“电路分析”课程关联教学探析

张 岭，邵天章，杨润生，王文婷

(军械工程学院，河北石家庄 050003)

“电路分析”课程研究电路的基本理论和分析方法，是我院火炮、步兵武器、机械工程、弹药工程、管理工程和装备保障指挥等专业的专业基础课，对培养学生创新思维和解决问题的能力具有重要作用。本文以军事院校教学改革为背景，从“电路分析”课程在电气工程学科课程体系中的地位和作用出发，运用科研服务于教学以及教学与科研良性互动的基本规律，在该课程中开展了关联教学。

1 基于关联教学的教研相长内涵

1.1 教研相长在“电路分析”课程中的应用

(1)教学出题目:教师深入研究“电路分析”课程标准，剖析并延展其内涵，对有利于提升学生能力素质和适于进行关联教学的相关知识点进行提炼，构建浅层次和深层次关联教学系统框架。

(2)科研做文章:教师结合自身实际，将提炼的知识点与本人所授专业课相关内容进行多层次和全方位的关联整合，采用 Matlab/Simulink、PSCAD/EMTDC和Proteus等多种仿真软件，对与知识点关联的科研设想展开论证，并深入开展创新性科学研究，形成科研成果，为教学水平提升打下坚实基础。

(3)成果进课堂:教师对“电路分析”课程与相关课程关联取得的科研成果进行梳理，将提炼的关联知识点内容和取得的相关成果进行教学实践，探索新理论、新技术和新方法运用到课堂的有效途径，研究科研能力向教学能力转化的规律和方法。

1.2 关联教学实施方案

关联教学实施总体方案如图1所示。

图1 关联教学实施方案

1.3 关联教学主要特征

(1)在教学内容上，从学科课程间的关联特性出发构建学生的知识体系;

(2)在教学方法上，将注重知识内容的顺序教学与注重知识关系的知识结构教学相结合;

(3)在教学实施上，理论教学与前继课程关联培养学生的思辨能力，工程应用与后续课程关联培养学生的专业素养。

2 关联教学实践与创新

2.1 基于课程间知识点联系的关联教学

(1)遵循学生在学习新知识过程中的认知规律，适时恰当地与已学习过的课程内容进行关联，基于系统联系的方法进行“电路分析”教学，使得学生对抽象知识的理解形象化，对于难点的理解通俗化。

基于相似性原理与基础课关联，进行启发式教学设计。如“电路分析”课程中的二阶电路和“大学物理”中的弹簧阻尼机械系统，如图2和表1所示。

图2 二阶电路与弹簧阻尼机械系统的相似性

表1 弹簧阻尼系统与二阶电路的相似性

图2(a)图是由质块、弹簧和阻尼器组成的机械系统，图2(b)图是一个典型的RLC串联二阶电路。描述上述两个系统的微分方程分别为

显然，二者具有一致的数学模型，相似的数学描述，并且在参数上存在一一对应关系，两者的响应也具有相似的振荡特性。在教学中再现该知识点的相关来源，为学生营造良好的创新性思维环境;在讲解过程中，引导学生运用已有的知识和技能解决新的矛盾和问题。

(2)从电气工程及其自动化专业的课程体系结构出发，在教学过程中强化“电路分析”与后续专业课程的衔接与渗透，优化“电路分析”课程内容，加强课程间的联系。

军事院校教学改革的指导思想是:基础、实用和突出课程体系间的联系［1］。基础是保证该课程教学大纲中规定的基本教学要求。实用则是指强化与后续专业课程紧密相关的教学内容，为专业课提供必要的理论和分析方法。

2.2 关联教学实施过程

(1)与电力系统自动化专业课程中的有关电路进行工程关联教学。以300kW发电机的励磁回路为例，采用基于软件仿真的方法用电压表测量励磁绕组的RL电路端电压，结果出现在开关断开瞬间电压表损坏的现象。学生对此现象会产生好奇，可引导学生就电弧产生的原因、电弧产生的危害以及如何防止电弧的产生等问题进行探讨。

(2)与“内燃机电站构造”专业课程中的有关电路进行工程关联教学。以汽油机点火系统为例，汽油机传统点火系统以蓄电池为电源，通过点火线圈和分电器将12V低压直流电定时转变为高压电，并按序分配到各缸火花塞，使火花塞产生电火花，点燃混和气，工作原理如图3所示。

图3 汽油机点火系统

利用此电路可综合说明变压器的工作原理以及一阶RL电路的动态变化过程在工程上的应用。

2.3 基于能力素质培养的关联教学

(1)设计综合设计性实验，创设问题情境并组织讨论，引入计算机辅助设计工具，进行电路的虚拟仿真实验。通过电路仿真强化基本概念、基本原理、基本电路和基本分析方法的学习，培养学生设计电路、分析电路和进行数据处理的能力。

“电路分析”课程与后续“模拟电子技术”及“数字电子技术”等课程密切相关。我们采用基于问题式教学法的交互式教学模型，通过给学生合理设计含有运放和动态元件的综合问题，并辅以计算机仿真验证的教学手段。

(2)对新型基本电路元件在装备中的应用进行科研学术研究，遵循教学应与科研结合，科研应服务教学的教研相长规律，引入设计式教学法对科研成果进行关联教学实践与创新，促进“电路分析”课程教学内容和体系的改革与更新［2，3］。

随着数字电路的广泛应用，在“电路分析”课程中对数字电路的基本概念和基本分析方法应于关注。以新型数控电位器、数控电容器和数控电感器［4，5］为例开展与传统电位器、电容器和电感器的对比教学，说明其在科学研究中的应用优势。针对电气工程及其自动化专业面向的系统阐述自激异步发电在野战电力支持系统中的发展优势，引伸出自励电容的概念，阐述基本元件工作原理掌握的重要性及与后续课程的相关性［6］。

3 关联教学实施效果

我们在授课过程中，将与“电路分析”教学关联教学有关的“大学物理”、“电子技术”、“电机学”、“内燃机电站构造”、“电力系统自动化”和“供配电技术”等10余门课程中的关联教学知识点20多个(零输入响应和零状态响应的概念、运算放大器电路、互感与变压器电路等)以及科研项目中有关“电路分析”知识点的创新性科研成果引入课堂，充分应用于教学实践。

实践证明:教师作为关联教学的实施者，运用教学应与科研结合，科研应服务教学的教研相长基本规律，施教能力和科研水平得到自我升级，建设了一支既精基础，又擅科研的教学团队;学生作为关联教学的参与者，培养了灵活运用所学知识解决问题的能力。

［1］ 秦平，沈钺.基于课程联系探讨“电路分析基础”教学［J］.南京.电气电子教学学报.Vol.29(6)，2007.pp88-90

［2］ 刘彦鹂.基于Multisim10的二端口参数的测量［J］.南京.电气电子教学学报.Vol.33(5)，2011.pp63-65

［3］ 孙雨耕，宋学军，石季英，等.“电路”课程研究型实验的有益探讨［J］.南京.电气电子教学学报.Vol.30(6)，2008.pp47-48.

［4］ 张岭，孙宏志，梅栋良，王建伟，冯涛.基于PSCAD的数控电容在PWM整流器中的应用仿真研究［J］.北京.电子技术应用.2011年第9期.pp74-76

［5］ 张岭，赵锦成，邵天章，马瑞平.基于数控电感的PWM整流器网侧电流改善研究［J］.北京.电子技术应用.2011年6月.pp74-76

［6］ 张岭，邵天章，栗彦辉，王文婷.内燃机驱动的自激异步发电系统建模仿真研究［J］.常州.工矿自动化.2011年5月.pp49-54