工程教育認證背景下大學電路分析課程改革的研究

【摘 要】我國的工程教育認證工作已經普遍開展起來。在這樣的大背景下，《電路分析基礎》作為電子信息類專業的重要專業基礎課，需要通過課程改革適應工程教育專業認證的需求，為國家和社會培養更多的高層次專業人才。本文探討了該課程教學中的一些典型問題，并提出了面向工程教育的課程改革思路。

【關鍵詞】工程教育認證 電路分析基礎 課程改革

前言

國際工程教育認證制度，是為了通過協定內容建立完善的工程教育認證制度，使一國大學課程教育學歷能夠得到其他國家的認可，以邁向下程教育的同際化[1]。1989年美國、英國、加拿大、愛爾蘭、澳大利亞和新西蘭等國家的6個工程組織正式簽署了關于相互承認已認證工程專業點的華盛頓協議（Washington Accord）。該協議是國際教育工程認證中最廣泛最重要的協議。

在我國，教育部于2006年3月正式成立工程教育專業認證專家委員會，部分工程教育專業的認證試點工作開始進行。2009年國際工程教育大會在北京召開，工程教育專業認證是這次大會的一個重要主題，目前我國有關部門正在努力爭取加入《華盛頓協議》，以提高我國工程教育水平[1]。截至2011年，可進行認證的工程專業數量已從4個增加到10個。

教育部工程教育專業認證專家委員會在2011年頒布的工程教育專業認證試行標準，對機械、化工、電子信息等10大類工程專業進行了詳細的認證標準規定[4]。這些標準涵蓋整個培養過程的各個方面，包括專業目標、課程體系、師資隊伍、支持條件、學生發展、管理制度、質量評價、專業特殊要求等等。對于電子信息類專業，該標準給出了詳細的專業分類以及每個細分專業的具體要求進行了規定。其中電路理論課，包含直流電路、正弦交流電路、一階和二階動態電路、電路的頻率分析、電網絡矩陣分析、分布參數電路等內容，是重要的工程基礎類課程。在多數高等院校中，承擔這部分教學內容的課程是《電路分析基礎》。如何結合該課程目前存在的一些問題，以工程教育為目標進行課程改革，是本文討論的重點。

一、電路分析課程現狀與問題

《電路分析基礎》是大學電類專業的入門基礎課。適合于電類各專業。本課程的目的是通過對電路基本理論和電路分析方法的學習，培養學生扎實的電路分析能力。本課程的任務是使學生掌握電路的基本理論、基本分析方法；通過相關實驗使學生得到實驗技能的基本訓練；為后續課程的學習準備必要的電路理論知識和分析方法。工程教育的核心是培養合格的高層次工程技術人員，從這個要求的角度看，目前我們的電路分析課程普遍存在與實踐脫節的問題，學生不能深入理解電路分析的內在思路并應用到實際工程實踐中。

在我國，由于大學生在高中階段普遍具有比較扎實的物理和數學基礎，因此從表面上看，電路分析課程的部分內容與高中物理有一定的重復關系，換句話說，基礎較好的學生在初涉電路分析課程時，會覺得很容易，幾乎不需要努力學習或是認真思考。這種印象具有很大的蒙蔽性，導致很多學生沒能在課程初期正確的接收電路分析中的一些基本思路，而仍然用高中物理中以歐姆定律為基礎形成的思維習慣去看待和分析電路。殊不知歐姆定律在電路分析中已經不是一個根本定律，而是一種器件的屬性而已。有一部分學生在高中或大學一年級階段參與了很多課外科技實踐活動，其中很多與電子電路有關。這些學生中輕視電路分析的現象更加明顯。很多人覺得電子電路只是一種實際的經驗型搭建而不需要更多的理論指導。這樣的思維誤區影響了部分學生對電路分析思想精髓的吸收以及對后續知識的理解和掌握。

與之對應的另一個現象是，在筆者輔導大學四年級畢業設計或者研究生課題時，可以發現相當一部分學生并沒能掌握電路分析課程中的一些基本概念。例如設計一個采集電路時，很少有人能夠真正正確計算電路的輸入阻抗。換句話說，電路分析課程中強調的各種電路分析方法和思路并沒能被學生消化吸收并應用到工程實踐中。這從一個側面反映了目前的電路分析課程建設并不滿足工程教育背景下對學生實踐能力和工程素養培養的要求。如何通過調整教學內容和教學方法來改善這種局面，成為了電路分析教學在工程教育認證背景下面臨的首要改革問題。

二、電路分析課程改革的思考

針對前述的問題，電路分析課程改革可以從以下幾個方面著手：

（一）加強理論教學與實驗的聯系

目前，很多學校的電路分析理論課與電路分析課程實驗處在互相分立的狀態，雖然實驗內容與理論課內容具有較好的呼應關系，但是并沒有將實驗內容完整的融合到理論教學中。同時，實驗內容一般以理論課附庸的形式出現，做實驗的目的是讓學生重復理論課中已經學到的知識或者對已有知識進行一次驗證。如何能夠將實驗與理論課更加徹底的結合，以實驗帶動理論，則可以有效的幫助學生理解電路分析的思想精髓并將各種抽象電路理論與實際物理過程和感官認識建立聯系。例如，針對某些關鍵概念，可以先做實驗，獲取基本的實現現象后理論課程再跟進和分析。

（二）對電路分析實驗課進行工程化改造

目前的電路分析試驗課程以復現電路分析的概念和過程為主，很多具體的實驗設置和環境與工程實際相差較遠，我們不妨可以考慮增加一些更加實踐型的環節，例如對某些實際電器進行特性測試和建模，使得實驗內容更加貼近工程教育的需求。

（三）對課程內容進行簡化和擴展

對電路分析課程內容簡化和擴展的目的是為了更好的適應當前的實際工程技術現狀和趨勢。例如，計算機仿真分析已經在電路設計和分析中非常普及，因此，理論課程應當在強調電路的兩類約束（拓撲約束和原件約束）的基礎上，適當淡化網孔法、節點法等具體求解方法的敘述，至少不必將某些分析方法作為基本公式要求學生記憶。還有一些內容，例如二階電路的諧振，實際上是系統頻率響應的特殊情況，在信號與系統課程中會更完整的分析，同時在具備拉普拉斯變換等更高級知識后會更容易理解，在本課程中完全可以以介紹或者例子的方式帶過。在簡化已有內容的同時，還應該增加一些與工程實際結合更緊密的擴展內容，例如大量引入各種實際電路作為例題和作業。考慮到學生都有較好的高中物理學和數學基礎，將一些實際電路的建模過程引入到課堂教學是完全可行的。

（四）貫通電路分析和模擬電路課程

電路分析與模擬電路這兩門課程在內容上是緊密銜接的，傳統的電子信息類專業為了強調課程的重要性和合理分配課時，都將這兩部分作為兩門獨立的課程，授課時間、講課教師以及教材的互相獨立在事實上造成了兩部分內容的銜接存在一定問題。學生在學電路分析時，不知道這些知識該怎么用，再學模電時，確有不知道去用電路分析的知識。如果能夠對兩門課程進行精簡和融合，形成一門綜合的電路課程，則可以很好地解決以上問題，更加有效地滿足工程專業教育的需求。

三、結論

在工程教育認證背景下，電路分析課程內容和教學方法與工程教育要求存在一定的脫節，可以從加強實驗、指定工程化實驗內容、課程內容簡化擴展以及與模擬電路課程貫通的各個方面進行課程改革，以解決前述問題，滿足工程教育認證的要求。

【參考文獻】

[1]畢家駒. 走華盛頓協議之路[J]. 高教發展與評估， 2005（6）：38—42.

[2]孫慧， 夏建國. 國際工程教育認證及其對我國高等教育改革的啟示[J]. 職教論壇， 2010（7）：34—35.

[3]張學洪，張軍曾， 鴻鵠. 工程教育認證制度背景下的環境工程專業本科教學改革啟示[J].中國大學教學，2011（6）：37—39.

[4]全國工程教育專業認證專家委員會秘書處.工程教育專業認證標準（試行），2011.

[5]李瀚蓀.電路分析基礎（第4版）.北京：高等教育出版社，2006.