謝東壘 韓素敏 李 端

河南理工大學(xué) 河南焦作 454000

電路課程是電氣信息類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是學(xué)生接觸的第一門具有工程特點(diǎn)的專業(yè)基礎(chǔ)課[1,2]。該課程重點(diǎn)研究電路的普遍規(guī)律和一般分析方法，其理論性強(qiáng)，分析方法靈活多樣，引導(dǎo)學(xué)生掌握電學(xué)科的基礎(chǔ)理論知識(shí)，在整個(gè)課程體系中起到承上啟下的關(guān)鍵性作用，其教學(xué)質(zhì)量將對(duì)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和人才培養(yǎng)質(zhì)量產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響。傳統(tǒng)的電路課程教學(xué)與考試過(guò)分強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)，脫離工程實(shí)際，而且考試形式單一，出題改卷機(jī)制不完善，電路考試內(nèi)容死板，不利于創(chuàng)新能力和工程能力、工程實(shí)踐意識(shí)的培養(yǎng)。一直以來(lái)，電路課程由授課教師自己出題，自己閱卷，誘發(fā)了部分教師教學(xué)、出卷及評(píng)分的主觀性和隨意性，阻礙了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的提高。部分學(xué)生平時(shí)不上課，考試時(shí)寄希望于教師考前復(fù)習(xí)的透題，臨考搞突擊，考后腦空空，不能真正培養(yǎng)出知識(shí)能力強(qiáng)、專業(yè)水平高的學(xué)生。面對(duì)今天的新知識(shí)、新技術(shù)、新方法、新工具，傳統(tǒng)的電路教學(xué)模式已不適應(yīng)時(shí)代的要求。筆者在繼承傳統(tǒng)考核方式的基礎(chǔ)上，增加分階段、多層次的、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的多元化的過(guò)程教學(xué)考試模式，在每個(gè)階段設(shè)計(jì)與之相關(guān)聯(lián)的小工程應(yīng)用項(xiàng)目、仿真項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生自由結(jié)合、自主設(shè)計(jì)。為了能夠合理、公正地對(duì)任課教師的教學(xué)成果及學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，建立起科學(xué)、規(guī)范的試題庫(kù)資源與評(píng)價(jià)體系，進(jìn)而全面提升教學(xué)質(zhì)量，在保證學(xué)生理論基礎(chǔ)扎實(shí)的前提下，提升學(xué)生的工程意識(shí)與實(shí)踐能力，提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和能力。

1 建立多元化的教學(xué)內(nèi)容

1.1 引入基于建構(gòu)主義的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是一種建立在建構(gòu)主義理論基礎(chǔ)上的教學(xué)方法，以學(xué)生為中心，教師在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中起組織和指導(dǎo)的作用，利用情境、協(xié)作、會(huì)話等學(xué)習(xí)環(huán)境要素充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)新精神，最終達(dá)到使學(xué)生有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)所學(xué)知識(shí)的意義建構(gòu)的目的[3-5]?；诮?gòu)主義的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法是把整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程分解為一個(gè)個(gè)具體的工程或事件，設(shè)計(jì)出一個(gè)個(gè)項(xiàng)目教學(xué)方案，按執(zhí)行過(guò)程設(shè)計(jì)教學(xué)思路，開(kāi)展教學(xué)行為，不僅使學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)理論知識(shí)和操作技能，更重要的是培養(yǎng)其應(yīng)用方法的能力、接納新知識(shí)的學(xué)習(xí)能力以及與人協(xié)作和進(jìn)行項(xiàng)目動(dòng)作的社會(huì)能力等，激發(fā)學(xué)習(xí)積極性和實(shí)驗(yàn)過(guò)程的活力。

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法能更加充分地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望，促使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生的工程思維能力、實(shí)踐動(dòng)手能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)中，項(xiàng)目是整個(gè)過(guò)程的關(guān)鍵。應(yīng)緊扣教學(xué)內(nèi)容，以能力培養(yǎng)為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合重要理論的實(shí)際應(yīng)用，擬定切實(shí)可行的項(xiàng)目，也可以虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如簡(jiǎn)易電容降壓式電源和自動(dòng)定時(shí)汽車閃光燈、基于電橋電路的溫度計(jì)設(shè)計(jì)等。教師可在理論學(xué)習(xí)之前布置項(xiàng)目，也可在學(xué)習(xí)過(guò)程中適時(shí)點(diǎn)撥提醒。學(xué)生首先進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，然后設(shè)計(jì)仿真并焊接成品，最終通過(guò)實(shí)物答辯的形式進(jìn)行驗(yàn)收。通過(guò)工程項(xiàng)目與小制作，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，做到學(xué)以致用，激發(fā)學(xué)生潛力，提高他們的工程能力和創(chuàng)新能力。

1.2 改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?/h3>

電路實(shí)驗(yàn)大部分繼承了傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。雖然有必要通過(guò)動(dòng)手驗(yàn)證加深理解和應(yīng)用最為基本的理論，但是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)比例過(guò)大不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。雖然實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃中列出了綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)以及虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，但是由于缺乏監(jiān)管機(jī)制，最終只是徒有虛名。因此，本文提出實(shí)驗(yàn)教學(xué)不再遵循教師實(shí)驗(yàn)布置—實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備—實(shí)驗(yàn)講解，學(xué)生機(jī)械操作—實(shí)驗(yàn)報(bào)告的模式，而是教師在理論課堂上提前布置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、思路等，即采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)；也可以將現(xiàn)有的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整合，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)方案，驗(yàn)證定律，如可將基爾霍夫定理、疊加定律、戴維南定理整合為直流線性網(wǎng)絡(luò)的研究，從而節(jié)省時(shí)間，增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和自我成就感。

1.3 增加仿真項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)和仿真的思想

隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，新電路、新器件不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室條件已無(wú)法滿足要求。對(duì)一些比較特殊的不適合做實(shí)物實(shí)驗(yàn)或?qū)嵨飳?shí)驗(yàn)效果不理想的可考慮仿真實(shí)驗(yàn)，如三相電路、二階電路分析、濾波特性研究等，一定程度上可提高電路課程的教學(xué)效果。同時(shí)在當(dāng)今形勢(shì)下，掌握軟件使用也是學(xué)生應(yīng)當(dāng)具備的能力之一，引入Multisim和Matlab兩個(gè)常用軟件，進(jìn)一步提高電路課程的教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生對(duì)電路理論的理解與認(rèn)識(shí)，而且可以提高學(xué)生使用先進(jìn)仿真軟件的工程能力。利用軟件進(jìn)行電路仿真分析與設(shè)計(jì)可以省去價(jià)格高昂的電子元器件和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的費(fèi)用，還可以搭建一些實(shí)驗(yàn)室難以完成的電路，而且還可以完成各種電路設(shè)計(jì)、性能分析和有關(guān)參數(shù)的測(cè)試等大量工作，提高學(xué)生綜合分析、設(shè)計(jì)電路的能力。

1.3.1 Matlab在電路教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)例

在電路分析與實(shí)際工程中，常常要關(guān)注電路的頻率特性，這一部分內(nèi)容在教學(xué)過(guò)程中也是比較難教、難懂的知識(shí)點(diǎn)。借助Matlab軟件可以很簡(jiǎn)單、很直觀地得到電路的頻率特性。以RLC串聯(lián)電路為例(如圖1所示)，分析網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的頻率特性，如端電流與端電源之間隨頻率變化而變化的關(guān)系特性。

圖1

利用Matlab軟件編寫程序，利用其提供的abs和angle函數(shù)可以直接計(jì)算幅頻響應(yīng)與相頻響應(yīng)，利用subplot函數(shù)得到相應(yīng)的響應(yīng)曲線(如圖2、圖3所示)，從而可以非常清楚地得到此電路的頻率特性。改變電路參數(shù)，如改變電阻R，只需要在程序中改變其值就可以方便地得到不同電阻值下的頻率響應(yīng)曲線，讓學(xué)生直觀地領(lǐng)悟到電阻R對(duì)頻率特性的影響。

圖2 幅度特性曲線

圖3 相頻特性曲線

1.3.2 Multisim在電路課程中的應(yīng)用實(shí)例

三相電路是日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的電路系統(tǒng)，因此三相電路的學(xué)習(xí)是電路課程的重要內(nèi)容。由于三相電路的電壓一般比較高，在進(jìn)行三相電路實(shí)驗(yàn)時(shí)危險(xiǎn)性比較大，有些實(shí)驗(yàn)很難在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上完成，而利用Multisim進(jìn)行仿真可以有效解決這個(gè)難題。在三相系統(tǒng)中，短路故障最多，而且會(huì)使電路系統(tǒng)發(fā)生復(fù)雜的暫態(tài)現(xiàn)象，這些現(xiàn)象在一般的實(shí)驗(yàn)課程中無(wú)法實(shí)現(xiàn)，利用Multisim強(qiáng)大的元器件庫(kù)可以仿真多種故障現(xiàn)象，而且可以清楚地觀察到故障發(fā)生前后電路電壓和電流的變化情況。利用Multisim搭建三相仿真電路圖如圖4所示。以A相直接接地短路為例，在某一時(shí)刻按下開(kāi)關(guān)，發(fā)生A相接地短路故障，通過(guò)示波器觀察故障前后輸出波形和電壓的變化(如圖5所示)，可以發(fā)現(xiàn)A相電壓發(fā)生抖動(dòng)后趨于0，B，C兩相電壓發(fā)生抖動(dòng)后數(shù)值變大。再在某一時(shí)刻斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，故障排除，電壓恢復(fù)正常。

圖4 三相仿真電路

圖5 A相短路的各相電壓波形

2 創(chuàng)建科學(xué)、完善的試題庫(kù)

通過(guò)搜集、整理不同高校相同專業(yè)的歷史題庫(kù)和命題，結(jié)合自身學(xué)校、專業(yè)的特色，建立專業(yè)的、標(biāo)準(zhǔn)化的、質(zhì)量高的題庫(kù)并制定統(tǒng)一的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，從而提高試題的區(qū)分度、效度和信度。在建立試題庫(kù)的過(guò)程中，命題既注重考查學(xué)生對(duì)基本理論、基本方法、基本技能的掌握，還要考查學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力以及學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。試題庫(kù)為教學(xué)效果的測(cè)度提供更為科學(xué)合理的標(biāo)準(zhǔn)，有利于提高教與學(xué)的質(zhì)量和教育產(chǎn)品的綜合素質(zhì)。我校電氣學(xué)院建立的試題庫(kù)界面與后臺(tái)管理如圖6、圖7所示，教師可以很方便地按照知識(shí)點(diǎn)、章節(jié)、難易程度等更新、管理試題庫(kù)，并且利用試題庫(kù)隨機(jī)生成考試試卷。學(xué)生可以在線進(jìn)行試題的下載，意見(jiàn)的反饋等，及時(shí)與教師進(jìn)行溝通交流。

圖6 試題庫(kù)界面

圖7 后臺(tái)管理

3 建立公平公正的評(píng)價(jià)機(jī)制和健全的閱卷方式

多元化過(guò)程考核的重點(diǎn)內(nèi)容是各類項(xiàng)目的考核評(píng)價(jià)機(jī)制、項(xiàng)目和閉卷考試的比例分配、閉卷的統(tǒng)一閱卷問(wèn)題。

工程應(yīng)用項(xiàng)目、仿真項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目采用不同的驗(yàn)收考核方式，如實(shí)物演示、仿真演示、PPT報(bào)告等形式，區(qū)分不同的等級(jí)。比例分配的原則是著重考查學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、工程分析能力和創(chuàng)新能力，適當(dāng)降低閉卷考試的比重。統(tǒng)一組織、集體密封閉卷，流水作業(yè)，保證試卷評(píng)分的公正性。成績(jī)確定后及時(shí)上報(bào)，以提高評(píng)定成績(jī)的可信度，避免個(gè)別教師在評(píng)卷過(guò)程中徇私情和個(gè)別學(xué)生在閱卷環(huán)節(jié)中的僥幸心理。

4 結(jié)束語(yǔ)

建立多元化過(guò)程的電路教學(xué)考試模式，全面提升教學(xué)質(zhì)量，在保障學(xué)生理論基礎(chǔ)扎實(shí)的前提下，提升學(xué)生的工程意識(shí)與實(shí)踐能力，提高自身專業(yè)素質(zhì)和能力。有效控制考試中的人為因素，最大限度地排除考試的主觀隨意性和試題的預(yù)測(cè)性，切實(shí)轉(zhuǎn)變教風(fēng)，轉(zhuǎn)變學(xué)風(fēng)。改變傳統(tǒng)的閱卷方式和評(píng)價(jià)手段，加強(qiáng)閱卷管理，保證試卷評(píng)分的公正性，杜絕“人情分”，保證評(píng)價(jià)的公正性，提高學(xué)生的實(shí)踐能力、分析能力、綜合能力、應(yīng)變能力、交流能力、合作能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

[1]于歆杰.專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)內(nèi)容的選材與創(chuàng)新[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2006(3):1-5.

[2]周悅.電路課程考試改革及效果分析[J].沈陽(yáng)建筑大學(xué)學(xué)報(bào):社會(huì)科學(xué)版,2009(3):379-381.

[3]王欣,張毅.基于“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的新型教學(xué)模式研究[J].東北電力大學(xué)學(xué)報(bào),2012(2):108-111.

[4]吳亞峰,蘇亞光.項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法在計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用[J].高師理科學(xué)刊,2009,29(2):59.

[5]李愛(ài)軍.“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法在C語(yǔ)言教學(xué)中的應(yīng)用[J].辦公自動(dòng)化,2010(18):55-57.

[6]謝東壘,張偉,韓素敏.Matlab在電路教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備,2011(13):97-98.