“電工電子學”課程內容的思考與教學實踐

張伯堯，潘麗萍

(浙江大學電氣工程學院，浙江杭州 310027)

0 引言

“電工電子學”(“電工學”)是研究電工技術和電子技術基本理論和應用的技術基礎課程，是高等學校工科非電類專業一門重要的必修課程。通過本課程的學習，使學生獲得電工和電子技術必要的基本理論、基本知識和基本技能，了解電工和電子技術的應用和發展情況，為學習后續課程以及從事涉及電工電子技術的本專業工程技術等工作打下一定的基礎，也是工科學生知識結構、能力結構和素質教育的重要組成部分。

隨著科學技術的不斷發展，尤其是現代計算機技術、現代通信技術、現代測量技術、現代控制技術等等，這些技術的發展與電工電子技術的發展密切相關，而電子技術的發展更是日新月異。這就使得面向非電類專業的“電工電子學”課程的教學內容愈來愈多，而教學學時又在一定程度上減少。所以必須認真思考和重新認識電工電子學中相關內容之間的關系，并合理處理和有效組織電工電子學的教學內容。以下就我校在“電工電子學”課程教學中，對電工技術與電子技術、分立電路與集成電路、基本理論與工程應用、單元電路與綜合系統等內容之間的關系和處理所作的探討和實踐與同行交流。

1 電工技術與電子技術

“電工電子學”課程內容通常包含電路分析基礎、變壓器和電機、模擬電子技術、數字電子技術、測量和電氣控制技術等。非電類專業的學生以后一般不會專門從事電工電子工程，尤其不會涉及較深的電路理論，而電子技術在非電專業工程領域的應用非常廣泛，如生產過程的控制、產品檢驗和管理、非電物理量的測量和控制等等。因此，在“電工電子學”課程教學內容中，電路分析的內容可適當減少，而電子技術的內容必須加強。

我們認為，電路分析的內容只要保證兩方面的基本內容就可以，一是生活和工程實際中常遇到的如單相交流電路、三相交流電路以及安全用電等方面的基本概念和知識;第二是學習電子電路所必須的電路分析基礎知識，包括電路基本定律(如基爾霍夫定律)、基本定理(如疊加定理、等效電源定理)和電路基本分析方法等。因此在電工電子學課程教學中，我們將電路分析基礎單設1章，內容包含基爾霍夫定律、支路電流法、疊加定理、等效電源定理、正弦交流電路、三相交流電路、非正弦交流電路、一階電路的瞬態分析等，而電子技術的內容占6～7章。這樣既保證了一定的電路分析基本理論和基礎，又大大加強了電子技術的內容。此外，電子技術的內容又滲透到強電電路和電動機的應用控制中，體現電子技術與電工技術的結合，以弱控強。

2 分立電路與集成電路

隨著電子技術的飛速發展，電子技術的應用早已從分立電路時代進入到集成電路時代，因此必須削弱分立電路的內容，而以介紹集成電路為主。要明確分立電路的教學目的是建立電子電路工作的基本原理、基本概念。另一方面，對于非電類專業的學生而言，在介紹集成器件時沒必要也不可能去介紹集成器件的內部電路原理，而主要介紹集成器件的外部特性、主要功能、主要參數以及如何應用。所以介紹分立電路的另一目的是便于學生了解或想象集成電路(器件)的工作原理，理解其外部特性，以便更好應用。

在“電工電子學”課程教學中，分立電路的內容可大大壓縮，沒必要進行系統的介紹。如對于放大電路的內容，只要建立放大信號時電路所要滿足的基本條件、放大電路的基本原理、基本技術指標和基本分析方法就行，可重點介紹一個基本的分立元件放大電路(如基本的共發射極放大電路。在介紹共發射極放大電路時，除了介紹電路基本組成(各元件的作用)外，應重點講清什么叫靜態和動態(概念)、為什么要靜態分析和動態分析(目的和內容)、如何進行靜態分析和動態分析(方法)。介紹了共發射極放大電路后，共集電極放大電路和其它電路只要適當提及概念和特點即可，甚至可不介紹。對于門電路的內容，通過簡單的二極管分立元件與門、或門和晶體管非門的介紹，使學生掌握基本概念、了解基本原理即可。

通過簡單的分立元件電路的介紹，使后續集成電路(如集成運算放大器、集成功率放大器等模擬集成電路和集成門電路、集成觸發器等數字集成電路)的學習有了必要的基礎和更多的學時保證。

3 基礎理論和工程應用

“電工電子學”作為工科非電類專業的技術基礎課程，理應使學生獲得較為完整的電工電子技術方面必要的基礎理論、基本知識和基本技能，這就是強調課程的基礎性。因此在課程內容組識和教學過程中，必須保證必要的具有一定系統性的基礎理論和基本知識，建立電工電子工程的基本理論和基本方法。同時通過適當的教學手段和實踐環節，培養學生嚴密的思維能力和基本實踐技能，提高他們綜合分析問題和解決問題的能力。

另一方面，“電工電子學”課程也為學生學習專業知識和從事專業相關的工程技術工作打好電工電子技術方面的基礎，也就是為電工電子技術如何應用于非電工程實際打下必要的基礎，使學生在將來的工作中有較寬的視野，能從學科交叉應用的角度來思考和處理問題，并能與電氣、電子工程師協同工作。因此“電工電子學”課程的教學除了保證其基礎性外，還要特別注意其在非電工程領域的應用性。因此在課程的教學內容中要避免完全的紙上談兵，應強調理論知識的工程應用。

在我校的“電工電子學”課程教學中，在保證一定的基礎理論、基本知識，滿足基本教學要求的前提下，很多章節中給出了應用舉例，使得基礎與應用、理論與實際有機結合，力求基礎性與應用性的較好統一。這樣可使學生感到學有所用，從而提高學習積極性和教學效果。

4 單元電路與綜合系統

在電工電子類課程的教學中，為簡潔明了闡述某些基本理論、基本知識、基本方法，通常采用相對簡單的電路或單元電路來介紹，這樣有利基礎理論和分析方法的掌握。如在課程教學中通篇內容都是如此，必然造成學生思維相對單一性，所學知識相對局限性，不能使所學知識綜合運用，難以建立工程綜合應用系統的概念。因此在課程教學內容的組織中，要選取一定量的綜合應用系統的例子。通過這些例子的介紹，不但使學生鞏固從單元電路學到的基本理論和基本知識，有的例子還拓展了所學知識，更重要的是提高了對不同單元電路、不同知識綜合運用的能力，同時還建立了工程應用系統的概念。

在“電工電子學”的課程教學中，學了集成運算放大器構成的比例運算電路、加減運算電路、積分運算電路、微分運算電路和電壓比較電路后，介紹了一個綜合性較強的溫度測量控制系統，該系統包含了溫度傳感器、跟隨器、加法電路、滯回比較器、反相器、光電耦合器、繼電器和加熱器等，通過該系統的介紹，把多種不同電路加以綜合，并拓展內容。另外，在教學內容中還安排非電量電測法和數據采集系統的組成框圖，在學生有了系統的總體概念之后，再根據組成框圖的各功能模塊展開，逐一介紹傳感器、有源濾波和測量放大、模擬開關和采樣保持、模/數和數/模轉換等單元電路。前一例子是從單元電路到綜合系統，后一例子是從綜合系統到單元電路。這樣的處理使學生更好的理解單元電路與綜合系統的關系，提高所學知識的綜合運用能力。

5 結語

電工電子學的教學內容要根據科學技術的不斷發展、教學基本要求和教學學時數等進行不斷調整，內容的選取和處理要符合技術基礎課程的特性和時代的發展，具體做法不一。以上僅是其中的幾點思考與實踐，旨在基礎性、應用性、先進性和教學適用性的較好統一。

［1］ 葉挺秀 張伯堯，電工電子學(第三版)，高等教育出版社，2008.11

［2］ 殷瑞祥等，我國電工學課程教學內容與方法的回顧、思考與展望，電子電氣課程報告論壇論文集，2008