案例教學法在電路分析課程教學中的應用

熊 麗 王琦山 祁麗婉 張維寶 陳 艷

（河西學院物理與機電工程學院 甘肅張掖 734000）

引言

電路分析課程[1]是工程應用型高等學校電氣信息類專業的一門基礎課，其教學的目的[2]是讓學生掌握基本的電路理論知識和電路分析方法，熟悉并學會必需的電路實驗技能，以及電路系統建模仿真技能，為后續專業課程的學習，儲備必要的電路理論知識和分析方法。該課程電路理論體系邏輯性強，工程應用要求高，分析方法較多，對普通工科院校的學生而言，學好該課程的難度較大。如何處理少學時和高要求之間的矛盾，怎樣做到真正有效調動學生的主觀能動性，并大幅度激發學生學習的積極性，進一步提升學生綜合運用知識的能力，以及改善學生在課堂中的有效學習和高效學習等，是教師電路分析課程教學過程中長期存在，并迫切需要解決的問題。

一、教學現狀

近年，筆者根據對電路分析課程的實際教學研究狀況，結合自身的教學感受和學生對該課程的教學反饋，進行了以下歸納總結。

1.電路理論邏輯性太強，電路分析方法種類繁多，重在強調學生對電路課程中所涉及的基本定理和不同分析方法的掌握和使用，教師著重培養了學生針對電路模型的分析計算能力，卻忽略了部分學生的接受能力及學習積極性。

2.電路分析課程的教學內容相對較成熟，但教學內容較多，且教學要求也高。教師如何在有限的教學學時范圍內，把握對電路的基本概念、重要定理和分析方法的講解，并力求精煉，注重分析方法和歸納總結，如何把握好這個度，仍然是該課程教學過程中存在的不可避免的問題。

3.多數情況下，學生在學完該課程后，都有一些疑惑，感到迷茫，甚至不清楚要把所學的電路理論知識應用到什么地方？

針對上述問題，筆者近年來把如何提高學生對電路知識的學習興趣，作為長期研究的教學目標，對現有的案例教學方法加以改進，并將其借鑒到電路分析課程的實際教學中，取得了一定的教學效果。

二、案例教學方法的改進

目前，針對電路分析課程的教學方法盡管已有了一些改進和創新。然而，大多數教師在教學時，依然沒有脫離固有的灌輸式的教學模式[3-4]。因此，把案例教學方法應用到電路分析課程十分重要。教師在教學過程中，要加強和學生深入互動交流的原則，通過加強學生的主觀能動性和積極參與性，把灌輸式的固有常規教學模式，轉變成注重綜合能力培養型的教學模式，并遵循以下原則：電路理論聯系工程實際，借助典型案例講述電路理論知識；在典型案例選取方面，要遵循能夠真實反映電路分析的重難點和前沿性，通過增加學生對所學電路的感性認知，引導學生從實際應用的角度去綜合理解和學習電路知識。

三、案例教學方法的應用

對普通工科院校的學生而言，在電路這門課程的學習中，主要以線性電路為主，而非線性電路的學習難度相對較大，但這部分內容對未來將要從事研究型工作的學生卻非常重要。本節所闡述的案例教學過程以混沌電路中經典的Lorenz電路[5]為例進行介紹。具體過程如下：

1.教學前引入案例環節。教師可以用著名的“蝴蝶效應”的由來作為情境導入，提出實際問題，引導學生思考該連鎖反應產生的原因是什么，引出混沌現象的特點，激發學生的研究興趣。

2.教學中分析案例環節。教師可以指導學生根據Lorenz方程設計出相應混沌電路，并利用Multisim軟件進行電路仿真實驗，在虛擬示波器上觀測到形如蝴蝶翅膀狀的動態混沌相圖，使得學生對混沌現象有更直觀的認識和了解。Multisim仿真結果如圖1所示。

3.教學后應用案例環節。學生通過實驗箱上的Lorenz混沌電路模塊親自搭建電路，在真實的示波器上觀察其混沌吸引子和波形圖。此時，教師可以進一步引導學生思考和分析數據，最終歸納總結出混沌現象的典型特征，加深對非線性電路的認知。

圖1 基于Lorenz混沌電路的Multisim仿真實例

四、結束語

本文通過對案例教學方法加以改進，并借助典型的教學實例將其應用到電路分析這門課程中，使得本校的電路分析課程取得了較好的教學效果。一方面，提高了學生的學習興趣；另一方面，鍛煉了學生的動手能力和實踐能力。同時，學生發現問題、分析問題和解決問題的能力也得到了提升，從而為培養普通工科人才的目標定位，為應用型高級專門人才的實際需求奠定了基礎。