電路原理課程教改中堅持理論與實踐相結合的探討

高山山

摘要：當代科技的迅猛發展，電路原理課程內容不斷豐富，課程發展必須更加注重理論聯系實際。在教改中，必須體現電路原理課程理論性強、實踐性強和創新空間大的特點，符合當代大學實際，堅持依靠現代科技手段、提高學生實踐能力和提升學生主動性的原則，在教學內容中注重理論學習和實例分析相結合，教學方式上注重內容講解和仿真軟件輔助相結合，教學實踐中注重電路實驗與仿真軟件模擬實驗相結合，不斷深化課程教改。

關鍵詞：電路原理；教學；改革

中圖分類號：TM13 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）32-0121-02

一、電路原理課程的現狀

1.電路原理課程的發展。大學階段的電路原理課程的學習中，學生需要學習掌握電路的基本理論和定律，具備獨立分析計算的能力和設計電路、開展實驗的初步技能，為后續的自動化、電氣工程及其自動化、測控儀表、通信工程、電子信息工程等專業課程打下基礎。近年來，電路技術的應用領域迅速擴展，如納米電子學等新學科的興起，新的元件如無源的電路第4類基本元件（憶阻器）的發現[1]，電路理論的內容不斷充實，從線性、非時變、無源、雙向和二端元件電路發展到非線性、時變、有源和多端元件電路，電路的超大規模集成推動電路系統體積不斷縮小，電路原理課程產生了較大的發展。但是，從上世紀末形成的電路原理課程教學體系卻基本上處于穩定狀態。這種教學體系已經顯現出一些不適合課程內容發展的情況。在教學中，仍按過去電路的特點分為強電電路和弱電電路，與新出現的強電電路的信號處理管理（如電腦控制下的UPS供電電路）等新發展不適應；授課中強調理論知識教學，學生更善于列方程求解理想電路，缺乏對元件建模背景的分析，實際應用能力培養不足。2011年教育部電子電氣課程基礎課程教指委《電子電氣課程基礎課程教學基本要求》一書中，詳細介紹了國內外課程現狀及其相互比較，并建議電路課程今后應著重總結教學內容與工程實踐相結合的經驗，處理好電路類課程基本理論與現代科學技術之間的關系[2]。我們認為，電路原理課程發展至今，最重要特征更加注重理論聯系實際。

2.電路原理課程特點。電路原理是一門理論性和實踐性很強的課程，其主要特點可概括為理論性強、實踐性強和創新空間大。①理論性強：課程中基礎知識點多，經典理論多，數學推導多。課程的這一特點，決定了電路原理課程在后續專業課程的基礎性地位，對課程內容的掌握程度直接影響后續專業課程的學習效果[1]。②實踐性強：掌握了電路原理課程內容，我們可以通過設計電路模型，對任何實際的電路進行分析研究，并通過研究結果指導工程實踐，解決實際需求。課程的這一特點，決定了電路課程的學習必須將理論與實踐相結合，相互促進。③創新空間大。電路設計中，采取不同的連接方式，同樣的電路元件可以構成不同的電路，發揮不同的作用。課程的這一特點，擴充了電路設計的創新空間，提高了學習的趣味性，為發揮學生在學習中的主觀能動性提供了條件。

3.課堂教學的特點。①學生學習特點。一些學生對課程內容的運用重視不夠，更多采取考前題海戰術的方式取得學分，未建立起通過學習扎牢基礎、促進今后學習和提升運用能力的目的。②教師授課特點。由于電路原理課程理論性強的特點，教師不得不用更多時間向學生講解基礎知識，確保理論的完整性和系統性，而在有限的教學時間中，運用能力的培養就相對弱化。

根據電路原理課程的發展特點，我們在課程的教改中，需要體現電路原理課程的特點和當代大學課堂教學的特點。

二、電路原理教學方法改革

法國政治家托克維爾在他那本經典的代表作《舊制度與大革命》中提出，深刻的改革是有充分準備的人們自行動手從事的全面改革。可以說，課程教改需要合適的條件環境，目的明確的頂層設計和切實可行的具體措施。由此，我們可以嘗試提出以下三項原則：在教育目標方面，以提高學生實踐能力為培養目標的原則；在條件環境層面，依靠現代科技手段促進學習的原則；在具體措施層面，促進學生主動學習為主的原則。把握這三條原則，我們可以從以下幾個方面強化理論和實踐的結合，更好地推進電路原理課程教改。

1.教學內容中注重理論學習和實例分析相結合。針對課程理論性強的特點，必須強化理論的系統學習，需要通過讓學生掌握基礎知識、理解基本原理，從而建立起電路原理的基本知識框架，為運用知識開展實踐和后續課程的學習提供基礎。但是，理論學習時，必須重視理論與實踐轉化的過程。對于初學者來說，從基礎知識、基本原理到實例運用，有一個逐漸深化認識和轉化適應的過程，教師必須在講授理論知識時，引導學生進入這個漸變的過程。這就要求教師在理論講解中，有針對性地開展實例分析，特別是對于教學難點和重點部分，有針對性地選擇工程實例開展教學，以元件為載體講解基礎知識，以工程模型為依托闡述基本原理，從而在抽象的理論知識和客觀的工程實例間建立聯系，讓學生在促進理論知識的深入理解的同時，潛移默化地提升知識的運用能力。

2.教學方式上注重內容講解和仿真軟件輔助相結合。隨著大學教學條件的改善，大學課堂教學中，過去采取的“教師板書—學生記錄”方式已轉變為“多媒體展示+教師板書—學生紀錄”方式。這種變化，由于多媒體技術的運用，將教師從繁復的板書中解脫出來，可以將更多的課堂時間用于內容講解，課堂教學效率有了很大提高。但是，即使采取教師課前發放多媒體課件內容的方法，學生在課堂上的主要學習方式仍然是記錄，這種教學方式的變化，其實質仍然是理論學習的經典方法——教師講解、學生記錄，沒能更好滿足現代教育更注重發揮學生主觀能動性這一要求，也不能適應電路原理課程實踐性強的特點。基于基礎條件的提升，多媒體教學手段的普遍運用，在課堂教學中使用仿真軟件開展分析具備了推廣條件。很多教師已經在探索，在電路原理課程的課堂講解中，運用仿真設計開展輔助教學。運用仿真設計輔助教學就是配合理論知識的講解，利用多媒體教學設備，通過電路仿真軟件設計相應的電路模型，計算測試結果，并指導學生觀察和總結的過程。仿真設計本身屬于一種模擬試驗，使用仿真軟件輔助教學，其實質就是理論教學與模擬實踐的結合。使用仿真設計輔助教學，可以深化學生對理論知識的理解，更重要的是，學生在學習中，已經從傳統的被動聽理論講解轉變為主動觀察模擬試驗，教學的實踐性特征明顯增強，使學生自然而然地從傳統學習方式向現代教學學習方式轉變。

3.教學實踐中注重電路實驗與仿真軟件模擬實驗相結合。實踐是提高工科專業課程教學效果的方式，更是工科專業教育的最終目的。通過實踐教學既可以鞏固學生的理論知識，又可以培養學生的動手實踐能力，提高學生的綜合素質。電路原理課程的實踐主要采取實驗課的方式。按實驗的內容分，可以分為驗證性實驗、設計性實驗和創新性實驗三種。驗證性實驗就是通過實驗對理論進行驗證，教師根據課程內容設計實驗，學生在教師的指導下重復實驗過程，通過對實驗結果的觀察，驗證課程中基本理論，在抽象的理論知識和實際的實驗結果間建立聯系，深化對理論知識的認識。設計性實驗和創新性實驗主要是為了提升運用能力，學生根據實際問題自主設計實驗，并在教師的幫助下開展探索性研究，通過實驗結果對設計進行不斷優化，找到解決實際問題的設計方案，從而提升運用理論知識解決實際問題的能力。電路實驗是電路課程學習的重要環節，是體現教育理念中理論聯系實際原則的體現，是學生獲得知識的重要手段，更是培養學生觀察分析和解決實際問題能力的重要途徑。電路實驗對于電路原理課程這一實踐性強的課程具有重要作用，但是，當前電路實驗存在以下不足：一是由于課時限制，以及擴招后學生數量增多，實驗設備、場地相對不足，學生進行電路實驗的課時不能滿足教學的需要。二是由于電路實驗是在既有設備、元件的基礎上進行，受學校實驗條件的限制，大多數情況下只能開展驗證性實驗，實驗課具有的提升學生創新能力的作用發揮不足，不能很好滿足設計性實驗和創新性實驗的需要。解決這一問題，一方面需要不斷加大投入，提升實驗室的裝備水平，充實實驗室師資力量水平，滿足設計性實驗和創新性實驗的要求。另一方面，需要引入仿真軟件模擬實驗，以最便捷的方式提高實驗效果。使用仿真軟件模擬實驗，就是在實驗中，采用計算機軟件進行電路設計實驗，通過軟件分析實驗結果。實驗中，學生可以開展驗證實驗，利用無形的電路模型開展電路分析，迅速得到實驗結果，提高實驗效率。更重要的是，學生可以開展設計性實驗和創新實驗，為學生提供了廣闊的創新空間。學生針對需要解決的問題設計電路，并實時調整設計方案，比較便捷地修改電路，從而解決實際問題。在這一過程中，實驗靈活性的增加可以促進學生主動性，實驗趣味性的增加可以激發學生學習興趣，有效發揮了學生的主觀能動性。這一方式具有容易設計、容易修改、容易實現等優點，有效規避了傳統物理實驗存在的受設備條件限制嚴重、實驗存在安全風險的問題，可以用最少的代價開展科學研究，從而拓寬學生視野、開拓學生思維、鍛煉實踐操作能力，適應理論結合實際的發展需要。

通過對電路原理課程和大學教學特點的分析，筆者提出了以堅持依靠現代科技手段、提高學生實踐能力和提升學生主動性原則，在電路原理課程教改中，提出了教學內容中注重理論知識學習和工程實例分析相結合、教學方式上注重知識講解和仿真軟件輔助相結合和教學實踐中注重電路實驗與仿真軟件模擬實驗相結合的建議，以不斷推進教學改革并提升教學成效。

參考文獻：

[1]龔紹文，鄭君里，余歆杰.電路課程的歷史、現狀和前景[J].電氣電子教學學報，2011，33（6）：5-12.

[2]教育部高等學校電子電氣基礎課程教學指導分委員會.電子電氣課程基礎課程教學基本要求[J].北京：高等教育出版社，2011.