“电路”与“电子线路”两门课程的贯通教学

王志功，沈永朝，赵鑫泰，徐 建

(东南大学信息科学与工程学院，江苏南京 210096)

0 引言

我国早期高校的“电路”与“电子线路”课程的教学体系基本上是以当时欧美发达国家的教学成果为基础，经国内学者消化吸收而逐步建立发展起来的。建国初期，“电路”课程的教学开始沿袭前苏联的模式。由于当时以半导体为基础的电子线路技术还处在萌芽阶段，因此国内的“电子线路”课程教材仍然以电子管及其电路为主要教学内容。到了上世纪七十年代，由于半导体技术源自美国，电子线路的教学体系又基本上沿袭了美国的科技教育成果。由于形成时间的差异，我国“电路”和“电子线路”两门课程的教材便被人为地划分为两个体系。

老一辈电路与电子线路领域教育家对国外教学成果的中国化做出了重要贡献。电路理论形成独立的课程已有60年以上的历史，已有多种经典教材在国内广泛应用。其中包括西安交通大学邱关源教授的《电路》和北京工业大学李瀚荪教授的《电路分析基础》等［1，2］。“电子线路”课程的独立教学可以追溯到上世纪70年代，其中，东南大学谢嘉奎教授的《电子线路》和华中科技大学康华光教授的《电子技术基础》等教材及相关教学成果在高等教育教学实践过程中取得了显著效果，因而得到社会各界的普遍认同［3，5］。

在新的历史条件下，已有教学体系已难以满足工业界对高等教育的需求，这几乎已经成为教育界和工业界的共识。国际知名高校如美国麻省理工学院在上世纪末便开始进行了两门课程贯通教学的实践。而本文第二作者早在九十年代初就撰写了数百页贯通教学讲义，在我校无线电系进行过两轮教学尝试。2007年秋，本文第一作者应邀承担我校“高等理工实验班”电子信息基础课程的改革工作，并担任“电路”与“电子线路”两门课程的主讲。当时面临的问题是如何使两门基础课程的教学适应当代电子信息技术与产业的发展需要，实现贯通教学，形成全新的知识结构和教材体系。

我们在九十年代初撰写的讲义基础上开始工作，传承了教学改革的事业;自2003年始，笔者担任教育部高等学校电子电气基础课程教学指导分委员会主任委员，组织了电子电气基础课程5个方向12门课程“教学基本要求”的制订工作。已制订的这两门课程的“教学基本要求”成为组织新课程和编写新教材的指南;从2004年开始，笔者参加了一年一度的“国家精品课程”的评选工作。数门“电路”与“电子线路”方面的国家精品课程为准备《电路与电子线路基础》成套教材提供了借鉴［6，7］。10年以来，笔者主编和翻译的20余部集成电路设计方面的专著和教科书，为这套《电路与电子线路基础》教材的编写奠定了基础，以上这些都为我们开展新课程的建设提供了前提和基础。这些文献、资料和图片在因特网上可供参考和选用。

此项教学改革首先要实现“电路”与“电子线路”两门课程的贯通教学，使其内在理论体系的一致性能更好地在教学过程中发挥作用;其次要使教学与产业实际接轨，使学生切实掌握实践知识和培养工程能力［8］。

1 两门课程贯通教学改革方案

1.1 实现“电路”与“电子线路”的贯通

传统“电路”与“电子线路”教学将原本为一脉相承的知识体系按两门独立的课程讲授。事实上，这种教育模式会使学生在认知和应用相关知识时产生了隔膜。这种隔膜感会对学生的思考力和创造力产生潜移默化的消解作用，不利于知识的融会贯通和金字塔式积累。

贯通后的新课程开篇介绍电路与电子线路的发展历史，使学生对该领域及该课程的总体结构和脉络有清晰的认知;然后以当代电子线路分析与设计的国际标准方法和SPICE软件工具为主线，依次引入电源、电信号源、电阻、电容、电感、互感、传输线、二极管、双极型三极管和各种场效应管;并在最后初步讲述由上述器件组成的电子线路的总体设计思路。该结构凸显了电路部分与电子线路部分的贯通一致性。

本课程从无源器件到有源器件、从线性到非线性、从直流到交流再到瞬态、从小信号到大信号、从单元电路到功能电路以及从模拟到数字逻辑，从分析到设计，节节深入，步步提高，实现了电路与电子线路概念和知识的融会贯通和理论与工程的密切结合。此外，本课程统一了电流和电压等符号，如:传统电路课程采用u代表电压，而传统电子线路教材采用v代表电压，新教材统一用v表示电压，从细节上实现两门课程的一致贯通。

1.2 强调学以致用

传统电路与电子线路方面的教学与生产实践距离较远。特别是传统的“电路”课程似乎更像是一门物理课，理论知识很多，缺乏实践知识。例如，传统电路教材中，学生学完电阻后，对电阻的认识仅停留在一个矩形符号、欧姆定律以及一系列计算方法上。学生对于电阻的种类和容差，其与实际应用相关的概念均一无所知，而这些恰恰是生产实践中更为重要的知识。

本教改项目在教材和教学实践中增加了大量与工业生产相关的知识，使学生的知识结构能够基本满足当前工程应用的需要。例如，在本课程讲述电阻时，不仅给出欧姆定律和基尔霍夫定律等一系列理论分析工具，还介绍了电阻的种类和容差等与实际应用密切相关的知识。此外，我们开发了一套博物实验板，按教学进度展示各类电阻、电容和电感等元器件。该博物实验板还能够实现对相应电路功能的测试，这使学生能够零距离的体会电路与电子线路的基本理论和实际应用。

1.3 重视设计

传统“电路”与“电子线路”的教学重分析轻设计。在很多电路与电子线路教材中，电路分析占了绝大部分篇幅。但是我们未来的工作是设计电路，而设计与分析本身是有很大区别的，设计的教学是无法被分析的教学所取代的。

根据这份报告，75%的痴呆症患者和64%的家庭护理人员认为他们遭受到“负面的联想”;40%的痴呆症患者称被排除在日常生活以外。在报告中，多名来自中国的受访者表露了心声，其中一位患者说，“我不敢告诉邻居和领导我有阿尔茨海默病，不然的话我的处境将会更加困难。”

我们编写的教材介绍了大量与电路设计相关的知识，此外，在每册的最后一章都专门安排了对电路设计的讲述，这使学生能够对电路设计应用有一个初步的认识，为以后的实际工作奠定基础。

2 贯通教学取得的成果

本教改项目自2008年1月启动至今，已在我校吴健雄学院“高等理工实验班”进行了五轮全面的教学实践，成效显著。具有如下主要教学成果。

1)出版了教材一套(两册)

2012年出版的《电路与电子线路基础(电路部分)》共14章，52万字。全书内容安排按照下列6条线索相互穿插:①从电源、电阻、电容、电感、互感、变压器到互连及传输线;②从集总参数到分布参数;③从单端口、二端口到多端口网络;④从直流静态、交流稳态到瞬态;⑤从线性到简单的非线性;⑥从分析到初步设计。

本教材出版一年多时间，已被多所高校采用。

2013年出版的《电路与电子线路基础(电子线路部分)》共15章，67万字。全书内容安排是:从简单元件到实际器件，从简单电路到复杂电路，从直流到时变，从线性到非线性，从模拟到数字逻辑和从分析到设计。

这套教材整个教学体系真正实现了从学生已有的基本电路知识到实用电子线路分析和设计的跨越。为了实现汉英双语专业词汇对照教学，基本专业术语在本教材第一次出现时都给出了其英文术语，且在书后按汉语拼音顺序给出了汇总，以便于学生日后写英文论文时查阅。本套教材已入选“教育部高等学校电子电气基础课程教学指导分委员会推荐教材”。

2)研制出电路和电子线路教学博物实验板

电路部分的教学博物实验板共有6块，分别为电池、电阻、电容、电感和变压器、传输线和滤波器等，如图1所示。

图1 电路部分的教学博物实验板

电子线路部分的教学博物实验板也即将推出。这两种博物实验板的设计理念、实现、课堂及课外应用方法将另文介绍。

3)制作PPT教学课件一套:为教师提供全套教材共29章内容，方便其备课和授课。

4)编写习题集一套:为教材提供足够数量和难度适中的课后练习题。

5)编写Cadence配套教材一本(含教学软件一套):为计算机仿真实验提供配套教材。

3 结语

“电路”和“电子线路”作为电子信息类专业基础课，需要关注的是其专业性和基础性。其中，专业性必须首先得到足够的体现，即其知识体系和能力培养必须能够与当前的产业实践相契合。这种契合不仅仅是要在原有理论知识的基础上引入与实践相关的专业知识，更重要的是要在原有理论思维方式的基础上引入与实践相关的思维方式，这就需要将诸多专业知识点及其内在的逻辑关系以学生能够接受的方式呈现出来。本教改项目正是本着以上原则，对“电路”与“电子线路”两门课程进行了贯通。我们在引入大量相关实践知识的基础上努力体现电路与电子线路各知识点之间内在的逻辑关系，力争使学生在理解掌握诸多电子元器件和电路工作原理的基础上，逐步培养工程思维模式，适应未来工业界的生产实践需要。

［1］ 邱关源原著，罗先觉主编.电路［M］(第五版)，北京:高等教育出版社，2006

［2］ 李瀚荪主编.电路分析基础［M］(第四版)，北京:高等教育出版社，2006

［3］ 谢嘉奎主编，宣月清，冯军.电子线路(线性部分)［M］，北京:高等教育出版社，1999

［4］ 谢嘉奎，电子线路(非线性部分)［M］，北京:高等教育出版社，1999

［5］ 康华光，电子技术基础(模拟部分)(第五版)［M］，北京:高等教育出版社，2006

［6］ 王志功，沈永朝.电路与电子线路基础(电路部分)［M］，北京:高等教育出版社，2012

［7］ 王志功，沈永朝.电路与电子线路基础(电子线路部分)［M］，北京:高等教育出版社，2013

［8］ 孙玲，包志华，张威.电路PSpice仿真实训教程［M］，北京:高等教育出版社，2013