《電路與器件》課程教學(xué)改革探索

晏中華 王華東 劉愈 王璐 李國權(quán)

摘?要：本文針對(duì)“電路與器件”課程理論教學(xué)中目前存在的主要問題進(jìn)行歸納分析，提出了通過教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等方面來進(jìn)行教學(xué)改革，提升學(xué)生們電路設(shè)計(jì)能力以及課堂參與主動(dòng)性和學(xué)習(xí)興趣。扎實(shí)地學(xué)好該門課程，從而為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：電路與器件;教學(xué)改革;合作辦學(xué)

一、緒論

為促進(jìn)教育事業(yè)科學(xué)發(fā)展，全面提高國民素質(zhì)，在2010年6月21日教育部審議通過了《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》。綱要明確指出要深化教育教學(xué)改革，創(chuàng)新教育教學(xué)方法，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，更新人才培養(yǎng)觀念;要借鑒國際上先進(jìn)的教育理念和教育經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)國際交流與合作，引進(jìn)優(yōu)質(zhì)教育資源，促進(jìn)我國教育改革發(fā)展，提升我國教育的國際地位、影響力和競(jìng)爭力。

電路與器件課程是根據(jù)通信工程專業(yè)特點(diǎn)，把“電路分析基礎(chǔ)”和“模擬電子線路基礎(chǔ)”整合成一體的一門重要的硬件基礎(chǔ)課，是通信原理、信號(hào)與系統(tǒng)、電信傳輸理論與工程等課程的先導(dǎo)課程。因此，學(xué)生對(duì)該課程掌握程度的好壞直接影響到后續(xù)通信工程專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。目前，電路與器件課程安排為每兩次理論課程搭配一次研討課，這主要是考慮到學(xué)生還處在大二年級(jí)，英語功底還不是太好，同時(shí)，對(duì)很多專業(yè)術(shù)語也剛開始接觸，每一次的研討課能夠充分地將前兩次課的疑惑進(jìn)行一些解答，并做相應(yīng)的練習(xí)進(jìn)行知識(shí)的鞏固。目前，在各位英方老師以及我校老師的共同努力下，該課程取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果，但在一些方面仍存在不足，具體表現(xiàn)為：

（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)是課堂教學(xué)的重要組成部分，但是在實(shí)際進(jìn)行中兩者確是完全分開進(jìn)行的，這樣對(duì)于課堂效果有所影響，而且這兩個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)在課堂設(shè)置上，進(jìn)度上，編排上都是分開的，理論課按照自己的進(jìn)度實(shí)施，實(shí)驗(yàn)課也是如此，所以經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)兩者上課進(jìn)度不一致而出現(xiàn)脫節(jié)的情況。另外，在電路與器件的學(xué)習(xí)過程中，需要用到較多的電路圖，而電路中參數(shù)的變化勢(shì)必會(huì)影響電路狀態(tài)的變化，而這些變化僅僅通過板書與多媒體教學(xué)的融合是無法很好地呈現(xiàn)的。

（2）研討課在教學(xué)方式主要采用的是學(xué)生先做習(xí)題，然后老師進(jìn)行講解，單純這樣的方式，不能極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生們的積極性;另外，習(xí)題主要以分析題為主，基本上沒有涉及到設(shè)計(jì)題，而這不能很好地鍛煉了學(xué)生分析和解決問題的能力。

基于以上的現(xiàn)狀，本論文擬從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式式等方面提出電路與器件課程教學(xué)改革的方向。

二、教學(xué)改革具體舉措

（一）教學(xué)內(nèi)容的改革

1.加強(qiáng)知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

電路與器件課程是由“電路分析基礎(chǔ)”和“模擬電子線路基礎(chǔ)”整合為一體的，因此，在課程的講解過程中，除了講解各部分知識(shí)點(diǎn)，還應(yīng)加強(qiáng)知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系。例如，在講述電路分析基礎(chǔ)時(shí)，對(duì)電阻、電感、電容器件的介紹，不僅僅限制在理想模型，還可以根據(jù)情況，給出實(shí)際的模型，包括容差、分布參數(shù)等，這樣，學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)的過程中就會(huì)清楚實(shí)際器件在不同應(yīng)用下有哪些不同的等效模型;類似地，在講述模擬電子線路基礎(chǔ)部分時(shí)，可以采用電路分析基礎(chǔ)中的分析方法去分析問題，例如，可以將放大器電路等效成二端口網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生很容易理解放大器的輸入電阻、輸出電阻等放大器的參數(shù)等。同樣地，在負(fù)反饋放大器電路中，采用二端口網(wǎng)絡(luò)概念將放大器與反饋網(wǎng)絡(luò)分離，這樣便很容易估算出深度負(fù)反饋條件下的閉環(huán)放大倍數(shù)，學(xué)生們學(xué)習(xí)起來也會(huì)變得更加簡單、易懂。

此外，在分析RLC串并聯(lián)交流電路時(shí)，本課程目前采用的是通過三角函數(shù)來求解電路中各元件的電流、電壓等參數(shù)，以及電阻、電抗與阻抗之間的關(guān)系。而求解三角函數(shù)的過程通常是很繁瑣的。因此，在電路分析部分引入復(fù)數(shù)分析方法分析電路中的電壓、電流和阻抗等，從而能夠使學(xué)生們更好地理解各個(gè)物理量的含義，而將復(fù)雜的電路問題轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵蔚臄?shù)學(xué)問題。

2.基于OrCAD PSpice軟件，加強(qiáng)仿真實(shí)驗(yàn)與理論的結(jié)合

為了能夠更好地呈現(xiàn)電路中參數(shù)的變化對(duì)電路狀態(tài)的影響，在電路與器件的理論教學(xué)過程中，可以把理論知識(shí)貫穿到整個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)中，把實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)有效結(jié)合。比如，可以先講理論，再用實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證;或者先用仿真教學(xué)看到問題，然后帶著問題去用理論知識(shí)解答，最后再回到實(shí)驗(yàn)中獲得最直觀的理解和體驗(yàn)。目前，國內(nèi)外較為流行的用于電路與器件的分析和設(shè)計(jì)的軟件有：MATLAB、OrCAD PSpice、Multisim、Protel、System View等。其中，MATLAB、OrCAD PSpice由于其功能齊全、操作方便等突出優(yōu)點(diǎn)，在教學(xué)過程中使用最為廣泛。而相比較MATLAB而言，OrCAD PSpice仿真軟件具有圖形界面更友好的特點(diǎn)，其主要是采用在仿真軟件中畫出電路原理圖，從而進(jìn)行仿真模擬，計(jì)算出電路中所涉及的各類型參數(shù)，學(xué)生無需掌握計(jì)算機(jī)編程知識(shí)，只需要能在計(jì)算機(jī)上畫出電路圖即可進(jìn)行電路分析。這對(duì)于低年級(jí)還沒有學(xué)習(xí)MATLAB相關(guān)編程課程的學(xué)生而言，無疑是更好的選擇。同時(shí)，PSpice能夠更加突出電路分析的基本概念和分析方法，使學(xué)生初步建立起計(jì)算機(jī)輔助分析電路的基本概念。通過仿真實(shí)驗(yàn)和理論教學(xué)相結(jié)合的方式，也將有利于培養(yǎng)學(xué)生的電路與器件實(shí)際的分析和設(shè)計(jì)能力。

3.增設(shè)設(shè)計(jì)類作業(yè)，提升學(xué)生電路設(shè)計(jì)能力

目前，該課程的理論教學(xué)包括日常教學(xué)和課程研討兩部分，其中日常教學(xué)主要負(fù)責(zé)課程知識(shí)的學(xué)習(xí)，而研討課主要完成近期學(xué)習(xí)內(nèi)容的回顧及習(xí)題練習(xí)。而目前來講，研討課的習(xí)題練習(xí)更多的是給出電路及一些必要的已知條件，分析電路的性能，這種方式是掌握基本知識(shí)必須進(jìn)行的分析驗(yàn)證過程，同時(shí)，也是鞏固所學(xué)知識(shí)的一種很好的方式。但對(duì)于學(xué)生而言，不僅會(huì)分析電路，還要會(huì)設(shè)計(jì)電路。因此，在研討課的教學(xué)過程中，可以根據(jù)實(shí)際的教學(xué)情況，在課程的“電路分析基礎(chǔ)”部分和“模擬電子線路基礎(chǔ)”部分各準(zhǔn)備2—3項(xiàng)綜合性較強(qiáng)，具有一定的靈活性的設(shè)計(jì)類作業(yè)，而學(xué)生們可以通過組隊(duì)的形式，以組為單位來完成該設(shè)計(jì)作業(yè)。在作業(yè)提交時(shí)，由各組同學(xué)先匯報(bào)設(shè)計(jì)思路，說明電路的組成等，其他同學(xué)可以自由提問、探討設(shè)計(jì)的合理性，最后進(jìn)行作品的演示，從而提升學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力和課堂參與主動(dòng)性，調(diào)動(dòng)學(xué)生們的積極性。

（二）教學(xué)方式的改革

近些年，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，以及高等學(xué)校教育教學(xué)改革的推進(jìn)，很多學(xué)校開始嘗試由傳統(tǒng)的線下教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上教學(xué)、以及線上線下混合式教學(xué)。但目前來講，筆者認(rèn)為線下教學(xué)由于學(xué)生與老師可以近距離的互動(dòng)，同時(shí)，教室的環(huán)境更能營造一個(gè)良好的學(xué)習(xí)氛圍，因此，有其不可替代性。但同時(shí)，線上的跨越時(shí)間和空間的線上互動(dòng)也是值得我們借鑒的。目前，對(duì)于電路與器件課程的理論教學(xué)仍然以教師講解為主。為此，可以充分利用雨課堂，麥可思助教系統(tǒng)等手機(jī)終端實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生之間的互動(dòng)，將課堂上學(xué)生單純的被動(dòng)式接收知識(shí)的方式轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生參與、老師與學(xué)生互動(dòng)學(xué)習(xí)的方式，從而有效地提高學(xué)生的課堂參與度，解決課堂教學(xué)中教學(xué)方式單一而枯燥乏味的問題。比如，可以通過預(yù)先設(shè)置一些與課程相關(guān)的話題或問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)問題的討論，從而最大限度地激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，形成良好的師生互動(dòng)氛圍。不僅如此，還可以利用終端軟件對(duì)學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)等相關(guān)過程的監(jiān)控，統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，從而反過來對(duì)教師的教學(xué)安排進(jìn)行調(diào)整。另外，研討課可以由之前老師講解為主轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生獨(dú)立完成為主。具體可以讓學(xué)生們先做習(xí)題練習(xí)，然后選擇部分同學(xué)上講臺(tái)來講解自己的解題思路及過程，最后老師再做點(diǎn)評(píng)。這樣可以清楚地知道學(xué)生們的知識(shí)短板，從而更有針對(duì)性地對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行鞏固;同時(shí)，還可以有效地督促學(xué)生們投入到課堂的研討中來，鍛煉學(xué)生們的口頭表達(dá)能力。

三、結(jié)語

本論文針對(duì)“電路與器件”課程目前在理論教學(xué)過程中存在的不足，分別從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等方面提出了教學(xué)改革的初步探索。將仿真軟件OrCAD PSpice運(yùn)用于電路與器件課程的理論教學(xué)中，讓學(xué)生在理論課堂教學(xué)中能夠觀察到電路運(yùn)行狀況，增加對(duì)教師講解的內(nèi)容非常直觀地理解，并通過增設(shè)設(shè)計(jì)類作業(yè)，提高學(xué)生們電路設(shè)計(jì)能力。同時(shí)通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和改革教學(xué)方式，提升學(xué)生的課堂參與主動(dòng)性以及學(xué)習(xí)興趣，從而扎實(shí)地學(xué)好本門課程，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李國權(quán)，徐勇軍.中美合作辦學(xué)項(xiàng)目教學(xué)問題分析與對(duì)策.課程教育研究，2019（05）：24.

[2]戚飛，周前能，張麗，等.中外合作辦學(xué)模式下電子電路基礎(chǔ)課程教學(xué)改革探索.教育現(xiàn)代化，2018，005（049）：75-77.

[3]陳健，劉雪芳，王平.電路分析基礎(chǔ)與模擬電子線路基礎(chǔ)貫通教學(xué).教育教學(xué)論壇，2019（34）：194-195.

[4]張偉志，譚震宇.PSpice在《電路》課教學(xué)改革中的應(yīng)用.全國高等學(xué)校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)改革研討會(huì)，2009：277-280.

基金項(xiàng)目：該論文受2019年重慶郵電大學(xué)國際化教育研究項(xiàng)目（GJJY19-2-13）;2019年重慶市高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（193108）;2019年重慶郵電大學(xué)教育教學(xué)改革項(xiàng)目（XJG19207）;2019年重慶郵電大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)“重慶市大數(shù)據(jù)智能化類特色專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目”資助

作者簡介：晏中華（1987—?），男，漢族，重慶墊江人，博士，講師，主要從事電子信息技術(shù)相關(guān)工作。