電路分析實驗教學的改革與探索

郝憲鋒　劉復玉　李 林

中國石油大學(華東)　山東青島　266580

電路分析實驗教學的改革與探索

郝憲鋒劉復玉李 林

中國石油大學(華東)山東青島266580

從電路分析實驗教學實際需求出發，通過分析傳統實驗教學中存在的弊端，從實驗內容、實驗方法、考核方法幾方面提出了改革要求。經過團隊研討、試點班級試行，形成了切實可行的改革方案，取得了良好的實驗教學效果。

電路分析實驗；教學改革；實驗內容；教學方法；考核方法

電路分析實驗是一門和電路分析理論課程緊密結合的基礎實踐課程，也是電類專業電子技術、電力電子技術、高頻電路等課程的先導基礎實驗課。其對于加深理解電路基本理論知識、掌握基本實驗測試技能、培養學生主動思考，獨立解決工程實際問題的綜合能力具有重要作用。

然而，傳統的電路分析實驗課程內容以經典為主，實驗方法也主要局限于對已知定理定律的驗證，設計性實驗的比重較小。對學生采用相同的教學手段，啟發式教學較少，實驗中很難調動學生的主動性。課題組在過去幾年的電路分析實驗教學中發現學生預習只為應付教師檢查，預習報告主要以抄書為主，學生并沒有理解實驗內容及實驗中應該注意的事項，預習效果差。很大一部分學生在實驗中遇到問題時，不會分析問題，因此只能選擇重復連線，實驗常常陷入被動狀態，非常不利于學生分析問題、解決問題能力的提高。為此，結合我校正在逐步深化的教學改革，就如何改革我校電路分析實驗教學，進一步加強學生動手實踐能力的培養，進行了一些改革與探索。

1　改革實驗教學內容

電路分析實驗項目包括基礎驗證性實驗、設計性實驗以及綜合性實驗。以往的驗證性內容比例偏大，而且內容比較單一，缺乏層次性，不利于新的分層次教學方法的實施。通過實驗內容改革，將更多的知識點綜合到實驗項目中，實驗項目變得多樣化、特色化，更有助于激發學生實驗興趣。

1.1篩選、優化現有經典實驗項目

以實驗內容新體系要求為出發點，通過對現有實驗項目的篩選及優化，豐富已有實驗項目，提高實驗教學效果。一些經典實驗項目，如戴維寧定理的驗證、疊加定理的驗證等內容都是對電路中重要定理的驗證，有利于學生加深對定理的理解。但是，目前實驗內容較為單一，學生往往較早完成實驗，覺得沒有挑戰性。針對此問題，在基礎實驗內容中增加了故障排查部分，在實驗電路中為學生設置1～2處故障點，讓學生通過分析實驗現象，利用儀器設備查找電路故障點，提高了學生學習的主動性。另外，將部分驗證性實驗內容進行改造，例如學生在做完前兩個實驗項目(基本元器件伏安特性的測試、戴維寧定理的驗證)后，已經初步掌握了實驗儀器設備的使用和基本的實驗調試方法，在進行疊加定理驗證實驗時，要求學生對含有多個電源，多個網孔的線性網絡，自行設計實驗方案及實驗線路，將一個驗證性的實驗改造成了設計性的實驗。改革后，驗證性實驗內容包括基本元器件伏安特性的測試、戴維寧定理的驗證等受控源的研究、常用電子儀器的使用等。設計性實驗包括疊加定理的研究、一階RC電路過渡過程的研究、RLC元件頻率特性的測試等。

1.2開發綜合性實驗項目

依托實驗室現有硬環境，根據實驗教學需求開發了新的電路分析實驗箱，并重新編寫了實驗講義，調整了驗證性實驗、設計性實驗、綜合性實驗的比例。綜合性實驗項目將理論課程中多個知識點集中到一起，對于鞏固知識點起到舉一反三的作用。另外，實驗形式和手段的多樣性對于培養學生創新能力和提高學生綜合實踐能力具有重要意義。原來一些仿真實驗項目，教學效果不理想。例如，改革前RC選頻網絡特性的測量實驗是仿真實驗，學生只需掌握Multisim基本功能的使用，很容易在計算機上完成幅頻特性和相頻特性曲線仿真，但這種方式不利于學生深刻理解實驗內容和實際實驗方法。改革后，將此內容改為綜合性實驗內容，要求學生在課前預習階段完成實驗內容仿真，課堂上再通過動手搭建文氏電橋電路，并利用示波器、交流毫伏表等儀器測量一系列實驗數據，實驗后通過在對數坐標紙上描點得到電路幅頻特性和相頻特性曲線，該實驗項目綜合了軟件仿真、儀器使用和實驗數據處理等多項技能，使學生受益更大。改革后，綜合性實驗包括RC選頻網絡測量、交流電路元件參數的測量、三相電路的研究。另外，增加濾波器的設計與實現、移相器的設計與實現等選做內容。

2　改革實驗教學方法

啟發學生自己動手解決實驗中遇到的問題，堅持“教師為輔，學生為主”的原則，逐步培養學生故障分析及實際問題解決的能力。針對不同層次的學生設置不同的實驗內容，采取不同的實驗教學手段，提出不同的實驗要求，以達到“各盡其能，各取所需”。通過對實驗教學方法的改革，使得實驗操作更加規范，更有利于培養學生嚴謹的治學態度和運用所學理論知識和基本實驗技能分析、解決實際問題的能力。

2.1規范實驗操作流程

“無規矩，不成方圓”。在以往的實驗教學中，由于缺乏嚴格細化的實驗規范，學生實驗數據的真實性、實驗操作的獨立性、儀器設備及導線的規范性等問題一直困擾著實驗教師。改革中通過設立嚴格詳細的實驗操作規章制度，并且和實驗操作成績掛鉤，有效地約束了學生規范操作，誠實實驗行為。

2.2分層次設立實驗項目內容

在實驗項目的安排上分層次設立實驗項目內容，既有基礎部分，又有拓展提高部分，充分適應不同層次學生對實驗內容的需求。對于基礎驗證性實驗，學生通過課前充分預習，獨立完成實驗內容；對于設計性及綜合性實驗，教師只提出要求和提供必要的設計指導，具體設計過程、計算機仿真及實驗調試過程均由學生獨立完成。讓基礎薄弱的學生能夠通過實驗掌握基本原理和技能，讓學有余力的學生在完成規定內容后輔助參與實驗指導，或者參與常規實驗室設備的維護與保養工作，使其具有更高的動手能力提升空間。通過試點班級試運行，班級中優秀學生完成實驗后，在實驗教師的幫助和指導下，陸續對電路分析實驗室的儀器線和部分實驗箱進行了維修。學生通過實際動手操作，故障查找，切實體會到了學以致用的道理。

2.3增強輔助教學手段

傳統的預習模式下，預習方法單一，很多學生看不到實際實驗設備和器件，覺得預習枯燥，缺少積極性和主動性，往往只是機械的抄寫實驗目的和實驗原理，預習效果差。針對這些實際問題，我們利用網絡、視頻等輔助教學手段將更多的信息傳送給學生，學生在預習時就可以直觀地了解實驗室，了解實驗中用到的儀器和器件。例如，可以將常用電子儀器的使用方法、實驗室常用電子元器件及其標稱方法、實驗箱的使用方法等內容錄制為視頻，并上傳到互聯網，學生通過網絡即可直觀的完成預習，收到了良好的效果。

3　改革實驗考核機制

實驗考核是評判學生學習效果的重要手段，通過實驗考核可以檢驗學生學習效果，激發其學習的主動性、積極性、創新精神，其公平性和有效性在很大程度上影響著學生的學習積極性。因此，建立公平公正的考核機制對于真實有效的評價學生，提升實驗教學效果意義重大。現有考核模式下，考核內容包括課前預習、實驗操作、實驗數據、實驗報告、期末考核等環節。這種考核模式已經沿用多年，存在一定的弊端，往往那些預習報告內容翔實、實驗速度快、數據準確的學生容易得到高分，并不能真正反映學生對儀器設備、電路基礎知識的掌握程度，不能客觀地衡量學生電路設計及故障分析能力，因而不利于調動學生學習的主動性。例如在實驗過程中，有學生遇到了內部斷路的導線，通過自己分析判斷，獨立查找出了問題，但是因為實驗速度慢，往往得不到理想的實驗成績。但那些沒有遇到此類問題的學生卻不一定具有很好的分析判斷能力，有時只是運氣好些。新的考核模式下，將建立完善的考核機制，并對現有的實驗考試方法進行改革，以利于建立公平、公正、合理的考核制度。

3.1建立全方位、獎罰分明的實驗過程考核機制

新的實驗考核模式下，根據階梯式的實驗內容，將實驗考核內容劃分為3個層次，即基礎層、設計提高層以及應用創新層。通過課堂提問的方式，考核學生對基礎知識和儀器設備的掌握程度，對電路的設計及線路故障的排查能力，對實驗內容的拓展應用。不再以速度論成績，更加注重考核實驗過程，同時也注重考核學生對實驗數據的分析、總結能力?？己藘热莅▽嶒烆A習、實驗操作、故障分析、實驗數據記錄及處理、實驗報告撰寫、期末考試等環節。

實驗過程中，實驗教師通過巡查，及時發現學生存在的問題，加以引導，并將發現的低級錯誤問題記錄下來，作為扣分項。例如，學生在測量電流時因為電路連接錯誤，燒毀了實驗箱上的電流表保護熔斷器，此問題屬于馬虎大意造成，所以應加以記錄，作為實驗扣分項。對于學生在報告中利用新方法、新工具處理實驗數據，或者對實驗內容提出具有見解性的建議等則進行加分鼓勵。由此做到獎罰分明，以達到督促學生規范操作，嚴謹治學，激勵學生積極思考，善于總結的目的。

3.2改革實驗考核方法建立規范的實驗考試題庫

改革以往只注重實驗結果的考核方法，加大實驗過程監督力度，根據學生實驗中遇到的實際問題及獨立解決的程度，給出實驗操作分數。因實驗室條件限制，無法同時對多個班級進行考核，期末實驗考核不同于理論課期末考試。這樣一來，如果不同班級的實驗考試試題一樣，后續考試學生往往通過和已考學生交流，獲取部分考試信息，勢必造成后考班級平均成績偏高的考試結果。如果每個班級均采用不同考題，考題之間的難度系數不同也不利于對學生實驗能力做出公平評判。另外，相同專業的學生可能由不同實驗教師指導，不同教師分別出題時，試題難度可能存在較大偏差。

針對期末實驗考核存在的實際問題，組織電路分析全體實驗教師，根據實驗室現有實驗條件編寫考試試題。經過大家討論測試后，選取那些有助于測試學生實驗能力的試題入庫，作為期末實驗考試題庫。期末考試時從試題庫隨機抽取，對學生進行期末實驗考核。

4　結束語

針對傳統的電路分析實驗教學中存在的實際問題，從實驗教學內容、實驗教學方法、實驗考核機制三方面進行了改革與探索。通過篩選及優化經典實驗項目，開發部分綜合性實驗項目，建立起了更加完善的實驗內容新體系。通過規范化教學、分層次教學、多樣性輔助教學方法的實施，提高了學生學習的主動性和實驗過程的規范性。通過細化實驗過程考核及建立規范的實驗考試試題庫，建立起了較為完善的實驗考核機制，更加真實有效、公平公正的評價學生。我們對電氣專業2014級班進行了試點教學，取得了良好的教學效果。電路分析實驗教學的改革有利于調動學生學習的積極性，有利于培養其良好的工程實踐意識和嚴謹的治學態度，為今后的學習和工作打下堅實基礎。

[1] 陳壽坤.電路分析實驗課程教學改革的研究[J].實驗室科學,2012,15(6):6-9.

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[3] 李欣茂,姚敏,黃家敏.電路分析課程實驗教學改革與實踐[J].南學院學報,2012,33(2):79-82.

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[5] 王艷松.電路分析實驗與學習指導[M].東營:中國石油大學出版社,2007.

Reformation and Exploration on Circuit Analysis Experiment Course

Hao Xianfeng, Liu Fuyu, Li Lin
China University of Petroleum, Qingdao, 266580, China

For the purpose of serving for the needing of circuit analysis experiment teaching, we made demands for reform from the experimental contents, experimental methods and assessment methods. An effective reform program was formed after our discussing and operation on tested class. At the same time, we achieved good teaching results from the reform.

circuit analysis experiment; teaching reform; experimental content; teaching method; assessment methods

2016-03-19

郝憲鋒，碩士，實驗師。劉復玉，副教授，主任。李林，碩士，高級實驗師。

中國石油大學(華東)2014青年教師教學改革項目—基于學生創新能力和工程意識培養的《電路分析》教學改革與實踐探索(編號：QN201413)。