談電工電子學(xué)的模塊化教學(xué)改革

張淼 李紀(jì)紅 胡云朋

摘 ?要：《電工電子學(xué)》是學(xué)院面向非電類專業(yè)學(xué)員開(kāi)設(shè)的一門電類基礎(chǔ)課程，但學(xué)時(shí)數(shù)持續(xù)減少。如何優(yōu)化重組教學(xué)內(nèi)容，保證課程體系相對(duì)完整，是亟待解決的問(wèn)題。本文主要以基爾霍夫定律和支路電流法的講解為例，論述課程的模塊化教學(xué)改革思路。

關(guān)鍵詞：基爾霍夫定律 ?支路電流法 ?模塊化 ?課程改革

中圖分類號(hào)：TM1-4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）07（b）-0222-02

電工電子學(xué)是我院面向非電類專業(yè)學(xué)員開(kāi)設(shè)的一門電類基礎(chǔ)課程，內(nèi)容豐富、應(yīng)用性強(qiáng)、知識(shí)更新快，但教學(xué)學(xué)時(shí)相對(duì)較少，特別是課程學(xué)時(shí)數(shù)持續(xù)壓縮，這成為困擾本課程教與學(xué)的矛盾之所在。

為了適應(yīng)現(xiàn)代化新型人才培養(yǎng)方案，適應(yīng)逐漸壓縮的理論課時(shí)的現(xiàn)狀，我們應(yīng)該優(yōu)化課程體系，形成了《電工電子學(xué)》模塊化教學(xué)。模塊化教學(xué)是以實(shí)用能力和必備素質(zhì)為培養(yǎng)目標(biāo)，改進(jìn)原有學(xué)科內(nèi)容的編排方式，綜合原有相關(guān)學(xué)科內(nèi)容，形成一個(gè)新的課程體系，是對(duì)原有課程體系的繼承、改造和發(fā)展。

在《電工電子學(xué)》這門課程中，根據(jù)章節(jié)之間的聯(lián)系，可以將內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整或整合。比如說(shuō)，電路基礎(chǔ)中的基爾霍夫定律和支路電流法，模擬電路中集成運(yùn)算放大器和電子電路中反饋，以及數(shù)字電路中555定時(shí)器和電路暫態(tài)分析等都可以進(jìn)行合理的內(nèi)容整合。調(diào)整后的內(nèi)容更加精簡(jiǎn)，避免了知識(shí)點(diǎn)的重合，并且整個(gè)知識(shí)系統(tǒng)一氣呵成，既能節(jié)省時(shí)間，又能提高學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂效率。下面以基爾霍夫定律和支路電流法為例，著手內(nèi)容優(yōu)化整合，形成《電工電子學(xué)》模塊化課程體系。

1 ?傳統(tǒng)教學(xué)

基爾霍夫定律分為基爾霍夫電流定律（簡(jiǎn)稱KCL）和基爾霍夫電壓定律（簡(jiǎn)稱KVL）。傳統(tǒng)教學(xué)以一個(gè)具體電路為例，引出基爾霍夫定律所用到的支路、結(jié)點(diǎn)、回路和網(wǎng)孔的概念，然后給出KCL和KVL的定義，最后根據(jù)該電路列出電壓定律方程和電流定律方程。

支路電流法是直接講解支路電流法的概念，然后以一個(gè)具體的電路為例，來(lái)分析如何利用支路電流法解題。最后歸納總結(jié)出支路電流法的解題步驟。

2 ?模塊化教學(xué)

在常規(guī)的講授過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，支路電流法主要用到的就是KCL和KVL，只不過(guò)強(qiáng)調(diào)了所列方程的獨(dú)立性，重點(diǎn)還是在講KCL和KVL，所以我們?cè)谶@里做內(nèi)容上的整合，把基爾霍夫定律的講解融合到支路電流法的講解過(guò)程中。

具體講授過(guò)程可以歸納為，首先給出支路電流法的概念，然后通過(guò)一個(gè)具體的電路圖來(lái)學(xué)習(xí)支路電流法。（1）對(duì)結(jié)點(diǎn)列出KCL方程，這時(shí)可以提問(wèn)什么是結(jié)點(diǎn)，并給出電路中結(jié)點(diǎn)的概念，順便引出支路、結(jié)點(diǎn)、回路和網(wǎng)孔的概念。并通過(guò)電路圖講解這些基本概念。有了這些概念之后，接下來(lái)學(xué)習(xí)KCL。接著可以提問(wèn)什么是KCL，并給出KCL的描述，然后分別對(duì)電路圖中的結(jié)點(diǎn)列出KCL方程。這里需要提醒學(xué)生注意的是如何保證列出的電流方程是獨(dú)立的。（2）對(duì)回路列出KVL方程，接著可以提問(wèn)什么是KVL，并給出KVL的描述。并分別對(duì)電路圖中回路列出回路電壓方程。同樣這里需要重點(diǎn)講解的是如何保證列出的電壓方程是獨(dú)立的。（3）聯(lián)立求解b個(gè)方程。最后歸納總結(jié)出支路電流法的解題步驟。

這樣做的好處，最直觀的就是適應(yīng)學(xué)時(shí)不斷縮減的現(xiàn)狀，更主要的是化零為整，將同一知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合，現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用，這樣更方便學(xué)生的理解和記憶。

3 ?multisim仿真

在multisim環(huán)境下搭建仿真電路，如圖1所示。之后進(jìn)行仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果如圖2所示，從仿真結(jié)果中可以驗(yàn)證理論結(jié)果。實(shí)施仿真教學(xué)后，改變了原有的教學(xué)模式，強(qiáng)化了師生互動(dòng)，這樣學(xué)生就變被動(dòng)接受為主動(dòng)學(xué)習(xí)，激發(fā)了學(xué)生電工電子學(xué)的興趣，培養(yǎng)其理論聯(lián)系實(shí)際及創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，是培養(yǎng)新型人才的有效路徑。

4 ?拓展延伸

在講解支路電流法時(shí)，對(duì)有n個(gè)結(jié)點(diǎn)，b個(gè)回路，為什么只能列出（n-1）個(gè)獨(dú)立的KCL方程，為什么網(wǎng)孔的個(gè)數(shù)恰好就是b-（n-1），為什么可以保證對(duì)網(wǎng)孔列出的KVL方程是相互獨(dú)立的，以及對(duì)網(wǎng)孔列KVL方程是獲得獨(dú)立電壓方程的充分條件還是必要條件。這些答案留給學(xué)生課后在圖論中圖與樹(shù)的關(guān)系中查找。在講解的過(guò)程中，通過(guò)設(shè)置多次的提問(wèn)環(huán)節(jié)，不僅可以引發(fā)學(xué)生的思考，提高學(xué)生的注意力，更重要的提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，讓學(xué)生真正站在學(xué)習(xí)的主體地位上。

5 ?結(jié)語(yǔ)

本文主要是以基爾霍夫定律和支路電流法的講解為例，來(lái)分析如何化零為整，進(jìn)行電工電子學(xué)的模塊化課程體系改革的研究探索。優(yōu)化重組模塊化課程體系，可以保證課程體系相對(duì)完整，既可以全面的講解知識(shí)，又可以克服學(xué)時(shí)不斷縮減的現(xiàn)狀。學(xué)院正值轉(zhuǎn)型建設(shè)時(shí)期，正在重新制定人才培養(yǎng)方案，我們要以此為契機(jī)，進(jìn)一步更新觀念、解放思想，深化對(duì)電工電子學(xué)課程改革的研究探索，為加快推進(jìn)學(xué)院轉(zhuǎn)型建設(shè)提供有效的理論支撐。

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