應用型本科高校電路課程教學改革探索與實踐

關鍵詞：電氣工程及其自動化；電路；OBE理念；教學改革；仿真軟件

文章編號：1671-489X（2025）10-0073-05

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.10.073

0 引言

2017年，《國務院關于印發國家教育事業發展“十三五”規劃的通知》發布，明確提出：推動具備條件的普通本科高校向應用型轉變[1]。同年，山西省應用型高等學校聯盟成立，成為首批應用型試點高校之一。該聯盟的成立有利于激發應用型高校創新活力，增強應用型高校轉型動力。2023年，順利通過教育部普通高等學校本科教學工作合格評估，接下來將朝著工程教育專業認證、碩士學位授予單位申報等新的任務奮勇前行，這就對課程教學提出更新、更高、更全面的要求。

1電路課程教學現狀

電路課程是電氣工程及其自動化專業的專業基礎課，也是專業核心課，是學科基礎課和專業課的橋梁，對于培養學生電路分析、計算、實踐的專業素養和綜合能力具有至關重要的作用。但是當前電路課程教學中存在一系列問題，亟待進行教學改革。

1.1教師主導過強，學生參與不夠

教師拘泥于傳統教學理念，“滿堂灌”“一言堂”，采用課件、板書等教學手段，教學過程以教師為中心，學生處于被動接受的地位[2]，參與度不高，缺乏互動和反饋，課程教學對學生吸引力不夠。

1.2內容局限于理論，缺乏與實踐的結合

課程教學學時少，內容多，重難點不突出，教師未能結合不同教材的異同對學生進行指導，未能把生活、實踐或者科研中的實例融入教學內容，教學內容顯得單薄，缺乏吸引力[3]。學生學習目的不明確，積極性不高。

1.3實驗學時較少，輕視實踐能力培養

課程理論教學多，實踐操作少，學生學習枯燥，不利于知識的掌握，容易對學習失去興趣；理論與實踐脫節，缺乏實踐機會，學生無法掌握實踐技能，導致培養的人才創新性不足、個性化不強、專業能力較差[4]。

2教學改革探索與實踐

以立德樹人為根本，以學生全面發展為中心，按照學院特色鮮明高水平應用型本科高校建設相關要求，踐行OBE理念，改進教學思路，充實教學內容，豐富教學手段，支撐電氣工程及其自動化專業本科人才培養。

2.1問題驅動教學，培養思維能力，增強學習效果

基于問題驅動的教學思路，以發現“問”題、“解”決問題、“歸”納知識、“擴”展學習、“練”習掌握的“問、解、歸、擴、練”為主要教學環節組織實施教學，如圖1所示。

2.1.1 發現問題

課前或者上課前段，針對本節重、難點教學內容，通過網絡學習平臺發布習題、背景資料、視頻等，在學生完成習題解答、資料閱讀、視頻觀看后，引導他們發現問題，引發好奇與思考。

2.1.2 解決問題

課中，教師引導，學生獨自或者分組通過公式推導或者仿真等方式對之前的問題進行分析、求解、驗證，全程自主動腦、動手解決問題。對于個別完成較快的學生，可以將問題難度提升，引導其完成進階任務。

2.1.3 歸納知識

課中，通過隨堂測驗、討論、個別提問等方式，引導學生將之前解決問題的方法、步驟、結果進行歸納小結，形成知識點或者分析求解電路的思路、方法。以關鍵字、表格、圖形等形式強調相關內容，便于學生理解掌握。

2.1.4擴展學習

課中，通過圖片、視頻、網頁、論文等，或者課后通過網絡學習平臺上傳擴展知識，將所學內容與思政元素聯系、與工程實踐聯系、與本專業前修或后修課程聯系、與跨專業相關知識聯系，讓學生進行擴展學習。

2.1.5 練習掌握

上課后段，通過網絡學習平臺發布隨堂測驗，或者課后發布平時作業、期中測驗等，考查學生對知識的掌握情況。讓學生完成后實時或盡快反饋存在的問題，引導他們對知識進行鞏固、反思、總結。

各個教學環節之間的關系獨立且關聯。針對不同教學內容，可選擇合適的教學環節，如某小節無擴展學習，可省去；個別教學環節可重復多次，如在解決問題、練習掌握過程中發現其他問題，可整理后繼續解決問題、歸納知識。基于問題驅動的教學思路，以“問、解、歸、擴、練”為主要教學環節組織實施教學，旨在激發學生思考，激勵學生主動學習，提升學習自信，增強學習效果。

2.2多元內容融入，明確學習目的，加深知識理解

依據人才培養方案、教學大綱，考慮前修、后修課程的聯系，實驗室條件等因素，選擇、確定理論和實驗內容，如圖2所示（圖中方框加粗部分包含實驗）。結合課程實際，梳理教學內容，挖掘13個思政元素、22個工程實踐實例、16個本專業相關知識、3個跨專業相關知識，融入教學過程。部分教學內容梳理如下。

2.2.1挖掘疊加定理的思政元素

如疊加定理及相關學習內容的思想，針對線性電路可將復雜信號用多個簡單信號的加權和表示，從而簡化復雜問題的分析。可以引導學生運用類似的思想將生活中遇到的復雜問題分解為多個簡單問題分別加以解決。這樣可以鼓勵學生建立自信，幫助學生學會面對挫折并克服困難。

2.2.2挖掘一階電路全響應的工程實踐實例

電氣設備，尤其是大容量設備，如圖3所示某型礦用隔爆兼本質安全型變頻器，要求“斷電十五分鐘后開蓋”，是因為其內部可能存留大量的電荷，需要一段時間才能消散，與一階電路換路后，需經一段時間才能達到新的穩定狀態近似。另外，提醒學生在工作中要遵守規章制度，注意安全。

2.2.3挖掘網絡函數的本專業相關知識

在電路理論中，網絡函數被定義為線性時不變電路在單一激勵下零狀態響應的象函數與激勵象函數之比，反映了電路在特定激勵下的響應。在后續課程自動控制原理、信號分析與處理中，網絡函數可以用來評估控制系統的性能，揭示信號在傳輸過程中的衰減、延遲等特性。

2.2.4挖掘諧振的跨專業相關知識

諧振與物理學中共振表述的現象一致，當驅動力頻率和系統固有頻率相等時，系統受迫振動的振幅最大。在通信工程領域，諧振電路能夠選擇性地放大或者傳輸特定頻率的信號，同時抑制其他頻率的信號。其中，收音機就是一個經典實例，通過改變收音機的諧振頻率與某電臺頻率一致時，即可收到對應的電臺播出的節目。

深度挖掘教學內容中的思政元素、實踐實例、本專業相關知識、跨專業相關知識，注重教學內容與其聯系，堅持正確的政治方向和價值導向，有助于學生明確學習目的，更有針對性地進行學習，提升學習積極性，更好地構建所學內容的知識體系，理解、掌握所學理論知識及其應用，全面學習、全面發展。

2.3仿真軟件輔助，提升學習興趣，增長實踐技能

引入電路仿真軟件輔助教學，制作基爾霍夫定律、疊加定理、戴維南定理、一階電路的時域分析等20多個仿真實例，對理論知識進行仿真推導或者驗證，弱化公式推導，引導學生學習、熟悉仿真軟件的操作和使用。

以戴維南定理仿真推導、驗證為例，說明電路仿真軟件輔助教學的應用。戴維南定理可以簡單表述為：一個有源線性一端口，對外電路來說，可以等效為電壓源和電阻的串聯組合。運用戴維南定理分析計算電路的過程較多、相對復雜，需要計算電路開路電壓、電路中有源部分置零后的等效電阻，再對組合后的等效電路進行分析計算，學生不易理解、掌握。

利用電路仿真軟件對電路進行仿真，如圖4所示，修改電阻R5參數，該支路電流隨之發生變化。

運用戴維南定理分析計算電路，去掉R5支路，用萬用表測量開路電壓，如圖5所示，測得開路電壓為6V。

電路中有源部分置零后，用萬用表測量等效電阻，如圖6所示，測得等效電阻為 6Ω 。

將電路用戴維南定理進行等效，電壓源電壓等于開路電壓6V，電阻等于等效電阻 6Ω 。最后將去掉的R5支路接回，與原電路進行對比，如圖7所示。同時修改電阻R5、R7參數，可以發現，支路電流相同，從而證明運用戴維南定理可以將有源線性一端口等效為電壓源和電阻的串聯組合。

電路仿真軟件的使用有助于學生更形象地理解、掌握知識，激發學習興趣。學生對電路仿真軟件的操作、使用，可以自主設計、解決電路問題，掌握實踐技能，提高解決實際問題的能力，為未來的學習和工作打下基礎。

2.4多元、全過程評定

通過平時作業、期中測驗、課堂表現、實驗和課程結課考核等五個環節考查學生的知識掌握程度、實踐能力水平，各環節對課程教學目標達成貢獻率和評定方式如表1所示。電路課程理論教學56學時，每周4學時，14周完成教學。每 2～3 周發布平時作業，期中測驗考查學生對前一階段所學知識的掌握情況；隨堂測驗實時考查學生對本節所學知識的掌握情況；實驗教學8學時，4個實驗，每個實驗2學時，全方面考查學生知識應用能力、實驗操作能力等；課程結課考核考查學生對所學知識的掌握程度和運用能力，形成多元、全過程課程評定模式。

3教學改革效果評價

按照以上教學改革思路，2023年秋季學期，兩位教師對2022級電氣工程及其自動化專業本科生開展電路課程教學。課程結束前，采用匿名的方式向197名學生發放課程滿意度調查問卷，收回有效問卷167份。調查結果顯示，107名學生 （64.07% ）對教師的專業水平、教學方式非常滿意，51名學生（ 30.54% ）對教師的專業水平、教學方式滿意；85名學生（ 50.90% ）認為教學內容安排非常合理，69名學生（41. 32% ）認為教學內容安排合理。

學期結束前，校教學質量評估建設部向學生、同行教師開展教學質量評價。評價結果顯示，182名學生給兩位教師執教課程評分的平均得分為91.10分，高于全系課程得分（88.32分），稍低于全校課程得分（91.27分）；同行教師評價共23次，給出兩位教師執教課程評分的平均得分為87.50分，高于全系課程得分（87.05分），接近全校課程得分（88.86分）。

4結束語

圍繞電路基本概念、基本原理、分析方法等主要教學內容，基于問題驅動的教學設計思路，以“問、解、歸、擴、練”為主要教學環節組織實施教學；對教學內容進行重組，弱化公式推導，與思政元素、工程實踐案例、本專業相關知識等聯系；引入電路仿真軟件，對理論知識進行仿真推導或者驗證，旨在引導學生筑牢電路分析理論基礎，形成電路分析思維意識，提高電路分析計算能力，提升綜合素質。

在未來的工作中希望能通過調整課程內容與教學目標、更新教學方法與手段、強化實踐教學環節、建立有效的評價體系以及注重課程與行業的對接等措施，有效地推進電路課程教學改革與實踐，進一步提高教學質量，以培養出更多具有創新能力和實踐能力的優秀人才。

5 參考文獻

[1］國務院關于印發國家教育事業發展“十三五”規劃的通知[A/OL].（2017-01-19）[2024-10-23].https：//www.gov.cn/zhengce/content/2017-01/19/content_5161341.htm.

[2]石昊，王棟，余劍，等．基于項目的自主探究式教學模式研究與實踐[J].電氣電子教學學報，2023，45（6）：218-223.

[3]余群，李麗．《電路》課堂教學方法的整合與創新［J].輕工科技，2019，35（4）：187-189.

[4］張曉明，張自雷，楊培宏，等．基于OBE理念的高校人才培養模式改革研究［J].成才之路，2024（1）：5-8.