工程教育認(rèn)證背景下大學(xué)電路分析課程改革的研究

【摘 要】我國(guó)的工程教育認(rèn)證工作已經(jīng)普遍開展起來。在這樣的大背景下，《電路分析基礎(chǔ)》作為電子信息類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，需要通過課程改革適應(yīng)工程教育專業(yè)認(rèn)證的需求，為國(guó)家和社會(huì)培養(yǎng)更多的高層次專業(yè)人才。本文探討了該課程教學(xué)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(guān)鍵詞】工程教育認(rèn)證 電路分析基礎(chǔ) 課程改革

前言

國(guó)際工程教育認(rèn)證制度，是為了通過協(xié)定內(nèi)容建立完善的工程教育認(rèn)證制度，使一國(guó)大學(xué)課程教育學(xué)歷能夠得到其他國(guó)家的認(rèn)可，以邁向下程教育的同際化[1]。1989年美國(guó)、英國(guó)、加拿大、愛爾蘭、澳大利亞和新西蘭等國(guó)家的6個(gè)工程組織正式簽署了關(guān)于相互承認(rèn)已認(rèn)證工程專業(yè)點(diǎn)的華盛頓協(xié)議（Washington Accord）。該協(xié)議是國(guó)際教育工程認(rèn)證中最廣泛最重要的協(xié)議。

在我國(guó)，教育部于2006年3月正式成立工程教育專業(yè)認(rèn)證專家委員會(huì)，部分工程教育專業(yè)的認(rèn)證試點(diǎn)工作開始進(jìn)行。2009年國(guó)際工程教育大會(huì)在北京召開，工程教育專業(yè)認(rèn)證是這次大會(huì)的一個(gè)重要主題，目前我國(guó)有關(guān)部門正在努力爭(zhēng)取加入《華盛頓協(xié)議》，以提高我國(guó)工程教育水平[1]。截至2011年，可進(jìn)行認(rèn)證的工程專業(yè)數(shù)量已從4個(gè)增加到10個(gè)。

教育部工程教育專業(yè)認(rèn)證專家委員會(huì)在2011年頒布的工程教育專業(yè)認(rèn)證試行標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)機(jī)械、化工、電子信息等10大類工程專業(yè)進(jìn)行了詳細(xì)的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[4]。這些標(biāo)準(zhǔn)涵蓋整個(gè)培養(yǎng)過程的各個(gè)方面，包括專業(yè)目標(biāo)、課程體系、師資隊(duì)伍、支持條件、學(xué)生發(fā)展、管理制度、質(zhì)量評(píng)價(jià)、專業(yè)特殊要求等等。對(duì)于電子信息類專業(yè)，該標(biāo)準(zhǔn)給出了詳細(xì)的專業(yè)分類以及每個(gè)細(xì)分專業(yè)的具體要求進(jìn)行了規(guī)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(dòng)態(tài)電路、電路的頻率分析、電網(wǎng)絡(luò)矩陣分析、分布參數(shù)電路等內(nèi)容，是重要的工程基礎(chǔ)類課程。在多數(shù)高等院校中，承擔(dān)這部分教學(xué)內(nèi)容的課程是《電路分析基礎(chǔ)》。如何結(jié)合該課程目前存在的一些問題，以工程教育為目標(biāo)進(jìn)行課程改革，是本文討論的重點(diǎn)。

一、電路分析課程現(xiàn)狀與問題

《電路分析基礎(chǔ)》是大學(xué)電類專業(yè)的入門基礎(chǔ)課。適合于電類各專業(yè)。本課程的目的是通過對(duì)電路基本理論和電路分析方法的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的電路分析能力。本課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握電路的基本理論、基本分析方法；通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生得到實(shí)驗(yàn)技能的基本訓(xùn)練；為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備必要的電路理論知識(shí)和分析方法。工程教育的核心是培養(yǎng)合格的高層次工程技術(shù)人員，從這個(gè)要求的角度看，目前我們的電路分析課程普遍存在與實(shí)踐脫節(jié)的問題，學(xué)生不能深入理解電路分析的內(nèi)在思路并應(yīng)用到實(shí)際工程實(shí)踐中。

在我國(guó)，由于大學(xué)生在高中階段普遍具有比較扎實(shí)的物理和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，因此從表面上看，電路分析課程的部分內(nèi)容與高中物理有一定的重復(fù)關(guān)系，換句話說，基礎(chǔ)較好的學(xué)生在初涉電路分析課程時(shí)，會(huì)覺得很容易，幾乎不需要努力學(xué)習(xí)或是認(rèn)真思考。這種印象具有很大的蒙蔽性，導(dǎo)致很多學(xué)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(chǔ)形成的思維習(xí)慣去看待和分析電路。殊不知?dú)W姆定律在電路分析中已經(jīng)不是一個(gè)根本定律，而是一種器件的屬性而已。有一部分學(xué)生在高中或大學(xué)一年級(jí)階段參與了很多課外科技實(shí)踐活動(dòng)，其中很多與電子電路有關(guān)。這些學(xué)生中輕視電路分析的現(xiàn)象更加明顯。很多人覺得電子電路只是一種實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)型搭建而不需要更多的理論指導(dǎo)。這樣的思維誤區(qū)影響了部分學(xué)生對(duì)電路分析思想精髓的吸收以及對(duì)后續(xù)知識(shí)的理解和掌握。

與之對(duì)應(yīng)的另一個(gè)現(xiàn)象是，在筆者輔導(dǎo)大學(xué)四年級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)或者研究生課題時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)相當(dāng)一部分學(xué)生并沒能掌握電路分析課程中的一些基本概念。例如設(shè)計(jì)一個(gè)采集電路時(shí)，很少有人能夠真正正確計(jì)算電路的輸入阻抗。換句話說，電路分析課程中強(qiáng)調(diào)的各種電路分析方法和思路并沒能被學(xué)生消化吸收并應(yīng)用到工程實(shí)踐中。這從一個(gè)側(cè)面反映了目前的電路分析課程建設(shè)并不滿足工程教育背景下對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力和工程素養(yǎng)培養(yǎng)的要求。如何通過調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法來改善這種局面，成為了電路分析教學(xué)在工程教育認(rèn)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(duì)前述的問題，電路分析課程改革可以從以下幾個(gè)方面著手：

（一）加強(qiáng)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)的聯(lián)系

目前，很多學(xué)校的電路分析理論課與電路分析課程實(shí)驗(yàn)處在互相分立的狀態(tài)，雖然實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與理論課內(nèi)容具有較好的呼應(yīng)關(guān)系，但是并沒有將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完整的融合到理論教學(xué)中。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一般以理論課附庸的形式出現(xiàn)，做實(shí)驗(yàn)的目的是讓學(xué)生重復(fù)理論課中已經(jīng)學(xué)到的知識(shí)或者對(duì)已有知識(shí)進(jìn)行一次驗(yàn)證。如何能夠?qū)?shí)驗(yàn)與理論課更加徹底的結(jié)合，以實(shí)驗(yàn)帶動(dòng)理論，則可以有效的幫助學(xué)生理解電路分析的思想精髓并將各種抽象電路理論與實(shí)際物理過程和感官認(rèn)識(shí)建立聯(lián)系。例如，針對(duì)某些關(guān)鍵概念，可以先做實(shí)驗(yàn)，獲取基本的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象后理論課程再跟進(jìn)和分析。

（二）對(duì)電路分析實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行工程化改造

目前的電路分析試驗(yàn)課程以復(fù)現(xiàn)電路分析的概念和過程為主，很多具體的實(shí)驗(yàn)設(shè)置和環(huán)境與工程實(shí)際相差較遠(yuǎn)，我們不妨可以考慮增加一些更加實(shí)踐型的環(huán)節(jié)，例如對(duì)某些實(shí)際電器進(jìn)行特性測(cè)試和建模，使得實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加貼近工程教育的需求。

（三）對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)化和擴(kuò)展

對(duì)電路分析課程內(nèi)容簡(jiǎn)化和擴(kuò)展的目的是為了更好的適應(yīng)當(dāng)前的實(shí)際工程技術(shù)現(xiàn)狀和趨勢(shì)。例如，計(jì)算機(jī)仿真分析已經(jīng)在電路設(shè)計(jì)和分析中非常普及，因此，理論課程應(yīng)當(dāng)在強(qiáng)調(diào)電路的兩類約束（拓?fù)浼s束和原件約束）的基礎(chǔ)上，適當(dāng)?shù)W(wǎng)孔法、節(jié)點(diǎn)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(xué)生記憶。還有一些內(nèi)容，例如二階電路的諧振，實(shí)際上是系統(tǒng)頻率響應(yīng)的特殊情況，在信號(hào)與系統(tǒng)課程中會(huì)更完整的分析，同時(shí)在具備拉普拉斯變換等更高級(jí)知識(shí)后會(huì)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(jiǎn)化已有內(nèi)容的同時(shí)，還應(yīng)該增加一些與工程實(shí)際結(jié)合更緊密的擴(kuò)展內(nèi)容，例如大量引入各種實(shí)際電路作為例題和作業(yè)。考慮到學(xué)生都有較好的高中物理學(xué)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，將一些實(shí)際電路的建模過程引入到課堂教學(xué)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(nèi)容上是緊密銜接的，傳統(tǒng)的電子信息類專業(yè)為了強(qiáng)調(diào)課程的重要性和合理分配課時(shí)，都將這兩部分作為兩門獨(dú)立的課程，授課時(shí)間、講課教師以及教材的互相獨(dú)立在事實(shí)上造成了兩部分內(nèi)容的銜接存在一定問題。學(xué)生在學(xué)電路分析時(shí)，不知道這些知識(shí)該怎么用，再學(xué)模電時(shí)，確有不知道去用電路分析的知識(shí)。如果能夠?qū)砷T課程進(jìn)行精簡(jiǎn)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(yè)教育的需求。

三、結(jié)論

在工程教育認(rèn)證背景下，電路分析課程內(nèi)容和教學(xué)方法與工程教育要求存在一定的脫節(jié)，可以從加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)、指定工程化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、課程內(nèi)容簡(jiǎn)化擴(kuò)展以及與模擬電路課程貫通的各個(gè)方面進(jìn)行課程改革，以解決前述問題，滿足工程教育認(rèn)證的要求。

【參考文獻(xiàn)】

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