大大改善了教學(xué)效果，但依然沒有脫離“灌輸式”的教學(xué)模式，學(xué)了的不會用、有用的沒有學(xué)、理論與生產(chǎn)實踐脫節(jié)、對具體問題分析能力不足、教學(xué)中學(xué)生的參與性和主動性不夠等問題仍然存在。

電路分析基礎(chǔ)課程是一門理論性和實踐性較強(qiáng)的學(xué)科基礎(chǔ)課程，既強(qiáng)調(diào)知識的綜合性、實用性，又強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新能力、綜合分析和解決生產(chǎn)實踐問題的能力，這也是“工程教育”培養(yǎng)計劃所要求的。但現(xiàn)有的教學(xué)存在一些問題亟待解決，一切都是由教師決定，學(xué)生只能被動的參與。同時教師不注意采取先進(jìn)的教學(xué)手段來充實自己的教學(xué)活動，忽視案例教學(xué)、問題教學(xué)等方式的運(yùn)用，導(dǎo)致教學(xué)信息量太小，無法傳授更多的知識。課程教學(xué)中只是理論知識的簡單講解，沒有結(jié)合工程實際進(jìn)行教學(xué)。

3.面向工程教育的教學(xué)方法研究

實現(xiàn)從單一傳授知識的觀念向綜合能力培養(yǎng)的觀念轉(zhuǎn)變，積極推行啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)、研究型教學(xué)、案例式教學(xué)等先進(jìn)教學(xué)方法。在教學(xué)過程中加強(qiáng)與后續(xù)課程和相關(guān)業(yè)的的聯(lián)系，要充分體現(xiàn)出課程的工程性和實踐性，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，樹立理論聯(lián)系實際的工程觀念，提高分析問題和解決問題的能力。

啟發(fā)式教學(xué)：在設(shè)計一些知識點的課堂組織時注重為學(xué)生營造一定的氛圍，引導(dǎo)學(xué)生如何運(yùn)用已有的知識和技能解決新的矛盾和問題，從而發(fā)現(xiàn)并創(chuàng)造新的知識。例如，通過習(xí)題總結(jié)規(guī)律引導(dǎo)出疊加定理和替代定理等。在教學(xué)中再現(xiàn)一些知識點的相關(guān)來源，為學(xué)生營造良好的創(chuàng)新性思維環(huán)境。例如，諾頓定理可由戴維南定理和等效變換推斷出，節(jié)點電壓法可由回路電流及對偶原理得出[3]。

討論式教學(xué)：討論式教學(xué)針對某一問題組織討論。比如通過討論正弦交流電路時域分析的缺陷和復(fù)數(shù)計算的特點引出相量法，使學(xué)生對相量法的理解更透徹。通過討論幾種特殊聯(lián)接方式的耦合電感去耦等效方法[3]，總結(jié)出耦合電感去耦等效的規(guī)律性，完善耦合電感去耦等效方法。

研究型教學(xué)：課程教學(xué)質(zhì)量中的“質(zhì)”涉及諸多內(nèi)容，其核心是根據(jù)課程的實際特點，將以“授課、考核”為主要特征的“傳授型”教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴傲鶄€環(huán)節(jié)和六個融合”為基本特征的“研究型”課程。“六個環(huán)節(jié)”是：教――加強(qiáng)基礎(chǔ)理論與基礎(chǔ)知識的教學(xué)；學(xué)――引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好學(xué)習(xí)習(xí)慣和思維習(xí)慣從而達(dá)到自學(xué)能力的提高；訓(xùn)――強(qiáng)化基本技能、工程實踐能力及創(chuàng)新能力和人文與科學(xué)精神的訓(xùn)練；研――引導(dǎo)學(xué)生參加開發(fā)應(yīng)用研究和提高學(xué)習(xí)效果的研究；管――通過嚴(yán)格的教學(xué)過程管理促進(jìn)優(yōu)良學(xué)風(fēng)建設(shè)；考――將考核過程轉(zhuǎn)化為促進(jìn)學(xué)生深入學(xué)習(xí)和實踐與提高的過程。“六個融合”是：課內(nèi)環(huán)節(jié)與課外環(huán)節(jié)相融合，教與學(xué)相融合，理論與實踐相融合，知識傳授與素質(zhì)能力培養(yǎng)相融合，統(tǒng)一要求與個性培養(yǎng)相融合，專業(yè)教育與科學(xué)精神培養(yǎng)相融合。

案例式教學(xué)：案例教學(xué)法是根據(jù)教學(xué)大綱規(guī)定的教學(xué)目的和要求，以代表性、典型性和新穎性的案例為基本素材，運(yùn)用多種形式啟發(fā)學(xué)生獨立思考，對案例進(jìn)行分析研究，并在課堂教學(xué)中注重體現(xiàn)學(xué)生的主體地位、實踐技能和創(chuàng)新精神，使學(xué)生從知識的被灌輸者變成學(xué)習(xí)的主動建構(gòu)者，教師也從知識的傳授者與灌輸者轉(zhuǎn)變成知識建構(gòu)的幫助者和促進(jìn)者。案例教學(xué)法是一種具有啟發(fā)性、實踐性，理論聯(lián)系實際的新型教學(xué)方法，能夠開發(fā)學(xué)生智力，提高學(xué)生綜合素質(zhì)和分析問題、解決問題的能力。

在講授電路特性時從現(xiàn)實生活中的實例切入，可有效引發(fā)學(xué)生的興趣。如講解 RC 基本電路[3]時，課堂引入了照相機(jī)閃光燈電路的例子，引導(dǎo)學(xué)生先從照相機(jī)實物的閃光燈物理系統(tǒng)建立閃光燈電路模型，進(jìn)而與學(xué)生一起分析電路的充放電過程，總結(jié)出這種簡單的 RC 電路具有可以提供瞬間大電流脈沖的特點，并告知學(xué)生此特性在電子點焊、雷達(dá)發(fā)射管等場合都得到應(yīng)用。

4.合理利用多媒體技術(shù)提高教學(xué)質(zhì)量

多媒體電子課件主要應(yīng)用的軟件為微軟Office辦公軟件所含的Word、PowerPoint等，通過自帶的畫圖軟件、繪圖工具以及公式編輯器等基本上可以完成電路課的教學(xué)任務(wù)[4]。尤其是PPT的動畫效果利用，可以極大的豐富教學(xué)內(nèi)容，在課堂上吸引學(xué)生的目光，而且它比較有條理，順序性很強(qiáng)，便于學(xué)生學(xué)習(xí)。

課堂以多媒體電子課件為主，黑板為輔。我校電路分析基礎(chǔ)課程自2000年以來就開始使用多媒體課件，在應(yīng)用過程中不斷完善，課堂信息量不斷增大。課件符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，深受學(xué)生好評。經(jīng)過多年改進(jìn)，現(xiàn)已基本實現(xiàn)課件內(nèi)容與教師講授同步。針對公式推導(dǎo)較多的內(nèi)容，則采用交互性很強(qiáng)的“黑板+粉筆”這種傳統(tǒng)方式，以有效地抓住學(xué)生的思路。由于授課內(nèi)容多，信息量大，為避免學(xué)生疲于抄筆記，影響聽課效果，我們制作了學(xué)生版課件作為課堂筆記的基礎(chǔ)，課件留有適當(dāng)?shù)目瞻祝@樣，既不必用大量時間抄筆記，又可敦促學(xué)生認(rèn)真聽課，緊跟主線，記錄要點。

5.結(jié)論

在工程教育認(rèn)證背景下，以往電路分析課程教學(xué)方法與工程教育要求存在一定的脫節(jié)。改革教學(xué)方法，實現(xiàn)從單一傳授知識的觀念向綜合能力培養(yǎng)的觀念轉(zhuǎn)變，在教學(xué)過程中要充分體現(xiàn)出課程的工程性和實踐性，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，樹立理論聯(lián)系實際的工程觀念，提高分析問題和解決問題的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 全國工程教育專業(yè)認(rèn)證專家委員會秘書處. 工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（試行）. 2011.

[2] 龐勇偉. 電路分析課程教學(xué)探究[J]. 才智，2012，（31）：134.

[3] 邱關(guān)源著，羅先覺修訂，電路（第5版）[M]，高等教育出版社，2006

[4] 董磊，胡慧慧. 多媒體技術(shù)在電路教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 高等理科教育，2006，（1）：64-65.

2012年度遼寧省普通高等教育本科教學(xué)改革研究項目（遼教發(fā)[2012]130號），2011年度沈陽化工大學(xué)教學(xué)研究基金項目（2012A14）。