旨在創(chuàng)新能力培養(yǎng)的電路理論課程教學(xué)探索

孫波

[摘 要]電路理論課程具有理論嚴(yán)密、邏輯性強(qiáng)的特點(diǎn)。高校要培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力，改革電路課程必須采用“四步法”教學(xué)，做到層次分明；改進(jìn)教學(xué)方式，嘗試靈活多樣的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；通過(guò)對(duì)三種基本電路形式的分析，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐的能力；由對(duì)電路理論各部分之間關(guān)系的探討，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力；以學(xué)生為主體，引導(dǎo)他們形成自主探索知識(shí)的習(xí)慣，養(yǎng)成科學(xué)的思維方法，培養(yǎng)工程素質(zhì)。

[關(guān)鍵詞]電路；教學(xué)探索；工程素質(zhì)

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2017）07-0011-02

電路課程是電類(lèi)各專業(yè)的第一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課，以分析電路中的電磁現(xiàn)象，研究電路的基本規(guī)律及電路的分析方法為主要內(nèi)容。其課程理論嚴(yán)密、邏輯性強(qiáng)，有廣闊的工程背景。電路課程教學(xué)的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)和理論聯(lián)系實(shí)際的工程觀點(diǎn)，訓(xùn)練科學(xué)思維能力、分析計(jì)算能力、實(shí)驗(yàn)研究能力和科學(xué)歸納能力，具備系統(tǒng)的專業(yè)理論、知識(shí)，熟練的工程實(shí)踐能力。創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是國(guó)家及企業(yè)興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力。創(chuàng)新能力的核心因素是創(chuàng)新思維能力。如何用創(chuàng)新思維去指導(dǎo)電路課程教學(xué)是教學(xué)改革中急待解決的問(wèn)題。

目前，為了提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力，各專業(yè)都增加了實(shí)驗(yàn)課時(shí)，而壓縮了理論課時(shí)。電路課程的理論教學(xué)由96學(xué)時(shí)減為64學(xué)時(shí)，而教學(xué)內(nèi)容并沒(méi)有大的變化。根據(jù)電路理論課程課時(shí)設(shè)置的特殊性及學(xué)生的實(shí)際情況，本文提出了“旨在創(chuàng)新能力培養(yǎng)的電路理論課程教學(xué)方法探索與實(shí)踐”的教學(xué)改革方案。嘗試培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力的教學(xué)法、培養(yǎng)工程實(shí)踐能力的教學(xué)法、形象思維教學(xué)法等靈活多樣的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；通過(guò)三種基本電路形式的分析，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐的能力；以學(xué)生為主體，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生逐步、快速掌握電路理論。

一、電路課程總體框架

我校電路課程采用邱關(guān)源先生編著的《電路》作為教材。由多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，可把電路理論分為基本知識(shí)、基本理論、三種基本電路形式及分析、拓展理論等四個(gè)部分，如圖1所示。

其中基本知識(shí)要求扎實(shí)掌握，基本理論為重點(diǎn)內(nèi)容，三種基本電路形式及分析為難點(diǎn)內(nèi)容，拓展理論部分中二端口網(wǎng)絡(luò)是電路基本理論的提高部分。依據(jù)四個(gè)部分內(nèi)容的相互聯(lián)系，在掌握前一部分知識(shí)的前提下，進(jìn)行下一步教學(xué)。

二、電路教學(xué)四步法

按電路理論的基本內(nèi)容，筆者采用“四步法”開(kāi)展教學(xué)，做到層次分明，在基本知識(shí)部分中，電流、電壓及其參考方向及五類(lèi)電路元件（電源、受控源、電阻、電容、電感）中的受控源是很多學(xué)生難以理解的知識(shí)，應(yīng)通過(guò)舉例、布置作業(yè)，反復(fù)說(shuō)明。

基本理論的內(nèi)容如圖2所示。基本理論部分中的三條基本規(guī)律分別是歐姆定律、基爾霍夫定律、疊加定理，這些是電路理論中的公理，不需要證明，但一定要結(jié)合學(xué)生對(duì)自然現(xiàn)象的基本認(rèn)識(shí)加以說(shuō)明。疊加定理還需在穩(wěn)恒直流電阻電路分析的結(jié)果中給學(xué)生加強(qiáng)認(rèn)識(shí)。基本理論部分中的幾個(gè)電路定理放在穩(wěn)恒直流電阻電路的分析方法中講解。

穩(wěn)恒直流電阻電路、穩(wěn)態(tài)正弦交流電路和動(dòng)態(tài)（暫態(tài)）電路這三種基本電路形式及其分析方法具有系統(tǒng)性，前后邏輯關(guān)系強(qiáng)，且穩(wěn)恒直流電阻電路分析是基礎(chǔ)，需通過(guò)例題反復(fù)講解，力求學(xué)生掌握。

拓展理論部分中二端口網(wǎng)絡(luò)是電路基本理論的提高部分，以前三部分內(nèi)容為基礎(chǔ)，同時(shí)又可加深對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的理解。

三、靈活多樣的教學(xué)法

（一）形象思維教學(xué)法

基本理論部分中的網(wǎng)絡(luò)方程法和等效變換法是電路分析中的基本方法。網(wǎng)絡(luò)方程法中網(wǎng)孔電流法和回路電流法中的網(wǎng)孔電流和回路電流的概念部分學(xué)生難以理解。三種基本電路形式及理論內(nèi)容如圖3所示，其中相量的引入及電路中拉普拉斯變換的由來(lái)讓很多學(xué)生難以理解。單純靠邏輯思維很難讓學(xué)生掌握這些知識(shí)，可以采用多媒體的教學(xué)手段快速對(duì)理論推導(dǎo)過(guò)程說(shuō)明，用VB編制可視化程序，通過(guò)動(dòng)畫(huà)調(diào)動(dòng)學(xué)生的形象思維能力，對(duì)抽象關(guān)系加深理解，掌握所學(xué)知識(shí)。

（二）培養(yǎng)工程實(shí)踐能力的教學(xué)法

圖3中相量法涉及三個(gè)實(shí)際應(yīng)用例子，分別是：互感、變壓器等應(yīng)用，頻率響應(yīng)、諧振等應(yīng)用，三相電路、供電等應(yīng)用。它們分別關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的三個(gè)重大產(chǎn)業(yè)，均以相量法分析并加以應(yīng)用。

圖3中動(dòng)態(tài)電路涉及兩個(gè)實(shí)際應(yīng)用例子，分別是：一階穩(wěn)恒直流電路暫態(tài)分析及應(yīng)用，一階正弦交流電路暫態(tài)分析及應(yīng)用。它們用于電路抗干擾，改善電路性能等方面，均以三要素法分析并加以應(yīng)用。

經(jīng)過(guò)教學(xué)，學(xué)生在掌握知識(shí)的同時(shí)，知道所學(xué)知識(shí)是怎樣用于實(shí)際工程的，培養(yǎng)工程應(yīng)用意識(shí)，還鍛煉和提高了工程實(shí)踐能力。

（三）培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力的教學(xué)法

三種基本電路分析方法之間的關(guān)系如圖4所示。穩(wěn)恒直流電阻電路基本理論、穩(wěn)態(tài)正弦交流電路頻域分析法、動(dòng)態(tài)電路復(fù)頻域分析法和三要素法等，其分析方法上下相互兼容、融會(huì)貫通，可用于其他物理過(guò)程理論的形成思路。在二端口網(wǎng)絡(luò)理論等其他電路內(nèi)容中也有類(lèi)似的思路。講解過(guò)程力求清新明確，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

四、以學(xué)生為主體的教學(xué)模式

在電路課程的教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)以學(xué)生為主體，引導(dǎo)他們理解并掌握所學(xué)知識(shí)的思維過(guò)程，激發(fā)他們作為學(xué)習(xí)主體的意識(shí)，鼓勵(lì)他們積極主動(dòng)思考，培養(yǎng)他們的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、查閱資料、團(tuán)結(jié)協(xié)作，運(yùn)用基本的邏輯分析方法去解決問(wèn)題的自我學(xué)習(xí)的能力，形成自主探索知識(shí)的習(xí)慣，訓(xùn)練科學(xué)的思維方法，培養(yǎng)工程素質(zhì)。例如做例題時(shí)，教師可先布置一道題，讓學(xué)生獨(dú)立思考一會(huì)，再讀題、分析并引導(dǎo)，羅列出所有聯(lián)想到的知識(shí)點(diǎn)；在對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)的討論過(guò)程中復(fù)習(xí)、消化并領(lǐng)悟它們之間的聯(lián)系；理清思路，找到一種或多種可能的解題思路；帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)每一種思路加以推演，經(jīng)歷這道題的完整求解過(guò)程；總結(jié)讀題、分析、解題的做題的方法。再布置一道同類(lèi)題，將學(xué)生分組，要求每組學(xué)生采用不同的分析方法解答，展開(kāi)小組間的討論，總結(jié)各方法的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用心得，尋找到最佳的解題路徑，使學(xué)生學(xué)會(huì)思考，根據(jù)例題感悟、領(lǐng)會(huì)做題方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和參與性。

五、結(jié)語(yǔ)

本文旨在對(duì)基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的電路理論課程的教學(xué)方法進(jìn)行探索與實(shí)踐，將電路教學(xué)分為基本知識(shí)、基本理論、基本電路形式及分析方法和拓展理論四步，以學(xué)生為主體，采用培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力的教學(xué)法、培養(yǎng)工程實(shí)踐能力的教學(xué)法、形象思維教學(xué)法等靈活多樣的教學(xué)法，開(kāi)發(fā)學(xué)生形象思維能力，幫助學(xué)生快速、較好地掌握電路知識(shí)；通過(guò)對(duì)三種基本電路形式的分析，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐的能力；由對(duì)電路理論各部分之間關(guān)系的探討，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[責(zé)任編輯：劉鳳華]