应用型本科《电路》课程教学方法改革

黄为勇

(徐州工程学院 信电工程学院，江苏 徐州 221111)

应用型本科《电路》课程教学方法改革

黄为勇

(徐州工程学院 信电工程学院，江苏 徐州 221111)

为培养学生实际工程应用能力和创新能力，针对我校应用型本科专业学生的实际情况和《电路》课程的特点，对应用型本科专业电路课程教学内容、教学方法和教学手段等方面进行了改革。实践表明教学改革提高了学生的学习兴趣，加深了对电路理论知识的理解，培养了工程实践应用能力与创新能力，达到了较好的效果。

电路课程;教学改革;教学实践;应用型本科

《电路》是电子信息类专业的一门理论性与实践性较强的专业平台课程。该课程对学生掌握电路的基本理论知识和基本分析方法、培养专业素质和创新能力具有重要意义，在专业培养方案中具有十分重要的地位［1］。

由于传统《电路》课程的教学方法大多注重理论讲授，占用课时较多，很多内容无法做到理论联系实际，影响了学生对电路相关知识的理解与掌握。实验课程也基本上以验证性为主，遵循普遍采用的“预习—讲解—操作—报告”的教学模式，严重影响了学生工程实践应用能力的提高，更谈不上创新能力培养。目前我校电子信息类本科专业的总学分由过去的220学分精简为180学分，《电路》课程授课学时也相应地从最初的104学时缩减为现在的88学时(其中理论教学64课时，实验教学24学时)，这无疑给本课程的教学带来了一个新的挑战。如何调整和优化教学内容，在较少的学时内更好完成课程教学工作，提高应用型本科专业学生的工程应用任务能力和实践创新能力是我们需要认真思考的课题，研究与探索一种行之有效的适合应用型本科专业的《电路》课程教学方法是十分必要的。

为深化教学改革和适应创新型应用人才培养的需要，近年来我们在教学中始终遵循以培养学生工程素质和综合应用能力为宗旨，围绕如何将教学理念切实地转化为教学行为，渗透到教学方法、教学内容等实际教学工作中，对我校应用型本科专业《电路》课程的教学方法进行了不懈的改革与实践。

一 完善教学大纲，优化教学内容

课时的减少使得优化教学内容成为一个必然的选择，为此我们联合不同课程的教师在对培养方案进行总体分析的基础上，统筹考虑整个培养方案的知识点以及未来实际应用的需求，按照“必须和合理”的原则完善电路课程的教学大纲，优化教学内容。如在《电路》课程中精简了运算放大电路和运算电路分析的内容，将这两个知识点安排在模拟电子技术和信号与系统课程中，这不仅减少了电路课程的学时，同时也使得模拟电子技术和信号与系统两门课程的知识点更完整。

另一方面，教学内容的优化也比较好地克服了过去不同课程中知识点的重复问题，不仅避免了教学中需要补充拉普拉斯变换等知识点的问题，也克服培养计划中积分变换课程与电路课程教学时间安排的错位问题，整个培养计划更合理和统一。在课程教学中增加和强化了小信号非线性电路分析的教学，这不仅为后续模拟电路中教学创造了条件，也降低了学生学习模拟电子技术课程中晶体管理放大电路学习的难度，较好地提高了教学效果。

二 因材施教的教学方法

我校是一所应用型的本科院校，学生的入学水平参差不齐，有些学生甚至是文科学生，这给我们的教学带来了难度，为此我们在教学过程中积极采用因材施教的教学方法，做到用更少的学时更快更清晰地讲明基本教学内容，受到了学生的欢迎。例如在介绍电容与电感器件时，首先给出学生们都非常熟知的电阻的定义［2］:在任何时刻端电压与其电流成正比的电器元件称为电阻元件R，即满足u=Ri的元件称为电阻R。

然后，仿照上述电阻器件定义，从数学上而不是从物理意义给出电容和电感的如下定义:

1.线性电容的定义:在任何时刻端电流与其电压的变化率成正比的电器元件称为电容元件C，即满足i=的元件称为电容C。

2.线性电感的定义:在任何时刻端电压与其电流的变化率成正比的电器元件称为电感元件L，即满足u=元件称为电感L。

采用上述电容与电感的数学上的形式化定义，不需要学生深刻理解电容元件极板上的电荷q以及通过电感元件的磁链(等比较深奥的物理概念。同样，在讲授教材第十章内容时直接在上述电感的定义的基础上直接进行推广，给出含有耦合的关系式:

然后，再从上式中正负号引出“同名端”的概念及其正负号的确定，这样既避免了自感磁通链与互感磁通链等器件内部电磁特性、概念及原理的介绍，直截了当地给出相关定义，便于学生理解，降低了教学难度，同时也节省了教学课时。另一方面，上述形式化定义不仅符合电路课程是利用器件的电流、电压等外在物理量来描述和研究其内部电磁特性这一基本特点，而且也符合应用型人才培养的教学规律。

三 基于工程应用的教学方法

《电路》作为一门电子信息类专业技术基础平台课，在课堂教学中不仅要使学生掌握扎实的基础理论和分析方法，而且要结合培养目标强调理论的工程应用，提高学生的学习兴趣，培养其工程意识。在讲授电路模型内容时介绍抽象模型的工程背景、抽象过程、不同模型之间的区别与联系、并针对不同环境选择不同模型，使学生初步认识到理想化电路元件模型与实际电路器件的对应关系，不仅培养了学生的工程意识，而且也提高了学习电路理论的积极性。在讲授回转器相关内容时，不仅讲解将电容回转成电感的原理和方法，而且也介绍了在微电子器件中是如何把易于集成的电容实现难以集成的电感的工程应用实例;在讲授动态电路相关时，既介绍各种分析方法，又介绍动态电路在电子产品等实用电路中的应用等，采用这种基于工程应用的教学方法有效地激发了学生的学习兴趣，提高了电路理论学习的效果，同时强化了学生工程素质的培养。

四 虚实结合、软硬结合的教学方法

充分应用Multisim、Matlab等多种仿真软件进行教学，在课堂上通过软件的仿真实验演示，将仿真结果与理论分析加以对比，加深了学生的理解，提高了学习效果。如在讲授非正弦周期电流电路这部分内容时，教师很难用简单的语言解释清楚非正弦周期信号的分解过程，我们简化复杂的公式推导，适当删减细节问题的定量分析计算而直接给出结论，且利用计算机分析软件实现对任意非正弦周期信号以及该信号及其各次谐波波形的绘制，并能完成谐波分量的叠加波形与原始信号比较，从而生动形象而又准确地使学生理解比较抽象的原理和方法。

上述方法同样也应用到一阶电路、二阶电路和RLC串并联谐振电路的分析中，通过软件改变电路的参数使学生了解参数的变化对电路特性的影响(如一阶电路中时间常数(的大小与电路过渡过程时间的长短的关系，二阶电路中电路参数与过阻尼、欠阻尼以及临界阻尼特性的关系，以及R、L、C参数对谐振特性的分析等)，使学生对一阶、二阶动态电路以及谐振电路有了更加深入的理解和掌握。仿真软件的使用也强化了学生对相关软件的掌握，提高了这些软件的应用能力，也为这些仿真软件的进一步应用奠定了更为扎实的基础［3，4］。

在进行理论课程改革的同时，我们还强化实验教学，把电路实验教学独立设课，从实验内容、实验方式、考核方法和实验管理等多个方面进行了改革和创新。在加大实验室建设投入的前提下，在基础验证性实验的基础上，实验内容增加了综合性实验的比例，努力培养学生的综合实验和创新能力。对实验报告的格式和内容进行了全新的设计，并在此基础上重新编写了实验教材。实验考核方法由原来的单纯考察实验报告改为包含了工作态度、实验报告、实验过程与结果以及创新能力等全方位的考核，并对实验室管理的模式也进行了改革，由传统的封闭式传统模式改为开放式的管理模式，在不影响正常教学的情况下由学生自主地在实验室利用各种实验资源进行实验。

五 基于问题研究的实践教学方法

在《电路》课程的教学过程中，我们不仅注重理论课程发生谐振时(XL=XC或ωL=，电路的阻抗最小，电流最大;电源电压与电流同相;谐振时电感两端电压与电容两端电压大小相等，相位相反。但同时指出在实际工程应用中，谐振时会出现如下情况:

(1)电感器上的电压值与电容器上的电压值并不相等;

(2)电感和电容上的电压最大值并不在谐振时，电感电压最大值出现在信号频率大于谐振频率的时候，而电容上电压最大值出现在信号频率低于谐振频率的时候。

在教学过程中，我们首先要求学生们通过理论研究，分析这种实践与理论相矛盾的问题产生的原因，然后应用Multisim软件进行仿真实验并得出自己的结论。通过对问题的研究不仅能加强对电路理论的理解，提高分析问题和解决问题的能力以及研究能力，而且能使同学们了解在学习过程中理论联系实际的重要性。

这种基于问题研究的实践教学方法变过去传统的以“老师当演员，学生当观众”的教学模式为“学生当演员，老师当导演”的强调以学生为主体的新型教学模式，极大地提高了学生的学习兴趣，激发了学生的创新欲望。同时为后续课程的实践教学、学生参加全国和省电子设计竞赛以及教师的科研活动奠定了坚实的基础，有利于培养学生的自主学习习惯和培养学生的创造性思维能力，也成为培养应用型创新人才的一种有效手段［5］。与和实验课程的教学，而且还采用基于问题的研究型实践教学方法。通过一些具体的实际工程应用或从实际科研项目以及全国及江苏省电子设计竞赛中的相关内容中提炼形成若干个工程问题，由学生自主地解决并完成相应的任务。这时同学们所面对的不像一般实验课中出现的一些简单、直接的问题，而是需要学生通过查阅大量资料来了解相关的应用背景、利用所学的知识来分析的工程问题，把实际的工程问题变为所学知识能够描述的模型，研究和设计解决问题的方法和途径并最终解决问题。例如在讲授RLC串联电路电路时，首先从理论上讲解:当电路

六 结语

本文针对我校应用型本科专业学生的实际情况、《电路》课程的特点以及创新型应用型人才的培养目标，从教学内容、教学方法和教学手段等方面进行了改革和探索。实践表明教学改革提高了学生对电路课程的学习兴趣，强化了学生实际工程应用能力和创新能力的培养，达到了较好的教学效果。由于课程教学改革涉及面广、技术性强，是一项系统工程，教学改革没有固定的模式，这需要我们不断地探索、改革和创新教学方法和手段，培养适应经济社会发展需要的创新型应用人才。

［1］侯 文，李玉凤.《电路原理》课程建设与教学改革的研究［J］.中国现代教育装备，2008(2).

［2］邱关源，罗先觉.电路(第5版)［M］.北京:高等教育出版社，2006.

［3］曲 韵，田社平.陈洪亮.基于频率响应法的RLC串联电路参数的测量［J］.电气电子教学学报，2009，31(3).

［4］刘卫国.MATLAB程序设计与应用(第二版)［M］.北京:高等教育出版社，2009.

［5］徐振方，孟艳花，王 艳.从电子设计竞赛看电子信息类专业的教学改革［J］.安徽工业大学学报(社会科学版)，2010，27(1).

G642.42

A

1674－5884(2012)07－0053－02

2012－04－26

黄为勇(1963－)，男，江苏江都人，副教授，博士，主要从事电路与电子技术的教学与科研工作。

(责任编校 朱正余)