李杏梅　陳亮　劉袁媛

摘 ? ?要：目前國家提出以市場需求為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)要求，要進(jìn)一步提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、自主探究、自主創(chuàng)造能力。文章從“電路分析基礎(chǔ)”教學(xué)現(xiàn)狀出發(fā)，對電路分析基礎(chǔ)教學(xué)方法與實(shí)驗(yàn)改革兩個(gè)方面進(jìn)行了探索，提出以問題引導(dǎo)為主，其他編程工具為輔的教學(xué)新方法;建議將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)換成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到深度預(yù)習(xí)的效果，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室外充分明白實(shí)驗(yàn)電路原理，在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后可以快速而準(zhǔn)確地完成實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：電路分析基礎(chǔ);高校;教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1002-4107（2019）11-0022-03

我國高等教育人才培養(yǎng)目標(biāo)多數(shù)為培養(yǎng)學(xué)術(shù)型人才，使得高校的畢業(yè)生與社會(huì)需求嚴(yán)重脫軌，造成企業(yè)選不到合適的人才，畢業(yè)生也找不到適合自己的崗位。作為高等學(xué)校深化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的指導(dǎo)性文件，《國務(wù)院辦公廳關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見》（國辦發(fā)〔2015〕36號(hào)）指出，當(dāng)前我國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育存在“理念滯后、與專業(yè)教育結(jié)合不緊、與實(shí)踐脫節(jié)、實(shí)踐平臺(tái)短缺、指導(dǎo)幫扶不到位”等問題，“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系亟待健全”。“電路分析基礎(chǔ)”是各個(gè)高校電類專業(yè)的核心基礎(chǔ)課，同時(shí)也是學(xué)生接觸的第一門具有工程特點(diǎn)的電類專業(yè)基礎(chǔ)課程。“電路分析基礎(chǔ)”所涉及的概念、方法和理論大量地應(yīng)用在模擬電路、數(shù)字電路、信號(hào)與系統(tǒng)以及高頻電子線路等專業(yè)課程中，它是學(xué)好其他專業(yè)課的基礎(chǔ)[1]。該課程的學(xué)習(xí)效果不僅影響到電路基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，還會(huì)影響到學(xué)生對整個(gè)電子信息類專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣[2]。

一、“電路分析基礎(chǔ)”課存在的問題

（一）理論分析與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)

電路分析課程主要進(jìn)行理論講解分析[3]，以提高學(xué)生電路計(jì)算分析能力，因此課程教學(xué)以理論分析計(jì)算為主;同時(shí)由于課程內(nèi)容繁多，學(xué)時(shí)少、概念多、定理多，學(xué)習(xí)內(nèi)容抽象，在生活中少有對應(yīng)實(shí)物舉例，內(nèi)容和范例主要以抽象的理論分析和計(jì)算為主[4]，教學(xué)內(nèi)容和實(shí)際工程應(yīng)用存在很大的差距，因此電路課程往往停留在紙上談兵階段，學(xué)生出現(xiàn)考過就忘[5];在課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，同樣受限于實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)短，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多等問題，該課程實(shí)驗(yàn)以往更多是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)（如疊加原理驗(yàn)證、戴維南定理驗(yàn)證等），很難提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，在這種情況下學(xué)生更不知學(xué)以致用的目的所在。

（二）教學(xué)手段單一，學(xué)生缺乏主動(dòng)性

“電路分析基礎(chǔ)”學(xué)時(shí)少內(nèi)容多，為了保證完成任務(wù)，大部分電路分析教學(xué)主要采用以多媒體教學(xué)為主的滿堂灌的手段[6]，部分教師也會(huì)配合板書，雖然板書將電路推導(dǎo)過程講解得很到位、細(xì)致，但課堂氣氛很沉悶，一節(jié)課大部分時(shí)間都是教師在講臺(tái)上講解、分析，學(xué)生在下面聽得昏昏欲睡[7]，學(xué)生上這門帶有工程性質(zhì)的專業(yè)基礎(chǔ)課和數(shù)學(xué)課差別不大，興趣不高，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[8]。

（三）學(xué)生對實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)不夠重視，動(dòng)手能力較差

傳統(tǒng)的“電路分析基礎(chǔ)”實(shí)驗(yàn)受學(xué)時(shí)的限制，學(xué)生只能按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書通過實(shí)驗(yàn)箱連接電路，在實(shí)驗(yàn)課中無法將自身想法付諸實(shí)踐[9]。學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的參與度低，不利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，也不利于創(chuàng)新能力培養(yǎng)[10]。同時(shí)大多數(shù)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后對驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)原理不是非常明白，對每一根線的連接，甚至每個(gè)測量參數(shù)都不是很明白，也降低了學(xué)生的操作體驗(yàn)和實(shí)踐信心[11]。

常用的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)模式是學(xué)生根據(jù)給定的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書進(jìn)行預(yù)習(xí)，撰寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告僅僅是抄寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的內(nèi)容，進(jìn)實(shí)驗(yàn)室前教師會(huì)逐個(gè)檢查實(shí)習(xí)報(bào)告的[12]，這樣的預(yù)習(xí)很難激發(fā)學(xué)生的興趣，更難有好的預(yù)習(xí)體驗(yàn)[13]。

傳統(tǒng)的預(yù)習(xí)情況檢查，主要靠教師翻閱預(yù)習(xí)報(bào)告，但是教師很難在上課之前快速地完成預(yù)習(xí)報(bào)告的檢查以及預(yù)習(xí)質(zhì)量的判斷，畢竟應(yīng)該存在于學(xué)生腦中的知識(shí)，單憑翻閱預(yù)習(xí)報(bào)告是看不出的。經(jīng)常有學(xué)生將預(yù)習(xí)報(bào)告抄了很多頁，但是依然不會(huì)處理實(shí)驗(yàn)問題，甚至還發(fā)現(xiàn)一些學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中碰到困難時(shí)怯于向教師提問，而是看周圍學(xué)生怎么做自己也跟著怎么做，不求甚解[14];實(shí)驗(yàn)報(bào)告中對數(shù)據(jù)誤差缺乏分析，實(shí)驗(yàn)報(bào)告千篇一律，對擴(kuò)展性實(shí)驗(yàn)和結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程的思考題沒有興趣[15]。

二、“電路分析基礎(chǔ)”教學(xué)改革的策略

為了調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)“電路分析基礎(chǔ)”的主動(dòng)性，讓學(xué)生上課之前做好預(yù)習(xí)，便于帶著問題聽課，提出問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)改革;為了加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，在平時(shí)的學(xué)習(xí)中要求學(xué)生充分利用相關(guān)的輔助軟件進(jìn)行編程計(jì)算和仿真;為了將這門理論課結(jié)合工程實(shí)際應(yīng)用，提出了調(diào)查報(bào)告和作業(yè)結(jié)合的作業(yè)練習(xí)方式。

（一）開展問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)

為了避免滿堂灌，教師在布置作業(yè)時(shí)，除了給出用于復(fù)習(xí)已經(jīng)授課知識(shí)的題目，還會(huì)針對性地挑出一些下節(jié)課新知識(shí)的題目要求學(xué)生完成，并且在下次課前檢查作業(yè)的完成情況。這樣可以用提前布置作業(yè)的形式強(qiáng)制性地要求學(xué)生完成課前預(yù)習(xí)，同時(shí)學(xué)生在做作業(yè)的過程中也需要主動(dòng)學(xué)習(xí)新的知識(shí)，通過課前作業(yè)練習(xí)也比較明確課程內(nèi)容的難點(diǎn)在哪里，聽課的過程中目標(biāo)更為明確，同時(shí)在后續(xù)的聽課過程中也非常了解教師上課的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，教師也可以更為輕松的引入實(shí)際應(yīng)用以及前沿性的知識(shí)，減輕了因課時(shí)不足，教師疲于完成教學(xué)內(nèi)容的壓力。

（二）利用編程工具與仿真軟件解決計(jì)算問題

電路分析涉及的解題方法很多，學(xué)生在課后練習(xí)中，最花費(fèi)時(shí)間與精力的地方不在于選擇合適的解題方法，而是花了大量的時(shí)間去動(dòng)手計(jì)算電路方程的結(jié)果，尤其是穩(wěn)態(tài)電路的分析中，還會(huì)涉及復(fù)數(shù)的運(yùn)算，往往一道穩(wěn)態(tài)電路分析的題目要花掉學(xué)生近1小時(shí)的時(shí)間去求取結(jié)果，還不能保證一次就計(jì)算正確。為了將學(xué)生從繁重的計(jì)算中解放出來，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，教師要求學(xué)生利用學(xué)到的編程語言（如matlab）編寫函數(shù)進(jìn)行方程的求解，也會(huì)要求學(xué)生將作業(yè)中碰到的草圖用編程語言計(jì)算并打印貼在作業(yè)本里面。為了配合這個(gè)任務(wù)的順利完成，課程組的教師提出了在“電路分析基礎(chǔ)”之前開設(shè)Matlab編程的課程的要求，當(dāng)然也鼓勵(lì)學(xué)生用其他的編程語言實(shí)現(xiàn)方程的求解。同時(shí)學(xué)生還要利用multisim軟件完成部分復(fù)雜電路的仿真，將仿真的結(jié)果與自己求取的結(jié)果進(jìn)行比較，課下自行判斷作業(yè)的正誤。

該方案的提出，使學(xué)生的編程能力得到了極大的提高，后續(xù)的“信號(hào)與系統(tǒng)”以及“數(shù)字信號(hào)處理”等課程教師反映，學(xué)生能夠較好地完成他們布置的任務(wù)。同時(shí)后續(xù)的關(guān)于電路設(shè)計(jì)的實(shí)習(xí)，學(xué)生能夠輕松地將設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行仿真驗(yàn)證。這些方案提出后，本以為給學(xué)生增加了工作量，學(xué)生會(huì)意見很大，但是近幾年的觀察發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在經(jīng)過十幾年的應(yīng)試教育后，非常愿意自己動(dòng)手做一些事情，比如matlab編程，比如multisim仿真，經(jīng)常會(huì)有學(xué)生半夜12點(diǎn)還在QQ上面咨詢編程或者仿真過程中碰到的問題，達(dá)到了提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)學(xué)習(xí)能力的目的，同時(shí)學(xué)生在學(xué)習(xí)了編程語言后，在后期碰到其他科研團(tuán)隊(duì)招募新成員時(shí)，認(rèn)為自己有一技之長，敢于加入各種科研團(tuán)隊(duì)，自信心也得到極大的提升。

（三）引入“調(diào)查報(bào)告”作業(yè)形式

為了讓學(xué)生充分了解一些經(jīng)典電路以及元器件的實(shí)際應(yīng)用，教師會(huì)要求學(xué)生寫一份關(guān)于這些電路以及元件在實(shí)際生活中應(yīng)用的調(diào)查報(bào)告。主要內(nèi)容是對這些經(jīng)典電路以及元器件查閱資料尋找一些應(yīng)用實(shí)例，然后將這些電路以及元器件在應(yīng)用中起到的作用在報(bào)告中進(jìn)行詳細(xì)解釋，最后教師將這些報(bào)告收集整理起來發(fā)到學(xué)生的QQ群，便于學(xué)生之間相互分享，更好地將理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來。

（四）運(yùn)用零實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新方法

在實(shí)驗(yàn)課開始前，課程組教師提前布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)。為了達(dá)成設(shè)計(jì)的目的，教師只給出實(shí)驗(yàn)要完成的任務(wù)，比如告訴學(xué)生，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是“驗(yàn)證疊加定理和戴維南定理”，然后不給實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，要求學(xué)生根據(jù)課堂學(xué)到的關(guān)于疊加定理和戴維南定理知識(shí)，自己分別設(shè)計(jì)電路達(dá)到驗(yàn)證這兩個(gè)定理的目的。這種情況下，實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容就是學(xué)生自行設(shè)計(jì)電路來驗(yàn)證這兩個(gè)定理，學(xué)生可以根據(jù)自己的喜好來設(shè)計(jì)電路。為了完成這個(gè)內(nèi)容，學(xué)生需要自己思考，并且在充分理解這兩個(gè)定理的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出自己的電路，這樣學(xué)生的參與度提高，同時(shí)學(xué)生可以將自身想法付諸實(shí)踐，基本可以達(dá)到一個(gè)學(xué)生一個(gè)電路圖的效果，也可以避免學(xué)生在開展實(shí)驗(yàn)的過程中，為了應(yīng)付實(shí)驗(yàn)而抄襲別人數(shù)據(jù)，在提升實(shí)驗(yàn)效果的同時(shí)也鍛煉了學(xué)生思考和動(dòng)手能力。

（五）以三駕馬車促進(jìn)深度預(yù)習(xí)

實(shí)驗(yàn)課程完成的好壞直接決定于實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)是否充分。為了達(dá)到深度預(yù)習(xí)的目的，重點(diǎn)在于強(qiáng)調(diào)預(yù)習(xí)報(bào)告的撰寫要求，本改革將實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)分為三個(gè)部分，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)中達(dá)到如下的三個(gè)要求。

1.根據(jù)教師給定的實(shí)驗(yàn)題目理解相關(guān)原理知識(shí)設(shè)

計(jì)電路圖。預(yù)習(xí)報(bào)告中除了要寫出實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮硪约皩?shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟外，要根據(jù)自己對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容原理的理解畫出自己設(shè)計(jì)出的實(shí)驗(yàn)電路圖，并且根據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供的元器件給出電路圖元器件的參數(shù)。

2.根據(jù)設(shè)計(jì)圖計(jì)算理論結(jié)果。設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)電路圖后，學(xué)生根據(jù)自己設(shè)計(jì)的電路圖計(jì)算出需要測量的理論結(jié)果。

3.根據(jù)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行軟件仿真檢查理論結(jié)果的正誤。為了驗(yàn)證結(jié)果的正確性，同時(shí)便于熟悉電路圖的連接，要求學(xué)生利用multisim對該電路圖進(jìn)行仿真，然后比較仿真結(jié)果和理論結(jié)果是否一致來判斷計(jì)算和仿真的正誤。這樣預(yù)習(xí)報(bào)告中每個(gè)需要測試的參數(shù)都有理論結(jié)果、仿真結(jié)果和現(xiàn)場測試結(jié)果三個(gè)數(shù)據(jù)需要填寫，理論計(jì)算結(jié)果和仿真結(jié)果在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前就已經(jīng)填寫好，而測試結(jié)果則需要學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室完成電路的現(xiàn)場搭建后才能填寫。這樣的好處是學(xué)生的每個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都進(jìn)行了獨(dú)立的思考，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前學(xué)生非常清楚每一根連線的走向，每個(gè)參數(shù)測試的節(jié)點(diǎn)位置，同時(shí)也可以根據(jù)仿真結(jié)果和理論結(jié)果來快速知道測試結(jié)果是否正確，然后快速?zèng)Q定繼續(xù)檢查電路還是進(jìn)入下一個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，避免了實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的被動(dòng)。由于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室外充分明白每個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的以及內(nèi)容，學(xué)生能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，因此學(xué)生有足夠時(shí)間考慮自己感興趣的內(nèi)容。此種方法的實(shí)施，有少部分學(xué)生居然撰寫了部分實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊。

經(jīng)過深度預(yù)習(xí)后撰寫出的預(yù)習(xí)報(bào)告也利于實(shí)驗(yàn)教師檢查學(xué)生是否將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容預(yù)習(xí)到位。教師只需要檢查預(yù)習(xí)報(bào)告中學(xué)生設(shè)計(jì)的電路圖和學(xué)生設(shè)計(jì)的測試數(shù)據(jù)的表格就行。極大地縮減了實(shí)驗(yàn)教師檢查報(bào)告的時(shí)間。同時(shí)學(xué)生經(jīng)過深度預(yù)習(xí)，可以自行進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查，自行獨(dú)立處理實(shí)驗(yàn)過程中碰到的常見錯(cuò)誤（如連線錯(cuò)誤），極大地減輕了實(shí)驗(yàn)教師要進(jìn)行的檢查數(shù)據(jù)、驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)的工作壓力。

三、結(jié)論

為了保證工科專業(yè)畢業(yè)生培養(yǎng)質(zhì)量達(dá)到行業(yè)認(rèn)可的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，我國于2016年6月加入《華盛頓協(xié)議》，開展工程教育認(rèn)證。該認(rèn)證中明確表示實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)必須加強(qiáng)，要求畢業(yè)生必須能夠針對復(fù)雜工程問題設(shè)計(jì)解決方案。“電路分析基礎(chǔ)”是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，如何將這樣一門偏向理論分析的課程轉(zhuǎn)化為偏向工程實(shí)踐的課程，課題組教師在教學(xué)過程中引入了“問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)結(jié)合編程軟件解決計(jì)算”的教學(xué)方法，在實(shí)驗(yàn)過程中，通過零指導(dǎo)書的方案，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)達(dá)到深度預(yù)習(xí)的目的。該改革模式經(jīng)過幾屆學(xué)生的實(shí)踐，效果較為理想，達(dá)到了預(yù)期效果，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性更強(qiáng)，上課看手機(jī)和開小差等不良現(xiàn)象大為減少，同時(shí)學(xué)生的硬件設(shè)計(jì)能力和軟件編程語言也得到了加強(qiáng)，部分優(yōu)秀的學(xué)生自行設(shè)計(jì)出了更為新穎的實(shí)驗(yàn)電路。更有部分學(xué)生表現(xiàn)出了濃厚的專業(yè)興趣，加入了教師的科研團(tuán)隊(duì)，提早進(jìn)入課題研究。

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