電工基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革探索

【摘要】針對(duì)我國(guó)高校中的重點(diǎn)基礎(chǔ)課程“電路原理”中存在的問題，結(jié)合培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的目標(biāo)，哈爾濱工程大學(xué)將電類與非電類的電路課程融合為公共平臺(tái)課——“電工基礎(chǔ)”。介紹我校“電工基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革的理念，從教學(xué)內(nèi)容、方法、手段等方面詳細(xì)介紹教改的實(shí)施細(xì)節(jié)和效果，對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行討論。

【關(guān)鍵詞】電工基礎(chǔ)；教學(xué)改革；改革效果

Exploration of Teaching Reform in the Course of Electrical Basis

YU Yong-zhi， XI Zhi-hong

（College of Information and Communication Engineering， Harbin Engineering University， Harbin 150001， China；）

【Abstract】In accordance with the existing problems in the course of principles of electrical which in domestic universities， with the target of the cultivation of creative talents， electrical and non- electrical course are combined as a public platform courses——“the basic of electrical” in Harbin Engineering University. Then the principles behind the reform are introduced.The implementation details，including teaching contents，approaches，methods and the effects are presented.Several relevant problems are discussed.

【Key words】the basic of electrical； reform in education； the effect of reform

【中圖分類號(hào)】H191 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】2095-3089（2012）13-0016-02

“電路原理”是我國(guó)高校中重要專業(yè)基礎(chǔ)課，對(duì)電路理論及其分析方法掌握的好壞在相當(dāng)程度上決定著學(xué)生對(duì)后續(xù)技術(shù)基礎(chǔ)課及專業(yè)課學(xué)習(xí)的進(jìn)程[1]。由于傳統(tǒng)的“電路原理”課程始終沉湎于分析理想模型構(gòu)成的電路，使得學(xué)生缺乏從實(shí)際元件到電路模型的建模觀點(diǎn) [2，3]。因此，哈爾濱工程大學(xué)在2009版本科生培養(yǎng)方案中，首創(chuàng)性地將面向電類專業(yè)開設(shè)的“電路基礎(chǔ)”課程與面向非電類工科開設(shè)的“電工技術(shù)”課程融合形成公共平臺(tái)課——“電工基礎(chǔ)”，并面向所有理工類專業(yè)開設(shè)，如此大幅度的改革在國(guó)內(nèi)高校尚無先例。該課程自2010年首次開設(shè)以來至今已完成了2屆學(xué)生的教學(xué)。目前已經(jīng)具備：課程大綱、教學(xué)進(jìn)程、課程教學(xué)要點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、理論課講義、實(shí)驗(yàn)講義等教學(xué)基本材料。然而，“電路基礎(chǔ)”和“電工技術(shù)”所面對(duì)的專業(yè)需求不同，改革后的“電工基礎(chǔ)”理論課為56學(xué)時(shí)，學(xué)時(shí)有限。因此，我們進(jìn)行了一系列教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革，增加了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，收到了很好的效果。

1教學(xué)內(nèi)容改革

1.1適當(dāng)拓展教學(xué)實(shí)例，提高學(xué)生對(duì)基本概念和分析方法的理解。 要突破傳統(tǒng)的只講理想電路模型的局限性，要讓學(xué)生了解同一實(shí)際元件在不同工程背景下，需要建立不同的模型。我們教學(xué)過程中嘗試在學(xué)生掌握了基本理論知識(shí)之后，適當(dāng)增加一些基本概念的實(shí)際應(yīng)用方面的內(nèi)容，有助于學(xué)生運(yùn)用已經(jīng)學(xué)過的概念去處理現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問題。例如串聯(lián)諧振是正弦交流電路中的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。收音機(jī)如何接收信號(hào)？如何調(diào)臺(tái)？為什么有的收音機(jī)噪音大，而有的卻很??？為什么有時(shí)會(huì)聽到幾個(gè)電臺(tái)同時(shí)廣播？信號(hào)如何放大等等這些日常生活中的例子恰恰是串聯(lián)諧振知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用，這使得學(xué)生能夠運(yùn)用電路分析方法分析實(shí)際電路。這樣改革的結(jié)果能夠引導(dǎo)學(xué)生帶著實(shí)際工程中的問題學(xué)習(xí)理論知識(shí)，使學(xué)生加深理解，學(xué)會(huì)實(shí)際工程中的應(yīng)用，提高課堂教學(xué)效率，拓展了學(xué)生的知識(shí)面。

1.2研究新時(shí)期電工基礎(chǔ)課程的教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)。 我們立足于精講的目標(biāo)，在不增加教學(xué)時(shí)數(shù)前提下，突出重點(diǎn)。我們認(rèn)為，以電阻電路分析、動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域分析、正弦激勵(lì)下動(dòng)態(tài)電路的穩(wěn)態(tài)分析這三大部分構(gòu)成的“電工基礎(chǔ)”課程的基本框架仍應(yīng)保持不變。利用電路理論的對(duì)偶性，在一般分析方法中，重點(diǎn)講解節(jié)點(diǎn)法，對(duì)偶提出網(wǎng)孔法，其它方法只提出分析的思路；在電路定理中，重點(diǎn)講戴維南定理，對(duì)偶提出諾頓定理；在一階動(dòng)態(tài)電路部分將全響應(yīng)的分解與單位沖激響應(yīng)后移，有利于分散難度并將相關(guān)知識(shí)點(diǎn)集中處理；在正弦穩(wěn)態(tài)部分按照電路信號(hào)處理和能量處理這兩大應(yīng)用安排頻率響應(yīng)、諧振、互感、功率、三相電路等內(nèi)容，有利于學(xué)生對(duì)電路在這兩個(gè)方面的應(yīng)用有比較完整的認(rèn)識(shí)。

2教學(xué)手段改革

2.1合理利用多媒體（PPT）并結(jié)合板書的教學(xué)手段。 近年來多媒體（PPT）教學(xué)由于其形象逼真、信息量大被廣泛推廣。但是它也存在很多缺點(diǎn)，PPT顯示速度過快，而且很難達(dá)到傳統(tǒng)板書教學(xué)給同學(xué)帶來的推理或演繹的思路[4]S。因此，如何合理利用PPT進(jìn)行輔助教學(xué)，是我們重點(diǎn)解決的問題。

首先，在兩年的教學(xué)過程中，課程組定期召開教學(xué)研討會(huì)，對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)采用什么內(nèi)容和形式的PPT進(jìn)行了大量的討論和反復(fù)的論證，最終制作完成了PPT。在PPT中我們加入了大量的硬件與軟件仿真實(shí)例。例如對(duì)戴維南定理這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，傳統(tǒng)的教學(xué)中，學(xué)生們對(duì)等效的概念覺得很抽象，我們利用Multisim軟件仿真出原電路與戴維南等效電路負(fù)載端的伏安特性曲線，并結(jié)合端口的概念引出戴維南定理，這樣使得等效的概念清晰明了。

其次，對(duì)于PPT的使用，我們也做了大量相關(guān)的教學(xué)效果比較。我們認(rèn)為傳統(tǒng)電路模型的推演和分析過程，由于其邏輯性較強(qiáng)，需要采用傳統(tǒng)的板書教學(xué)方式，這樣符合學(xué)生的聽課習(xí)慣。對(duì)于一些復(fù)雜電路的分析抽象的概念等我們用動(dòng)畫、仿真實(shí)驗(yàn)等形式的PPT表現(xiàn)出來。例如正弦電路中相量的旋轉(zhuǎn)與相量的相加，可以通過flash動(dòng)畫的形式展現(xiàn)給學(xué)生，生動(dòng)形象容易加深理解。因此，板書與多媒體PPT要結(jié)合使用，充分發(fā)揮板書與PPT的各自優(yōu)勢(shì)，提高教學(xué)效果。

2.2課堂教學(xué)與計(jì)算機(jī)輔助學(xué)習(xí)相結(jié)合。 改革后的“電工基礎(chǔ)”課程存在著課時(shí)少與內(nèi)容多的矛盾，為解決這些問題，我們引導(dǎo)學(xué)生利用Multisim軟件進(jìn)行電路的仿真分析。通過布置的課后仿真作業(yè)來加深學(xué)生對(duì)基本概念與分析方法的理解。例如最大功率傳輸?shù)尿?yàn)證，電壓源與電流源的等效變換，交流參數(shù)的測(cè)定等等。通過一系列的仿真實(shí)驗(yàn)，啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)、積極思考問題，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)電路的學(xué)習(xí)興趣，彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂教學(xué)的不足。通過對(duì)學(xué)生的隨訪，該方法起到了很好的輔助教學(xué)的效果。

全校有108個(gè)班級(jí)，3000多學(xué)生學(xué)習(xí)“電工基礎(chǔ)”課程。聽課人數(shù)多，合班聽課效果不理想。因此，我們引入了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)?；谖倚Ｔ瓉淼摹半娐坊A(chǔ)”與“電工技術(shù)”兩門省級(jí)精品課網(wǎng)站，我們建立了“電工基礎(chǔ)”網(wǎng)上教學(xué)課堂。在網(wǎng)站中，我們?cè)O(shè)立了學(xué)習(xí)指南、實(shí)踐教學(xué)、作業(yè)習(xí)題、自我測(cè)驗(yàn)、疑難解答等子項(xiàng)目。將PPT課件、學(xué)習(xí)要點(diǎn)、習(xí)題解答等上傳至網(wǎng)站，由學(xué)生自行下載瀏覽。引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。由教師對(duì)疑難解答欄目中學(xué)生提出的問題進(jìn)行解答。對(duì)大家普遍存在的疑難問題進(jìn)行整理解答，放在學(xué)習(xí)指南中供大家參考。通過網(wǎng)上的交流，教師可以及時(shí)了解學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的掌握情況，以便于教學(xué)方法進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整。同時(shí)該方法不受場(chǎng)地人數(shù)的限制，很好彌補(bǔ)課堂教學(xué)的缺點(diǎn)，對(duì)教學(xué)起到了很好的輔助作用。

3實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

3.1激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)。 我們改變了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課由老師為主的教學(xué)方式，實(shí)現(xiàn)由學(xué)生自我學(xué)習(xí)為主，老師為輔的教學(xué)方法。為此，我們重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)課的預(yù)習(xí)。要求學(xué)生實(shí)驗(yàn)課前要完成實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)內(nèi)容，并且撰寫預(yù)習(xí)報(bào)告，知道實(shí)驗(yàn)所需儀器，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容步驟，實(shí)驗(yàn)的預(yù)期結(jié)果等。實(shí)驗(yàn)中，教師重點(diǎn)講述實(shí)驗(yàn)中的難點(diǎn)與注意事項(xiàng)。激勵(lì)學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，啟發(fā)學(xué)生自己尋找排除故障的方法，并且允許學(xué)生之間進(jìn)行討論，學(xué)生之間的討論有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，也有利于學(xué)生動(dòng)手能力的提高。

3.2軟硬件結(jié)合的教學(xué)方法。 由于傳統(tǒng)的電工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)需要利用分立元件搭建電子電路。對(duì)一些簡(jiǎn)單的線性電路來說，實(shí)現(xiàn)起來比較容易，學(xué)生比較容易接受[5]。如果遇到復(fù)雜電路，由于元件與導(dǎo)線數(shù)量的增加，以及學(xué)生對(duì)相關(guān)理論知識(shí)掌握的程度不夠，使得實(shí)驗(yàn)開展起來比較困難，不僅遇到的問題多而且也容易損壞實(shí)驗(yàn)設(shè)備，燒毀電路。為此我們采用軟硬件結(jié)合的方式，對(duì)一些較大規(guī)模電路，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)之前，先利用Mulitisim軟件對(duì)其進(jìn)行仿真，得出仿真環(huán)境下的測(cè)量數(shù)據(jù)，再與硬件實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。這樣可以使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前對(duì)電路有個(gè)總體的認(rèn)識(shí)，在連接硬件電路時(shí)比較熟練。此外，利用軟件仿真可以很好地觀察電路動(dòng)態(tài)效果，測(cè)量結(jié)果更直觀形象。

4 結(jié)論

經(jīng)過兩年多的教學(xué)改革，我們已經(jīng)取得了一定的成績(jī)，但我們深知，改革的道路仍然十分艱辛和漫長(zhǎng)，路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索！

參考文獻(xiàn)

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