談電工電子學的模塊化教學改革

張淼 李紀紅 胡云朋

摘 ?要：《電工電子學》是學院面向非電類專業(yè)學員開設的一門電類基礎課程，但學時數(shù)持續(xù)減少。如何優(yōu)化重組教學內(nèi)容，保證課程體系相對完整，是亟待解決的問題。本文主要以基爾霍夫定律和支路電流法的講解為例，論述課程的模塊化教學改革思路。

關鍵詞：基爾霍夫定律 ?支路電流法 ?模塊化 ?課程改革

中圖分類號：TM1-4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）07（b）-0222-02

電工電子學是我院面向非電類專業(yè)學員開設的一門電類基礎課程，內(nèi)容豐富、應用性強、知識更新快，但教學學時相對較少，特別是課程學時數(shù)持續(xù)壓縮，這成為困擾本課程教與學的矛盾之所在。

為了適應現(xiàn)代化新型人才培養(yǎng)方案，適應逐漸壓縮的理論課時的現(xiàn)狀，我們應該優(yōu)化課程體系，形成了《電工電子學》模塊化教學。模塊化教學是以實用能力和必備素質(zhì)為培養(yǎng)目標，改進原有學科內(nèi)容的編排方式，綜合原有相關學科內(nèi)容，形成一個新的課程體系，是對原有課程體系的繼承、改造和發(fā)展。

在《電工電子學》這門課程中，根據(jù)章節(jié)之間的聯(lián)系，可以將內(nèi)容進行調(diào)整或整合。比如說，電路基礎中的基爾霍夫定律和支路電流法，模擬電路中集成運算放大器和電子電路中反饋，以及數(shù)字電路中555定時器和電路暫態(tài)分析等都可以進行合理的內(nèi)容整合。調(diào)整后的內(nèi)容更加精簡，避免了知識點的重合，并且整個知識系統(tǒng)一氣呵成，既能節(jié)省時間，又能提高學員的學習興趣，提高課堂效率。下面以基爾霍夫定律和支路電流法為例，著手內(nèi)容優(yōu)化整合，形成《電工電子學》模塊化課程體系。

1 ?傳統(tǒng)教學

基爾霍夫定律分為基爾霍夫電流定律（簡稱KCL）和基爾霍夫電壓定律（簡稱KVL）。傳統(tǒng)教學以一個具體電路為例，引出基爾霍夫定律所用到的支路、結點、回路和網(wǎng)孔的概念，然后給出KCL和KVL的定義，最后根據(jù)該電路列出電壓定律方程和電流定律方程。

支路電流法是直接講解支路電流法的概念，然后以一個具體的電路為例，來分析如何利用支路電流法解題。最后歸納總結出支路電流法的解題步驟。

2 ?模塊化教學

在常規(guī)的講授過程中我們發(fā)現(xiàn)，支路電流法主要用到的就是KCL和KVL，只不過強調(diào)了所列方程的獨立性，重點還是在講KCL和KVL，所以我們在這里做內(nèi)容上的整合，把基爾霍夫定律的講解融合到支路電流法的講解過程中。

具體講授過程可以歸納為，首先給出支路電流法的概念，然后通過一個具體的電路圖來學習支路電流法。（1）對結點列出KCL方程，這時可以提問什么是結點，并給出電路中結點的概念，順便引出支路、結點、回路和網(wǎng)孔的概念。并通過電路圖講解這些基本概念。有了這些概念之后，接下來學習KCL。接著可以提問什么是KCL，并給出KCL的描述，然后分別對電路圖中的結點列出KCL方程。這里需要提醒學生注意的是如何保證列出的電流方程是獨立的。（2）對回路列出KVL方程，接著可以提問什么是KVL，并給出KVL的描述。并分別對電路圖中回路列出回路電壓方程。同樣這里需要重點講解的是如何保證列出的電壓方程是獨立的。（3）聯(lián)立求解b個方程。最后歸納總結出支路電流法的解題步驟。

這樣做的好處，最直觀的就是適應學時不斷縮減的現(xiàn)狀，更主要的是化零為整，將同一知識點進行整合，現(xiàn)學現(xiàn)用，這樣更方便學生的理解和記憶。

3 ?multisim仿真

在multisim環(huán)境下搭建仿真電路，如圖1所示。之后進行仿真驗證，仿真結果如圖2所示，從仿真結果中可以驗證理論結果。實施仿真教學后，改變了原有的教學模式，強化了師生互動，這樣學生就變被動接受為主動學習，激發(fā)了學生電工電子學的興趣，培養(yǎng)其理論聯(lián)系實際及創(chuàng)新設計能力，是培養(yǎng)新型人才的有效路徑。

4 ?拓展延伸

在講解支路電流法時，對有n個結點，b個回路，為什么只能列出（n-1）個獨立的KCL方程，為什么網(wǎng)孔的個數(shù)恰好就是b-（n-1），為什么可以保證對網(wǎng)孔列出的KVL方程是相互獨立的，以及對網(wǎng)孔列KVL方程是獲得獨立電壓方程的充分條件還是必要條件。這些答案留給學生課后在圖論中圖與樹的關系中查找。在講解的過程中，通過設置多次的提問環(huán)節(jié)，不僅可以引發(fā)學生的思考，提高學生的注意力，更重要的提高學生學習的積極性，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，讓學生真正站在學習的主體地位上。

5 ?結語

本文主要是以基爾霍夫定律和支路電流法的講解為例，來分析如何化零為整，進行電工電子學的模塊化課程體系改革的研究探索。優(yōu)化重組模塊化課程體系，可以保證課程體系相對完整，既可以全面的講解知識，又可以克服學時不斷縮減的現(xiàn)狀。學院正值轉(zhuǎn)型建設時期，正在重新制定人才培養(yǎng)方案，我們要以此為契機，進一步更新觀念、解放思想，深化對電工電子學課程改革的研究探索，為加快推進學院轉(zhuǎn)型建設提供有效的理論支撐。

參考文獻

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