應用型本科電氣工程專業“電路”課程的改革與實踐

耿素軍?余劍

摘要：“電路”課程是電氣工程及其自動化專業的主要基礎課，作為應用型本科院校的“電路”課程教學需達到兩個教學目的：使學生獲得專業應用所必需的電路基本理論知識；培養學生對電路的分析和計算能力，掌握初步的實驗技能，為學生后續專業課程的學習打下必要的電路理論基礎，[1]達到電氣工程及其自動化專業研究生入學考試對電路知識的基本要求。針對如何在不增加教學學時的前提下，達到上述教學目的，進行了改革和實踐。

關鍵詞：應用型本科；電路；電氣工程及其自動化專業

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）11-0071-02

目前應用型本科院校多是在原先專科基礎上升格或合并的普通本科院校，且多為地方性普通教學型高校，存在師資力量薄弱、實驗設備陳舊等問題。學校升格后，應用型本科教育既是本科教育，但又區別于普通本科“理論性、學術性”人才培養模式。應用型本科人才培養更要注重實踐性和應用型，還要兼顧到一大批學生有考研的客觀需求。“電路”課程是電氣工程及其自動化專業的一門主要專業基礎課，也是該專業研究生入學考試的專業基礎必考課，但目前“電路”課程教學無論在教材選用、教學內容、教學方法和實驗教學等方面，都難以達到上述教學目的。在“電路”課程理論教學和實踐教學中創新改革，勢在必行。

一、科學合理制定教學大綱，明確教學內容

教學大綱是課程教學的綱領性文件。在教學課時一定的前提下，教學大綱既要體現專業應用所必需的電路理論知識，還要考慮到電路系統相對完整，以滿足學生進一步深造的客觀需求。為此在制定教學大綱時進行了廣泛的社會調查，聽取現場工程技術人員和參加過研究生入學考試考生的意見，充分了解工程一線所需的電路知識和研究生入學考試《電路》試卷類型，讓他們共同參與教學大綱的制定，有的放矢地確定“電路”課程的教學內容。

以太原理工大學陽泉學院電氣工程及其自動化專業“電路”課程為例，在2011年修訂“電路”教學大綱時，既要考慮太原理工大學陽泉學院煤礦特色，又要結合研究生入學《電路》試卷題型，與會人員對“電路”課程的教學大綱修訂達成以下共識：一是電路元件不僅要掌握外特性（端口電壓、電流關系），還要掌握根據實際工作環境選用元器件的方法。能根據電阻體上色環，識別電阻的阻值。掌握電解電容和無極性電容用法上的區別，會根據容量和耐壓值選擇電容等工程應用內容。二是增加集成運放非線性應用的知識。在集成運放教學中，加入微分、積分電路和移相電路等非線性應用，以滿足煤礦選擇性漏電保護中經常用到的波形整形知識。三是增加二端口網絡教學內容學時，并將教學時間前移，求網絡參數時要側重于用實驗方法去測得端口電壓和電流值，進而求得網絡的參數值。這種理念既符合工程應用的要求，又是研究生入學“電路”課程考試的熱點。四是增加波特圖的內容，強化電路頻率特性知識，為后續的“模電”和“檢測技術”等課程學習打下堅實基礎。五是對結點電壓法、回路電流法和支路電流等電路分析方法進行整合，統一由基爾霍夫定律應用引出。六是引進相關院校的一些考研真題，以滿足學生的考研需求等。限于篇幅，在此不再累贅。

二、引進立體式教學方法和教學手段，提高教學效果

從新修訂的教學大綱內容可見，新大綱既要滿足應用型要求，又要滿足學生的考研需求，大幅增加了教學內容。在教學課時不能增加的前提下，要保證教學效果，僅靠傳統“粉筆+黑板”的講授方式，很難滿足要求。

第一，概念性、基礎性的知識仍然沿用傳統的板書講授方式，便于學生掌握這些基礎理論知識。在講授中，注意引導學生思考和組織學生討論。例如在講授正弦交流電有效值內容時，在學生掌握有效值的概念、有效值物理意義和有效值的表示公式的基礎上，啟發學生思考兩個問題：一是若電壓（電流）是非正弦周期函數，如何求電壓（電流）的有效值？并舉邱關源教材第十章習題13為例，引發學生思考。[2]二是若電壓（電流）是多個不同頻率正弦函數疊加的周期函數，又如何求電壓（電流）的有效值？將教材中第十三章“非正弦周期電流電路”內容引出來，組織學生討論。這樣不僅啟發了學生思考，還將書本知識前后融合、貫通，講清了有效值公式實用的范圍。指出有效值、最大值是的關系，是針對正弦交流電而非所有周期函數。

第二，對于電路大綱要求了解的數學推導和復雜電路圖，為了節約時間，也可采用多媒體課件講解。如二階微分方程求解、傅里葉變換和拉氏變換等內容，均用多媒體課件展示。另外，事先畫好一些復雜的電路圖，需要在講授中用到的，直接用多媒體課件演示即可。這樣既可以讓學生達到了解的教學目的，又節約了時間，避免了將電路基礎課變為數學復習課、習題課變為數學解題課的問題。

第三，將EWB和MULTISIM等常用電路教學仿真軟件引進課堂教學，將便于仿真的案例在課堂上進行仿真演示，使教師和學生置身模擬現實的環境中，教師邊講解邊實驗，將實驗結果直觀顯示，理論計算結果與仿真實驗結果加以比對，激發學生的思考，利于與學生的良性互動，以取得良好的教學效果。

三、選用案例教學，增強學生應用實踐能力

為達到應用型本科電路教學的雙重教學的目的，僅僅局限于某版本教材是不現實的，至少當前是這樣。必須在考慮專業特色的基礎上，強化應用技術的應用。用成型的電路、實際的課題和實用的小制作為教學案例，廣泛搜集材料，以取得良好教學效果。如講到集成運放非線性應用時，以煤礦選擇性漏電保護中常用的零序電壓移相電路加以講解為例，電路如圖1所示。[4]

由電路理論知識，可推導得：

u0與ui的相位差為：

當調節R3從0到∞變換時，φ實現了從180°到0°移位。圖2、圖3分別是R3為0和R3為10K時，C1取0.33uF，w取314rad/s，用EWB仿真所得結果的波形圖，理論推導與實踐仿真結合，取得了很好的教學效果。

工程上這樣的案例很多，如50HZ濾波的雙T型網絡、相序指示儀等，這些實用的電路需在平時加強搜集。一些“電路”課程的考研真題，也可作為案例教學的實例，通過多媒體課件展示，以擴大學生的知識面。

四、改革實驗教學，加強創新能力培養

應用型本科以培養應用型人才為主要目標，要把教學實踐環節和實踐能力培養放在更加突出的位置，注重培養學生的實踐和創新能力。傳統的“電路”實驗是基于實驗箱的驗證性實驗，學生被動完成實驗內容，無法滿足創新能力培養的需求。[3]目前信息工程系已對“電路”實驗先行進行教學改革，總的思路是減少驗證性實驗，增加設計性和綜合性實驗。鼓勵學生自主設計實驗，先用仿真軟件對實驗構想做仿真。仿真通過后，提出實驗方案，經實驗指導教師同意后，購買電路實驗所需的電路元件搭接實驗電路，觀察實驗現象，分析實驗結果，進而寫出實驗報告。為此重新設置實驗報告格式，將電路實驗獨立設課，單獨考核。此種做法極大地啟發了學生的創新思維，加強了學生創新能力的培養。盡管此種做法因購買器件經費報銷問題還未能大面積推廣，但小比例的嘗試已經取得可喜成績。

五、鼓勵學生學以致用，積極參加職業資格考試和各種比賽

職業資格證書是就業的憑證和通行證，學校以推行雙證書制度作為切入點，將職業資格證書引入人才培養方案中，明確要求學生須取得相關行業的兩個資格證書，方可畢業。學校的實驗實訓中心和山西省職業技能鑒定中心合作，負責對學生進行職業技能鑒定考核。同時鼓勵學生參加全國大學生電子設計競賽和全國大學生“挑戰杯”等六大競賽，目前多人參與山西省創新性實驗項目研究，電氣專業學生曾獲得全國大學生電子設計競賽山西省賽區一等獎，多次獲全國大學生數學建模國家級和省級一、二、三等獎的好成績。為了鼓勵更多學生參與，校學生會和校團委還在推優評先、入黨等方面，對積極參加比賽并取得優秀成績的學生給予照顧。

六、結論

通過近幾年對應用型本科電路的教學內容、教學方法和手段、實踐教學等方面的改革與實踐，在太原理工大學陽泉學院已取得較好的效果，學生對電路理論知識的應用能力顯著提高，學生考研人數也大幅上升。但是在當前“電路”課程的教學和實驗中，仍存在著教學制度不夠健全、教學手段不太完善、立體化教材急需編寫、教學案例尚需擴充等問題，相信通過不斷的教學改革和實踐，充分挖掘教師和學生的潛力，一定能達到應用型本科“電路”課程的教學目的。

參考文獻：

[1]章心因，李先允，等.應用型本科“電路”課程的改革與實踐[J].電氣電子教學學報，2011，（S1）：93-94.

[2]邱關源，羅先覺.電路[M].第5版.北京：高等教育出版社，2006.

[3]王紅艷，周雅.應用型本科“電路”課程的教學研究[J].科技信息，2011，（33）：207.

[4]孟瑞泉，宋建成，等.提高脈沖比相可靠性的途徑及其實現[J].繼電器，1999，（6）：11-13.

（責任編輯：孫晴）