淺談“電工電子技術”課程的教學設計

趙彩鳳，鄭雪梅，吳建強

(哈爾濱工業大學電氣工程系，黑龍江哈爾濱 150001)

“電工電子技術”是為技術工程類非電專業的學生提供的一門技術基礎課，包括電工技術和電子技術兩方面。這門課程要求學生在相對有限的時間里掌握大量的電工和電子技術的基本知識，具備一定的理論基礎，且有一定的實驗經驗，其中電動機部分的實驗根據學生的專業性質，如能源、交通等適時加進。本課程選用文獻［1］作為教材。主要參考書包括文獻［2］～［6］。其中文獻［2］為面向二十一世紀的普通高等教育國家級重點教材;文獻［3］為系列教材體系，引入了PSpice仿真及其他新知識;文獻［6］為是國內獲版權的國外優秀教材，其內容豐富。

1 “電工電子技術”課程內容的設計

1)直流電路中加強戴維南定理的講解和習題，減少或略去節點電壓法的講解。

2)加入非正弦周期信號電路的簡要分析，諧振電路中加進無線電調臺的理論分析。

3)三相電路中，因為學生興趣濃厚，加入安全用電部分。

4)暫態過程減低零狀態響應的分析，解題以三要素法為主。

5)三相異步電動機部分，加入簡要介紹PLC可編程控制器的原理、編程方法。

6)加入PSpice電路仿真軟件的介紹，可進行電路分析演示。

7)學習二極管時，加入發光二極管和光電耦合器的介紹。將直流穩壓電源提前到三極管放大電路之前講，因為二極管、穩壓管都剛剛學過，便于學生理解直流穩壓電源的基本工作原理。

8)減少三極管放大電路圖解法的分析和多級電壓放大電路的計算，減少電路負反饋的分析。在集成運算放大器部分可利用同相輸入、反相輸入與輸出間的關系對反饋進行解釋，使學生理解由不同反饋產生的電路(如基本運算電路和方波發生器)的不同工作特點。

9)數字電路部分，減少對J-K觸發器和555定時器內部電路的分析，加強對實際芯片及其應用的介紹。講解數字電路設計中用不同器件實現的方法，如三地控制一盞燈可用與非門和異或門實現，也可用138譯碼器實現，使學生開闊思路。實驗中由學生提前自主設計執行一定功能的邏輯電路。

2 授課內容特點

1)理論與應用相結合

授課要求教師理論知識準確，思維嚴謹，思路清晰。然而長篇大段的理論講解又常常會使大部分學生感覺枯燥，所以適時插入一些應用的例子可提高學生對所學知識的認識，加強學習的興趣。如在講解電路的暫態分析時，例舉與汽車火花塞相連的線圈［5］，因電流不能突變，瞬間感應高電壓而引燃油料的過程，還例舉了使用照相機閃光燈時、霓虹燈閃爍時電容沖充放電的過程。這些都引起了學生的極大興趣。

2)靈活地運用基本知識

在學習交流電路的時候，涉及到一些新的概念如相量、阻抗和有功功率等。在學生清楚掌握了這些概念后，啟發他們從不同的角度出發去解決問題，達到殊途同歸的目的。如有一習題，需求解各元件的參數，從考慮作相量圖，電壓、電流與阻抗之間的關系、功率平衡關系三方面分別進行分析，可讓學生體會到多角度看問題的好處。

3)深入淺出、化難為易

由電工技術到電子技術，內容上變化很大，一些學生會感到不太適應。尤其剛接觸三極管放大電路時，對電路的工作狀況難以理解。在講述三極管的工作原理時，將三極管的靜態工作點比喻為一條河的水位，輸入信號是一條船，船要到達對岸要求河有一定的水位，否則會擱淺。這樣的比喻降低了學生關于三極管放大電路的復雜感受，達到輕松學習的效果。

4)結合先進的教學手段

有些課程內容采取黑板與CAI相結合的形式，往往會收到很好的效果。如講解三相異步電動機的運行時，在黑板上畫圖會占用大量的時間，剛講過的多種器件符號學生容易忘記。采用PPT的授課形式可解決上述問題，有些重要的、學生沒有條件做的實驗及不方便攜帶的實物也可用PPT在課堂上進行演示。另外學習電路仿真軟件PSpice時，通過計算機演示可使學生快捷的了解PSpice的使用分析方法。

5)介紹相關的背景知識

授課時若能介紹某項重大發現或發明的歷史背景，也會激發學生對這方面知識的興趣。如十九世紀末交流電代替直流電的過程，二十世紀貝爾實驗室的產業化發展對現代電子技術的深刻影響等。

3 實驗內容

本門課程共安排8個相應的實驗，包括:①直流電路;②單相交流電路;③三相電路;④單管放大電路的調試;⑤集成運算放大器的應用;⑥組合邏輯電路;⑦時序邏輯電路;⑧電子設計自動化(EDA)。

針對多學時的電工學實驗，加入了電工學新技術實踐的課程。包括五個部分:①仿真(OrCAD);②電子電路設計;③EDA;④PLC;⑤變頻器。

這些實驗內容更加接近電工學的實際應用，容易激發學生的學習興趣。以電子電路設計的實驗為例，分為模擬電子實驗和數字電子實驗，學生在提供的電子應用題目中選擇，實驗前按題目要求設計好自己的電路，并對結果進行仿真分析。實驗時，實驗室提供必要的儀器設備和器件，學生按自己設計的電子電路圖搭建電路，進行實際驗證。總的來說，電工學新技術實踐中的內容，一方面是對學生課程內容學習的檢驗，同時也加強了學生綜合各方面知識的能力，使學生接觸到有科研意義的電工學新領域，進一步拓展了電工學知識的運用能力。

［1］ 畢淑娥 主編.電工學［M］.哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社.2001年第1版

［2］ 秦曾煌.電工學(上、下冊)［M］.北京高等教育出版社，1998年第5版

［3］ 王衛、楊士彥、吳建強主編.電工學(上、中、下冊)［M］.北京:機械工業出版社，2003年第1版

［4］ 王鴻明 主編［M］.北京:電工與電子技術.清華大學出版社，1991

［5］ 吳項 主編.電工與電子技術［M］.北京:高等教育出版社，1991

［6］ Charles K.Alekander，Matthew N.O.Sadiku Fundamentals of E-lectric Circuits［M］.北京:清華大學出版社，2000年第1版