劉慶雪?公茂法?劉寧?于昊昱

摘要：“電路”是電氣信息類專業(yè)非常重要的專業(yè)基礎課，因此該課程教學在學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)和素質培養(yǎng)中發(fā)揮著至關重要的作用，其教學質量的高低直接影響電類專業(yè)學生整體素質的培養(yǎng)和提高。為滿足日益發(fā)展的現代社會需求，對“電路”課程的理論教學和實驗教學等方面進行了改革，特別是教學方法和教學手段進行了大膽嘗試和實踐。實踐證明這有效地改善了教學效果和教學質量。

關鍵詞：電路；仿真實驗；引導式教學法

作者簡介：劉慶雪（1980-），男，山東鄒城人，山東科技大學信息與電氣工程學院，講師；公茂法（1959-），男，山東臨沂人，山東科技大學信息與電氣工程學院，教授。（山東 青島 266590）

基金項目：本文系山東省高等學校電氣工程及其自動化特色專業(yè)階段性研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）07-0068-02

“電路”課程是電氣工程及其自動化、自動化、通信工程、電子信息工程、生物醫(yī)學工程等電氣信息類專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎課，在整個本科教學過程中，起著承前啟后的重要作用。本課程內容抽象，理論較多，系統(tǒng)性、邏輯性強。因此，“電路”的學習對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、動手能力以及分析問題解決問題的能力，有著舉足輕重的作用。

“電路”課程要求學生掌握電路的基本概念、一般電路分析理論和電路分析方法，掌握實驗的基本操作規(guī)程和方法，為電類專業(yè)后續(xù)課程的學習打下堅實基礎，[1，2]這也是電類專業(yè)人才培養(yǎng)所具備的基本知識和基本技能。

由于“電路”概念多、定理復雜、內容抽象，定理等概念的理論推導過程設計到“高等數學”、“大學物理”、“復變函數”等知識點，對于沒有任何專業(yè)背景的大一大二學生而言，要想學好該課程比較困難。山東科技大學信息與電氣工程學院的“電路”課程教研組教師年齡結構和學緣結構合理，其中有多位教師有多年電路教研經驗，在教學內容、教學手段、教學方法、實驗教學幾個方面進行了全面的研究和探索，也取得了一系列成果。

一、教學內容的改革

“電路”課程具有很強的理論性，又有較強的工程實踐性，因此，如何讓學生在學好基礎理論的同時又能了解和掌握所涉及的相關實踐知識，是當前該教學改革所面臨的主要問題。課程組教師通過近年的探索和實踐，在以下方面作了改進和探索，并取得了較理想的教學效果。

在確?；纠碚摵投ɡ淼那疤嵯?，摒棄一些技巧性過重且與實際脫鉤的內容，加強學生實踐環(huán)節(jié)和解決實際問題能力的培養(yǎng)，確立了“電阻電路分析與動態(tài)電路分析并重；時域分析與相量分析及s域分析并重；直流分析與交流分析并重；方程分析與計算機輔助分析并重；解析方法與仿真方法并重”的新課程體系。通過優(yōu)化課程內容，引入計算機輔助分析的新內容和計算機仿真、網絡教學、多媒體教學等先進手段，基本滿足了教學需要，并發(fā)表了多篇教學論文，獲得多項教學獎。

二、教學方法的改革

我國傳統(tǒng)的教學模式是“填壓式”的，這是在一定歷史條件下中國特定的教學模式的產物，在中國傳統(tǒng)應試教育背景下，有它特定的積極作用。但在科學技術發(fā)展日新月異的今天，這種傳統(tǒng)的教學模式已經失去了它昔日的光彩，不能滿足現代社會經濟發(fā)展的需要。并且，這種“填壓式”的教學模式往往會使得課堂氣氛異常壓抑和沉悶，以至于使得學生產生消極學習甚至厭學的情緒，這嚴重影響了學生學習的積極性。

電路教研組教師在教學中發(fā)現，由于“電路”課程理論性比較強，涉及數學知識比較多，學生學習起來比較吃力。針對這種情況，教研組成員積極改進傳統(tǒng)教學方法，重在培養(yǎng)學生學習興趣，引導學生主動學習，增加學生獨立思考的時間和機會等幾個方面，具體體現在以下幾個方面：

1.采用引導式教學法

教師在上課時主動引導學生對課程相關內容和問題進行思考和討論，這樣既活躍了課堂氣氛，也調動了學生學習的積極性，并且有效地培養(yǎng)了學生的思維、創(chuàng)新能力。當然，學生是否按照教師事先準備的思路去積極思考，關鍵在于所引導內容和問題的趣味性和吸引力，在于所提出的問題是否與所要引出的問題具有很大的關聯(lián)性。因此，教師在授課前應根據所要講授的知識點以及學生對相關知識的掌握情況，仔細設計本堂課的具體內容，包括板書、教案準備、知識引入、課堂提問、課后作業(yè)等。比如，在講授電路定理中的戴維南定理這一節(jié)內容時，可以列舉學生日常生活中MP3的例子，對耳機來說，MP3所有的其他電路部分都可以看出一個實際電壓源。然后再進一步舉例：對于所有的負載而言，負載外的所有電路部分都可以看成一個實際電壓源，直到引出本堂課所要講的戴維南定理。這樣不僅可以激發(fā)學生學習的興趣，而且讓學生明白所要學的內容在實際生產生活中的應用。[3]

2.化抽象為形象教學法

“電路”課程中的很多概念和知識點比較抽象，不但教師很難形象地表達，而且學生也很難理解與掌握。對研究對象的有關信息進行形象化地加工，這樣貯存在大腦里的形象信息進行加工（分析、比較、整合、轉化等），從而從形象上認識和把握研究對象的本質和規(guī)律，這樣可以達到事半功倍的效果。比如，對于二階電路問題，如果花大量時間講解怎樣求解二階微分方程，學生會感到非?？菰?，而且學完之后依然沒有一個感性和具體的認識。在對待二階電路問題時，首先要向學生講明白，分析任何電路包括二階電路，最根本的方法就是對電路進行列方程，然后求解方程。由于二階電路的特殊性，描述電路的方程為二階微分方程，至于如何求解二階微分方程不是“電路”課程學習的重點，因此，只對二階微分方程的求解結果進行簡單的分析和總結就可以了。最后可以舉例汽車的減振系統(tǒng)和天平測量時的振蕩等與實際生活密切相關的例子來說明二階系統(tǒng)振蕩的意義，這樣，更容易使得學生對所學的抽象問題進行深刻理解，而且可以激發(fā)學生學習的積極性。

3.歸納總結式教學法

由于“電路”課程本身的特點，電路分析的方法特別多，這些分析方法既有聯(lián)系又有區(qū)別，學生學起來吃力且不容易掌握和運用。這就要求教師在電路教學的整個過程中，經常歸納總結，并且多做多講習題，以達到讓學生徹底掌握知識的教學目的，才能使得學生真正弄清幾種分析方法之間的內在聯(lián)系和本質區(qū)別。而且“電路”是一門系統(tǒng)性很強的課程，每個章節(jié)的內容是緊密相關的，只有教師及時歸納和總結，學生才能理順整個課程體系的來龍去脈。例如：在講授線性電路的復頻域分析法時，可以通過簡單的典型一階電路和二階電路，分別用時域分析法、相量法和拉普拉斯變換法進行分析求解，這樣可以給學生以切身感受，真正體會到這三種電路分析法各自的優(yōu)缺點，然后教師再加以總結，學生就可以有比較的理解記憶和掌握。對于簡單的一階動態(tài)電路，用經典的時域分析法求解比較簡單；而對于復雜的高階動態(tài)電路，拉氏變換法是最好的分析方法，相量法是分析正弦穩(wěn)態(tài)電路最有效的分析方法。

三、教學手段的改革

在“電路”教學中，教學手段的好壞是保證教學質量的關鍵因素。近些年學校采取多樣化的教學手段，其中多媒體的應用是最主要的改革內容。對于課程中的重點和難點，采取課堂現場電路仿真實驗演示；對于學生平時沒有接觸的常用電路元件，盡量讓教師帶入課堂，增加學生的感性認識，以增加學生的整體印象和學生學習的積極性。

多媒體的運用使得教師在有限的時間內增大了所要講授內容的信息量，特別是由于“電路”課程本身的特點，電路圖比較多，且復雜，如果單靠教師的板書，很顯然將會占用大量課堂時間。如果采用多媒體教學，就會使得教師能夠騰出時間進行講解課程中的難點和重點。另外，多媒體是多種媒體的結合，如果運用得當就可以對學生形成多種渠道感知和學習知識的刺激，也從一定程度上調動了學生的積極性。因此多媒體的使用到大大提高了課堂教學的效率，調動了學生學習的積極性，在有限的時間內拓展了學生的知識面和信息量，把抽象的難以理解的知識點轉化成形象的容易理解的圖片，使得學生能夠輕松直觀地理解所學知識的內在原理，從而更好地找出其中所蘊含的規(guī)律。

四、實驗教學的改革

電路實驗是“電路”課程中至關重要的一個環(huán)節(jié)。實驗教學和課堂理論教學是相輔相成的兩個重要部分，也是學生學習電路知識的一個非常有效的教學手段，更是培養(yǎng)學生實際動手能力、實驗操作技能的渠道。電路實驗是檢驗電路理論知識的一種重要途徑，從而增加學生由理性到感性，再由感性到理性的深刻認識。電路實驗教學可以幫助學生在實際中觀察問題、分析問題和解決問題，進而培養(yǎng)學生進行理論聯(lián)系實際的思維方式。

傳統(tǒng)的電路實驗教學都是學生在實驗指導書要求下，在實驗教師的指導下按部就班地完成電路實驗項目。這種教學模式極大地限制了學生的主觀能動性的發(fā)揮，也起不到電路實驗應有的作用?！半娐贰闭n程作為電氣信息類專業(yè)學生的第一門專業(yè)基礎課，培養(yǎng)學生的基本實驗技能，幫助學生樹立理論聯(lián)系實際的思維方式無疑更為重要，因此，電路實驗的改革應該從以上幾個方面實施。

1.增加綜合性和設計性實驗項目

學院從2007年開始就著手進行實驗指導書的編制，并于2008年編制一套電路實驗指導書，并在此基礎上于2010年出版電路實訓教程一部。無論是實驗指導書還是實訓教程都重點突出了綜合性和設計性實驗項目，對一些理論性過強、與實際脫鉤的實驗項目進行了刪減，目的就是發(fā)揮學生的主觀能動性，培養(yǎng)學生獨立思考和實際動手的能力。綜合性和設計性實驗的增加對于充分調動學生的積極性、培養(yǎng)學生獨立思考意思具有一定的現實意義，也大大激發(fā)了學生的學習激情。

2.開放實驗室

學院電路實驗室隸屬于國家級電工電子中心，因此，實驗室除了承擔本學院電類專業(yè)學生的電路實驗課之外，還承擔著其他學院相關電類專業(yè)學生的相關電路實驗項目，這樣將會面臨接受大量學生進行電路實驗的問題，勢必會造成基礎較差的學生不能在課堂時間保質保量地完成實驗項目。為了幫助這部分學生能夠順利完成實驗，從2007年開始，實行電路實驗室全天開放，這極大地鼓勵了學生的學習積極性，特別是對于參加各類電子競賽和科研立項的學生，電路實驗室為這部分學生提供了一個良好的實驗平臺。

3.增加虛擬實驗

隨著計算機技術的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的以硬件為主的電路實驗發(fā)生了根本的變化。虛擬實驗不受時間和空間的限制，只要在普通的PC機上就可以完成虛擬實驗。流行的虛擬仿真軟件功能異常強大，界面逼真，模擬程度幾乎跟傳統(tǒng)的硬件實驗一模一樣，可以完成所有硬件實驗所能完成的實驗項目。另外，虛擬實驗還具備傳統(tǒng)硬件實驗所沒有的優(yōu)勢，電子元器件和實驗儀器不會損壞，也不會出現故障，避免了學生由于操作不當所造成的安全問題。

由于電路課程本身的特點，虛擬實驗還可以完成傳統(tǒng)硬件實驗不能完成的功能。比如在觀察二階電路頻率特性曲線時，傳統(tǒng)的硬件實驗，如果由于操作不規(guī)范所引起的測量誤差問題就很難繪制出頻率特性曲線，但如果利用虛擬實驗，只要參數設置得當，就能夠很順利地繪出頻率特性曲線，并且可以繪出不同參數下的頻率特性曲線，有助于幫助學生理解品質因數的大小跟頻率特性曲線形狀的關系問題。因此，虛擬實驗可以極大地提高實驗效率。

以校園網為基礎建立了虛擬實驗平臺，學生可以從校園網下載常用的虛擬仿真實驗軟件，如Pspice、Multisim等，這樣學生可以根據自己的需要，通過虛擬平臺這種開放式的教學環(huán)境自由學習。

五、結束語

從2006年至今，電路教研組對教學大綱、教材編寫、內容整合、教學方法、教學手段、實驗教學進行了一系列的改革，取得了良好的教學效果。

2007年“電路”課程被評為“山東省精品課程”，下一步準備申報國家級精品課程；2010年課題組成員編寫教材《電路實訓教程》一部，并由中國石油大學出版社出版；2011年榮獲校級教學成果二等獎；近年來學生創(chuàng)新活動中屢獲佳績，其中在國家級及省級競賽中獲得多項大獎。由于國內相當一部分工科院校特別是知名高校把“電路”作為研究生初試課程，近幾年學院學生考研率較往年有了大幅提高；學院畢業(yè)生就業(yè)率也較之過去大幅提升，其中一次性就業(yè)率各個電類專業(yè)都在90%以上。

如何對“電路”課程的教學進行有效的改革一直是電路課程教育工作者們所面臨的重大課題，需要廣大教師進行不斷努力和實踐。

參考文獻：

[1]劉慶雪，公茂法，劉寧.基于Multisim的遠程虛擬實驗研究與實踐[J].中國電力教育，2011，（33）：191-192.

[2]張偉志，譚震宇，李龍云，等.電路課程教學改革的探索[J].電氣電子教學學報，2008，（S1）：63.

[3]石彥輝，王小平，高蒙.《電路》課程教學改革探索與實踐[J].廣州輕工業(yè)，2010，（10）：164-165.

（責任編輯：宋秀麗）