“ 電路分析”教學(xué)研究和改革

[摘 要]從電路分析現(xiàn)狀出發(fā)，闡述了該課程的弱點，探討了該課程的改革方向，引導(dǎo)學(xué)生帶著懸念學(xué)習(xí)理論知識，這樣既可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和解決實際工程問題的能力，又能提高學(xué)生探究新知的潛能，提高了理論教學(xué)效果和學(xué)生應(yīng)用能力。

[關(guān)鍵詞]電路模型 理論教學(xué) 應(yīng)用能力

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）20-0073-02

電路分析是與電氣及電信等專業(yè)有關(guān)的一門基礎(chǔ)學(xué)科，它包含著“分析”與“綜合”兩個部分，電路分析著重在于“分析”。它的任務(wù)是在給定電路模型的情況下計算電路中各部分的電流和電壓。本課程研究的對象為電路模型（非實際電路），通過對電路模型的分析計算來預(yù)測實際電路的特性，從而改進(jìn)實際電路的電氣特性和設(shè)計出新的電路。但是電子信息科學(xué)的迅速發(fā)展對電路分析課程提出了新的要求。

一、課程存在的問題

電路在生活中應(yīng)用非常廣泛，例如收音機(jī)、手電筒等，但是由于該課程的理論性較強(qiáng)，學(xué)生又首次接觸到專業(yè)課，在理解上有一定難度，另外電路分析中某些電路例如雙口網(wǎng)絡(luò)、耦合電感，學(xué)生從未接觸過，使得學(xué)生感覺知識抽象，不知如何下手。

二、教材改革

（一）注重課程體系間的相互聯(lián)系

對多數(shù)同學(xué)來說，學(xué)到模擬電路等后續(xù)課程之后，感覺除了用到電路分析里面的一些基本定理外，對其它理論的理解一直稀里糊涂的，感覺用不上那些理論去分析一些電路。比如，有的同學(xué)對電路分析不熟悉，在學(xué)習(xí)模電時，不能在求解場效應(yīng)管時熟練運用基爾霍夫定理，在反饋計算時無法運用電路的復(fù)雜串并聯(lián)知識。

（二）注重教材中的實驗環(huán)節(jié)

電子信息技術(shù)日新月異且產(chǎn)品覆蓋各個技術(shù)領(lǐng)域，這決定了它是一門不斷有先進(jìn)技術(shù)內(nèi)容注入并且實踐性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課之一。學(xué)校的電路實驗設(shè)施相對落后，并且時間安排遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于理論教學(xué)，學(xué)生無法在實驗中加深理解知識點。所以電路分析課程的實驗教學(xué)，是一個必須重視的環(huán)節(jié)。通過實驗，使學(xué)生真正掌握電路知識及實驗的基本技能和安全操作知識，學(xué)會常用電工電子儀器儀表的使用，以及電路參數(shù)和元器件的測量。既培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，又培養(yǎng)學(xué)生初步掌握一定的電氣工程技術(shù)的能力；同時還培養(yǎng)了學(xué)生識讀電路圖的能力和排查電路故障的能力。

（三）注重軟件的應(yīng)用

將multisim軟件作為仿真工具，讓學(xué)生自行搭建電路。例如雙口網(wǎng)絡(luò)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用軟件計算雙口的矩陣參數(shù)，同時可以通過改變電路結(jié)構(gòu)和輸入信號波形，用示波器觀察雙口的電壓波形。

將matlab軟件作為電路計算的輔助工具，對相量和網(wǎng)絡(luò)函數(shù)等進(jìn)行計算，幫助學(xué)生理解電路計算的原理。例如在正弦穩(wěn)態(tài)電路的求解中，用matlab能夠直觀地表示出這些電流的大小以及相互間的相位關(guān)系，為了便于分析和研究通常還需要畫出各電流的向量圖，Matlab中提供了繪制復(fù)數(shù)向量圖的函數(shù)compass，用它可方便地畫出復(fù)數(shù)的向量圖。總之，利用軟件既學(xué)習(xí)了電路分析理論知識，又學(xué)習(xí)了軟件的應(yīng)用，為后續(xù)課程打下了基礎(chǔ)。

（四）注重工程應(yīng)用

電路分析教材例題和習(xí)題較多，應(yīng)加強(qiáng)從實際電路到電路模型的轉(zhuǎn)化，以及它們之間的聯(lián)系及其電路理論的實際應(yīng)用。例如電視機(jī)或收音機(jī)實現(xiàn)調(diào)諧，就是電路分析中的一節(jié)正弦穩(wěn)態(tài)電路分析，是其串并聯(lián)諧振的典型應(yīng)用。通過這類例題的引入，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)激情和求知欲望。

三、理論教學(xué)改革

教師要學(xué)會把多彩多樣的現(xiàn)代教學(xué)手段應(yīng)用到教學(xué)中，但必須和板書相互配合，突出教學(xué)中的重點。兩者相輔相成，提高教學(xué)效果，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如電流、電壓、三相交流電、磁場等這些抽象的概念就可以用flash來形象化，讓學(xué)生耳目一新；對正弦穩(wěn)態(tài)響應(yīng)可以用實驗觀摩的方法，讓學(xué)生在實驗觀察中理解理論知識；對電容元件和電感元件，可以用軟件的方法，讓學(xué)生觀察其中能量轉(zhuǎn)化過程；這樣學(xué)生即學(xué)習(xí)了理論知識，又增強(qiáng)了應(yīng)用能力。同時對教學(xué)方法進(jìn)行改革，具體如下。

（一）興趣驅(qū)動

利用歷屆學(xué)生的參賽作品或?qū)W生創(chuàng)新作品激勵學(xué)生。例如，帶領(lǐng)學(xué)生參觀飛思卡爾智能汽車競賽、智能機(jī)器人競賽等的獲獎作品，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新欲望。同時教師可以打開簡單的實際電路，消除學(xué)生對電路的距離感。通過對實例的講解，不但調(diào)節(jié)了課堂氣氛，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且使學(xué)生深刻理解了實際電路和電路模型。

（二）項目驅(qū)動

項目驅(qū)動這一先進(jìn)的教學(xué)方法來自于職業(yè)教育非常發(fā)達(dá)的德國。雖然高校和企業(yè)、事業(yè)單位均有項目合作，但是學(xué)生參與的項目少之又少，所以教師可以將自己的科研項目進(jìn)行分解，作為學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計題目；或者將學(xué)生納入到教師自己的科研項目中，把項目進(jìn)行劃分，包括功能劃分、電路設(shè)計、數(shù)據(jù)分析、功能實現(xiàn)以及測試等，這樣使得教學(xué)和實際接軌，而且在每個環(huán)節(jié)中，教師進(jìn)行方法指導(dǎo)時，引入相關(guān)理論知識，讓學(xué)生查閱相關(guān)資料解決實際問題。這樣學(xué)生有了學(xué)習(xí)任務(wù)就有了學(xué)習(xí)的動力，在教師的指導(dǎo)下學(xué)生的創(chuàng)新才能得以充分發(fā)揮。

（三）任務(wù)驅(qū)動

任務(wù)驅(qū)動教學(xué)規(guī)律打破傳統(tǒng)教學(xué)而采用“四重奏”，即：提出任務(wù)—分析任務(wù)—完成任務(wù)—總結(jié)，基本解決了傳統(tǒng)教學(xué)的弊端，使學(xué)生帶著真實的任務(wù)在探索中學(xué)習(xí)。例如，對教材中功率因數(shù)的提高問題，教師提出一種方案作為引導(dǎo)，繼而讓學(xué)生提出其它方案，并計算分析其可行性。在教學(xué)活動展開過程中，學(xué)生還會不斷地獲得成就感，可以更大地激發(fā)他們的求知欲望，從而培養(yǎng)出獨立探索、勇于開拓進(jìn)取的自學(xué)能力。

（四）因材施教

大學(xué)生具有獨立學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和深入學(xué)習(xí)的能力。鼓勵學(xué)生大膽發(fā)揮想象并提出問題，同時為學(xué)生創(chuàng)造討論學(xué)習(xí)的機(jī)會，讓學(xué)生通過個人、小組、集體等多種方式解決問題。在課堂討論、實驗、課程設(shè)計、創(chuàng)新與競賽活動中，最大限度地滿足學(xué)生個體差異發(fā)展的需要。密切注意學(xué)生在各個環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)，因材施教，重新劃分任務(wù)，充分挖掘?qū)W生的潛力。

（五）做、學(xué)、教一體化

做、學(xué)、教一體化的教學(xué)模式是培養(yǎng)技術(shù)與技能型人才的有效手段，它是以做為主，學(xué)為目的。例如日光燈安裝實驗，學(xué)生自己動手安裝，既學(xué)習(xí)了日光燈的結(jié)構(gòu)和工作原理，同時引導(dǎo)學(xué)生理解功率因數(shù)提高的方法和必要性。

（六）利用網(wǎng)絡(luò)資源深化教學(xué)，教學(xué)互動

將現(xiàn)代教學(xué)手段的形象性、趣味性和高效性融入課堂教學(xué)中，拓展學(xué)生思維，延伸課堂，同時建設(shè)良好的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，利用網(wǎng)絡(luò)工具進(jìn)行教和學(xué)，打破了時空的界限，師生之間、學(xué)生與學(xué)生之間可以進(jìn)行雙向和多向信息交流，打破了傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法，讓學(xué)生可以隨時隨地進(jìn)行交流、互動。實現(xiàn)教師與學(xué)生在線交流討論、答疑、互動、資源共享和教學(xué)科研等。

四、實驗教學(xué)改革

實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題能力的重要手段。傳統(tǒng)的驗證性實驗以基本知識和基本技能的掌握為主要目的，實驗效果并不理想。所以實驗教學(xué)中新增加了研究性實驗，可讓學(xué)生在限定的實驗項目下，進(jìn)行自行設(shè)計和創(chuàng)新，然后在實驗中實施。研究性實驗的實驗效果比驗證性實驗的教學(xué)效果明顯，學(xué)生不僅設(shè)計方案而且對電路進(jìn)行焊接，既熟悉了電路中元器件，又培養(yǎng)了動手能力，掌握了理論知識。

例如，一階電路分析是電路分析中重要的一章。教師可以利用研究性實驗，來研究RC電路在零輸入、階躍激勵和方波激勵情況下響應(yīng)的基本規(guī)律和特點。利用實驗讓學(xué)生理解零輸入響應(yīng)是輸入的線性函數(shù)，以及時間常數(shù)τ和暫態(tài)響應(yīng)持續(xù)時間之間的關(guān)系等。同時把該實驗延伸到實際應(yīng)用中，利用電容的基本充放電作用所延伸出來的許多電路現(xiàn)象，使得電容器有著種種不同的用途，例如在電動馬達(dá)中，我們用它來產(chǎn)生相移，在照相閃光燈中，用它來產(chǎn)生高能量的瞬間放電等等。

五、總結(jié)

本文從電路分析課程體系和專業(yè)特點出發(fā)，以加強(qiáng)學(xué)生的知識體系和提高學(xué)生的實踐能力為目標(biāo)，結(jié)合實例，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和實踐應(yīng)用能力，從而達(dá)到提高教學(xué)效果的目的。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 張玉珊.電路分析基礎(chǔ)教學(xué)研究與實踐[J].中國教育技術(shù)裝備，2011，（24）.

[2] 孫衛(wèi)國.數(shù)字化聚合-構(gòu)建基于評估的課堂教學(xué)新環(huán)境[J].電化教育研究，2007，（5）.

[3] 于榮賢.《電工與電子基礎(chǔ)》精品課程建設(shè)[J].中國高職高專教育，2006，（7）.

[4] 趙敏娜.美國高校三種典型課堂教學(xué)模式探討——以教育類課為例[J].比較教育研究，2004，（4）.

[5] 李寧.“電路分析基礎(chǔ)”課程教學(xué)大綱修訂的研究[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報，2004，（1）.

[6] 劉娟.Matlab在電路分析中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2003，（13）.

[責(zé)任編輯：左 蕓]