一道電路試題的考后分析與教學反思

徐衛林+彭曉春+張法碧+晉良念

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.30.154

摘 要：針對桂林電子科技大學2017年電路分析基礎課程的一道期末考試試題，分析了三種典型的求解方法以及考后表現出的兩種典型的錯誤，并在此基礎上進行了深入的教學反思，闡述了強化課堂教學中的“能力取向”目標而非“知識取向”目標的重要性，在工程教育專業認證標準的指導下，通過考試分析與教學反思促進以學生為中心的“評價-反饋-改進”的課內循環。

關鍵詞：考試試題 教學反思 能力導向 工程教育認證

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（c）-0154-03

Abstract： Based on the terminal examination of the fundamental of circuit analysis course of Guilin University of Electronic Technology in 2017， three typical problem solving strategies and two typical wrong methods are provided. Furthermore， a deeply teaching reflection is performed. The importance of strengthening the goal of "ability orientation" rather than the goal of "knowledge orientation" is expounded. Under the guidance of the accreditation standard of engineering education， through the examination analysis and teaching reflection， the student centered "evaluation， feedback and improvement" curriculum cycle is promoted.

Key Words： Examination question； Teaching reflection； Ability orientation；Accreditation of engineering education

我國于2016年6月在國際工程聯盟年會上加入了《華盛頓協議》，該協議旨在推進工程技術專業全球化，建立專業資格與學歷教育互認的體系，使得聯盟國家的工程教育具有等效性和可比性，因此工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保障制度，同時是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的基礎，其核心就是要確認工科專業的畢業生達到行業認可的既定質量標準要求，這是一種以培養目標和畢業出口要求為導向的合格性評價[1-3]。

通行的工程教育認證中，將培養目標劃分為十二條畢業要求，其中在多條畢業要求中都強調目標的達成情況以及評價反饋與改進措施。課程是本科培養體系中最重要的一環，在以往大部分的課程考核中，考核完之后缺乏應有的評價與分析，更談不上持續改進了。本文將以2017年6月桂林電子科技大學2016級本科生的一道電路分析基礎課程期末考試試題為例進行深入的分析與教學反思，以期對促進教學過程的改善與教學質量的提升。

1 試題解析

在2017年6月桂林電子科技大學的電路分析基礎期末考試試題中有這樣一道試題：理想變壓器的電路如圖1所示，試求。這道試題旨在考查學生對理想變壓器與正弦電路相量法的掌握情況，可以利用各種方法來進行求解，該題設計得簡單而巧妙，充分調動了學生的學習經驗，激活了學生的思維，在試卷批改過程中，我們發現學生的正確的解題方法有七八種之多，反映出學生思維的靈活性與掌握知識的不同程度，大體上可以分成以下的三類方法。

方法一

利用網孔法與理想變壓器的特性方程直接列寫方程組求解，如圖2所示的參考方向，可以列出方程組（1）。

（1）

顯然方程組（1）的五個方程從上到下依次包含了兩個理想變壓器的特性方程、兩個網孔KVL方程和一個歐姆定理方程，這種方法簡便易行，利用的是最基本的基爾霍夫定律與網孔法，不容易出錯。采用這種方法的同學占到了40%左右。

方法二

利用戴維南定理，令變壓器的次邊開路求其戴維南等效阻抗與開路電壓，可以列出方程組（2）。

（2）

再依據等效后的電路即圖3可得

（3）

這種方法要求很好地理解含有理想變壓器的交流電路的戴維南等效的本質含義與應用技巧。大約有20%的同學應用這種方法。

方法三

利用疊加定理，如圖4所示，將兩個獨立電源的作用分開考慮計算。

只有不到10%的同學在本題中應用疊加定理，這種方法的計算過程確實比較復雜，因為這種方法實際上要把方法1或者方法2在這里應用兩次，再把兩次求出來的電壓和進行疊加。

另一方面，從考生答案中，也暴露出了不少的問題，歸納起來主要存在兩類毛病。一是完全忽視理想變壓器和一般耦合電感的區別，假定出、與進行分析計算，在已知條件下自然解答不出任何結果來。第二種錯誤如圖5（a）所示，犯這種錯誤的同學占據了所有做錯同學的絕大部分。這里同學們在原邊對變壓器進行了阻抗變換，將變壓器及其次邊的電路等效為阻抗Zi。很顯然，是機械地套用教材的理想變壓器變阻抗的章節內容，而并沒有注意到教材中所謂的變阻抗是在次邊完全是無源元件的情況下得出的。其次，還反映出這部分同學沒有掌握好戴維南定理，戴維南定理告訴我們無源網絡可以等效為單一的阻抗，而含源網絡等效為開路電壓與除源等效阻抗的串聯，所以正確的阻抗變換結果應該是圖5（b）所示。同時，即便是按照圖5（b）所示進行求解后，還是要回到次邊再次進行求解，過程同樣繁瑣，因此還不如反過來在次邊將變壓器及其原邊的電路進行阻抗變換，這樣可以直接求解出來。endprint

2 教學反思

作為考試試題，課程的考核內容與課程目標應該有非常明確的對應關系，考核方法能夠反映學生的學習效果，以便對教學質量進行合理的評價。本題具有較強的綜合性，涵蓋了電路分析最重要的幾個知識點：基爾霍夫定律、網孔法、戴維南定理、相量與相量法、理想變壓器特性。與此同時，本題非常鮮明地體現了知識的層次遞進性。例如戴維南定理是電路分析基礎課程的一個難點與重點，第一層次要求在直流電路中會應用戴維南定理，第二層次要求在正弦電路中會應用戴維南定理，第三層次要求包含理想變壓器的正弦電路中會應用戴維南定理。本題顯然屬于第三層次。

在日程的授課過程中，老師們會經常發現對于一個知識點，通過課堂授課、作業、習題課與答疑等環節的反復訓練，感覺學生似乎已經掌握得差不多了，而考試一出來，才發現學生們并沒有真正地理解掌握。解題缺乏應有的層次性、邏輯性與條理性，部分同學表現出淺嘗輒止，不能到點上，從而無法發現蘊含其中的電路特征與規律，所以只好放棄或是草率下結論導致錯誤。這些學生表現在平時的學習中，思維與行動上有惰性，平時的學習思維總是在一個膚淺的層面上簡單重復，教材研讀不夠深入，做題較少，缺少縱向深入，所以解題成功的經驗少，積累的策略方法很少，慢慢地演變成解題能力薄弱。在基本概念、基本原理的理解不夠深入的情況下，自然缺乏在新情境下的解題遷移能力。

對電路分析基礎課程而言，解題是最基本最重要的活動形式與掌握途徑。要解決這一問題，需要仔細研究知識點與試題的具體特征，學生的知識基礎與學習情況以及現有的教學輔導模式，通過教學反思與持續改進來提升課堂教學質量，即通過期末考試、試題分析、總結以及反饋給老師與學生，落實以學生為中心的“評價-反饋-改進”課內循環體系。通過試題分析可以看出，課堂授課中不能簡單地把解題過程講給學生聽就可以了，更重要的是培養學生的解題思維，通過充分的課堂互動與課后答疑，暴露出學生解題的思維過程，從中找出引發解題錯誤的根源，從而真正掃清學生認知上的盲區與思維中的誤區。通過試題分析，給我們的重要啟發是需要進一步強化課堂教學中的“能力取向”目標而非“知識取向”目標[4]。在制定教學目標時，要著重考慮如何培養學生的基本概念的思維過程和理解運用基本概念的相關能力，培養學生獲取、篩選與剖析信息的能力。

3 結語

對考試試題的分析與教學反思的最重要的價值所在是促進教學質量的提升，形成培養過程的良性循環。基于此，我們在考試一周后及時地將試題分析通過QQ群反饋給了2016級本科生，受到了同學們的歡迎，同時將這些試題分析與教學反思也寫進了考試質量分析報告，并將著力在明年2017級本科生以及后續的本科生中進行持續改進。

參考文獻

[1] 中國工程教育質量報告[Z].教育部高等教育教學評估中心，2016.

[2] 何箐箐，我國工程教育實現國際多邊互認[N].中國教育報，2016-06-03（01版要聞欄）.

[3] 徐衛林，彭曉春，岳宏衛，等，工程教育專業認證背景下的微電子專業教改實踐研究[J].科技資訊，2016，14（22）：81-84.

[4] 姜蘊.美國能力本位教師教育運動研究[D].福建師范大學，2015（11）：19-20.endprint