電路分析實(shí)驗(yàn)課程實(shí)踐

張婉妹 錢步仁 孫艷茹 艾清慧 耿敏

摘要：《電路分析》課程是為電專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，涉及中國石油大學(xué)（北京）的三個(gè)專業(yè)。由于該課程實(shí)驗(yàn)存在“先天不足”和“后天營養(yǎng)不良”等諸多問題，無法滿足不同層次學(xué)生的需求。本文從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式等方面出發(fā)，最大化的挖掘?qū)W生的潛能，提高學(xué)生的專業(yè)興趣度。實(shí)踐表明，改革后的學(xué)生專業(yè)認(rèn)知度明顯提升，動(dòng)手能力、分析及解決問題的能力顯著提高，收到了良好的教學(xué)效果。

Absrtact： Circuit Analysis is a basic course for electrical engineering， which involves three majors of China University of Petroleum （Beijing）. Because of the problems in the course experiment， it can not meet the needs of students at different levels. From the aspects of experimental teaching content and teaching mode， this paper maximizes the students' potential and improves their professional interest degree. After the reform， the students' professional cognition， practical ability， analysis and problem-solving ability were obviously improved， and good teaching effect was obtained.

關(guān)鍵詞：電路分析實(shí)驗(yàn)；綜合型實(shí)驗(yàn)；課程實(shí)踐

Key words： circuit analysis experiment；comprehensive experiment；course practice

中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）11-0227-03

0 引言

《電路分析》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，是所有強(qiáng)電和弱電專業(yè)開設(shè)的必修課，涉及中國石油大學(xué)（北京）的測(cè)控專業(yè)、自動(dòng)化專業(yè)和勘查專業(yè)。實(shí)驗(yàn)作為課程中的重要組成部分，起著關(guān)鍵性的作用，它是理論聯(lián)系實(shí)際的重要紐帶；是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的最佳方法；同時(shí)也是提高學(xué)生專業(yè)認(rèn)知度和興趣度的主要渠道。面對(duì)如此重要環(huán)節(jié)，如何最大化、最優(yōu)化的發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，是目前亟待解決的問題。

1 目前存在的問題

《電路分析》課程實(shí)驗(yàn)部分作為課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，各專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置如下：勘察專業(yè)開設(shè)4項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，8學(xué)時(shí)；測(cè)控和自動(dòng)化專業(yè)開設(shè)5項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，10學(xué)時(shí)。專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程多年來存在著“先天不足”和“后天營養(yǎng)不良”等諸多問題。所謂“先天不足”，是指實(shí)驗(yàn)課占總學(xué)時(shí)比例較少，分別占總學(xué)時(shí)的12.5%或15.6%（課程64學(xué)時(shí)），導(dǎo)致學(xué)生重視程度不夠。4或5項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包含課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)教師而言，是難上加難。所謂“后天營養(yǎng)不良”，是指多年來實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置單一且均為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。由于學(xué)生水平參差不齊，同一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，部分學(xué)生得心應(yīng)手、提前完成；部分學(xué)生按時(shí)完成；而部分學(xué)生理論基礎(chǔ)薄弱在規(guī)定時(shí)間內(nèi)不能完成內(nèi)容，兩極分化導(dǎo)致學(xué)生易失去學(xué)習(xí)興趣，后續(xù)的學(xué)習(xí)熱情也就無從談起。

針對(duì)上述問題，如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，使學(xué)生看到實(shí)驗(yàn)的“魅力”所在，同時(shí)彌補(bǔ)先天“不足”，最大化的發(fā)揮實(shí)驗(yàn)作用，應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)模式等方面做出深入改革。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的深入改革

2.1 擴(kuò)充實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

興趣是激發(fā)學(xué)生潛能的動(dòng)力之源。成功的教學(xué)不是強(qiáng)制、填鴨，而是在現(xiàn)有的條件下發(fā)現(xiàn)學(xué)生的興趣所在。那么，如何在實(shí)踐教學(xué)中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，需要教師精心設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，力求能引起學(xué)生的好奇與思考，與學(xué)生產(chǎn)生共鳴，啟發(fā)和刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性[2]。增加自由度，給學(xué)生更多的表現(xiàn)機(jī)會(huì)和選擇權(quán)，實(shí)現(xiàn)“以知識(shí)傳授為載體，以能力與素質(zhì)培養(yǎng)為目標(biāo)”的教學(xué)模式。

擴(kuò)充實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。從原先實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書只列出學(xué)生必做的4項(xiàng)或5項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，擴(kuò)充到20項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，盡可能的覆蓋《電路分析》課程的主要知識(shí)點(diǎn)，不再按專業(yè)設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。學(xué)生通過這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)自己的興趣點(diǎn)，對(duì)理論課堂上的不解之處在實(shí)驗(yàn)課上得到疏通，起到與理論學(xué)習(xí)相輔相成、查缺補(bǔ)漏的作用，更好的完成本課程的學(xué)習(xí)。

實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的多樣性。原實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。僅靠驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)無法提升學(xué)生的探究能力、對(duì)知識(shí)點(diǎn)的綜合應(yīng)用能力以及團(tuán)結(jié)協(xié)作能力，應(yīng)采用多種形式共存的方式來滿足學(xué)生綜合能力的快速提升，加入設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)。所謂設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是由教師給定實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并實(shí)現(xiàn)。綜合性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生在具有一定知識(shí)和技能的基礎(chǔ)上，運(yùn)用某一門課程或多門課程的知識(shí)、技能和方法進(jìn)行綜合訓(xùn)練的一種復(fù)合型實(shí)驗(yàn)。這樣，寬泛了任課老師在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目上的選擇，學(xué)生更愿意選擇感興趣的項(xiàng)目投入時(shí)間和精力，更容易獲得成就感、提高學(xué)習(xí)興趣。驗(yàn)證性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)依然采用一人一組的上課形式，提高學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力，綜合性實(shí)驗(yàn)采用二人一組的形式，提高其團(tuán)結(jié)協(xié)作、聽取各方意見等綜合能力。原實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和改革后的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如表1和表2所示。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容引入研究性問題。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，加入設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)，循序漸進(jìn)、逐步提高。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在教師指導(dǎo)下，按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的步驟操作。同時(shí)，為了使實(shí)驗(yàn)過程順利，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容會(huì)回避一些可能出現(xiàn)的問題，就造成了學(xué)生對(duì)知識(shí)的一知半解，一定程度上限制了學(xué)生的思維。而現(xiàn)在，要從某一切入點(diǎn)入手，適當(dāng)加入研究性問題，鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、獨(dú)立思考能力。下面以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目戴維寧定理和諾頓定理為例來進(jìn)行闡述，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖1所示。

戴維寧定理增加2項(xiàng)研究性內(nèi)容：

①測(cè)定有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性曲線。有源二端網(wǎng)絡(luò)的劃分由學(xué)生自行設(shè)計(jì)，例如，可以把電阻R3作為外電路，剩下的電路即為有源二端網(wǎng)絡(luò)；也可把R1、E1作為外電路。增加學(xué)生的選擇性和實(shí)驗(yàn)題目的靈活度。

②測(cè)定戴維寧等效電路的參數(shù)。測(cè)量開路電壓可采用直接測(cè)量或零示法，測(cè)量等效電阻可采用短路電流法、兩次電壓測(cè)量法、半電壓測(cè)量法或直接測(cè)量法。改革前要求學(xué)生不論哪種方法求出相應(yīng)電路的開路電壓和等效電阻即可。現(xiàn)在要求學(xué)生對(duì)這幾種測(cè)量方法進(jìn)行對(duì)比，分析每種測(cè)量方法的特點(diǎn)、適用電路以及注意事項(xiàng)。因此，拓寬了學(xué)生對(duì)同一問題的分析思路。同時(shí)，在思考環(huán)節(jié)提出問題，戴維寧定理的適用條件是什么？此定理對(duì)外電路等效，對(duì)內(nèi)電路等效嗎？在驗(yàn)證的過程中是否要注意電壓方向？這樣的課程設(shè)置使學(xué)生帶著問題去完成實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中思考，找到答案。

這樣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置無形中把一個(gè)問題分解化，使學(xué)生比以前更深刻的理解知識(shí)點(diǎn)，但是也會(huì)因此使學(xué)生做不完原來的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。為了解決這一矛盾，把關(guān)聯(lián)知識(shí)點(diǎn)整合或分解。依然以戴維寧定理和諾頓定理為例進(jìn)行說明。將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分成兩部分：戴維寧定理實(shí)驗(yàn)和諾頓定理實(shí)驗(yàn)，學(xué)生自行選擇完成一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。課程的最后15分鐘，由兩部分學(xué)生介紹各自的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和心得體會(huì)以及在本實(shí)驗(yàn)中的成功之處或不足之處，以便學(xué)生之間的相互交流，共同提高。最后教師以用思維導(dǎo)圖的形式梳理課程的知識(shí)點(diǎn)，如圖2所示。

2.2 多種教學(xué)方法相互融合，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

在實(shí)驗(yàn)中，教師不是直接給出討論題目的答案，而是先由學(xué)生發(fā)表觀點(diǎn)，啟發(fā)、鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考解決并能夠提出新的問題或觀點(diǎn)，把以“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)理念貫穿始終。由于學(xué)生處于逐漸步入專業(yè)課的初期階段，題目不應(yīng)設(shè)計(jì)過難，目的是培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)，學(xué)會(huì)搜集資料、篩選資料的方法，培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作、合理分工的意識(shí)。

專業(yè)實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室全天對(duì)學(xué)生開放，電路分析實(shí)驗(yàn)箱、模擬、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱等儀器設(shè)備供學(xué)生使用，同時(shí)還配有專門的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師予以指導(dǎo)。為學(xué)生營造一個(gè)相對(duì)寬松、自由的工程實(shí)驗(yàn)環(huán)境，學(xué)生稱為“快樂實(shí)驗(yàn)”。

3 總結(jié)

興趣是發(fā)揮學(xué)習(xí)潛能的最大動(dòng)力，有了興趣會(huì)投入大量的時(shí)間和精力探索。本次教學(xué)改革的目的是在課內(nèi)學(xué)時(shí)較少的情況下，最大化豐富課程的內(nèi)容，在愉悅的氛圍中讓學(xué)生獲取更多的知識(shí)，做到“愛學(xué)習(xí)、會(huì)學(xué)習(xí)”，為后續(xù)的課程，乃至今后的成長道路中起到積極作用。筆者通過近幾個(gè)學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐，積累了豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，廣大學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和動(dòng)手能力得到了明顯提升，取得了良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]邱關(guān)源.電路[M].高等教育出版社.

[2]苗紅宇.淺談如何在電子技能實(shí)訓(xùn)教學(xué)中激發(fā)學(xué)生興趣[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2014，17（3）：147-149.

[3]李錫華，葉險(xiǎn)峰，施紅軍. 《電子電路實(shí)驗(yàn)》課程的教學(xué)改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2014，12（2）：72-74.

[4]張建紅.Multisim10在《電路》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2014，10（17）：4096-4098.