电路分析实验课程实践

张婉妹 钱步仁 孙艳茹 艾清慧 耿敏

摘要：《电路分析》课程是为电专业开设的一门专业基础课程，涉及中国石油大学（北京）的三个专业。由于该课程实验存在“先天不足”和“后天营养不良”等诸多问题，无法满足不同层次学生的需求。本文从实验教学内容、教学模式等方面出发，最大化的挖掘学生的潜能，提高学生的专业兴趣度。实践表明，改革后的学生专业认知度明显提升，动手能力、分析及解决问题的能力显著提高，收到了良好的教学效果。

Absrtact： Circuit Analysis is a basic course for electrical engineering， which involves three majors of China University of Petroleum （Beijing）. Because of the problems in the course experiment， it can not meet the needs of students at different levels. From the aspects of experimental teaching content and teaching mode， this paper maximizes the students' potential and improves their professional interest degree. After the reform， the students' professional cognition， practical ability， analysis and problem-solving ability were obviously improved， and good teaching effect was obtained.

關键词：电路分析实验；综合型实验；课程实践

Key words： circuit analysis experiment；comprehensive experiment；course practice

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）11-0227-03

0 引言

《电路分析》课程是高等学校电子与电气信息类专业的重要基础课，是所有强电和弱电专业开设的必修课，涉及中国石油大学（北京）的测控专业、自动化专业和勘查专业。实验作为课程中的重要组成部分，起着关键性的作用，它是理论联系实际的重要纽带；是培养学生动手能力、发现问题及解决问题的最佳方法；同时也是提高学生专业认知度和兴趣度的主要渠道。面对如此重要环节，如何最大化、最优化的发挥其优势，是目前亟待解决的问题。

1 目前存在的问题

《电路分析》课程实验部分作为课内实验，各专业实验课程设置如下：勘察专业开设4项实验，8学时；测控和自动化专业开设5项实验，10学时。专业实验课程多年来存在着“先天不足”和“后天营养不良”等诸多问题。所谓“先天不足”，是指实验课占总学时比例较少，分别占总学时的12.5%或15.6%（课程64学时），导致学生重视程度不够。4或5项实验内容包含课程的重点和难点，对于实验教师而言，是难上加难。所谓“后天营养不良”，是指多年来实验内容设置单一且均为验证性实验。由于学生水平参差不齐，同一实验内容，部分学生得心应手、提前完成；部分学生按时完成；而部分学生理论基础薄弱在规定时间内不能完成内容，两极分化导致学生易失去学习兴趣，后续的学习热情也就无从谈起。

针对上述问题，如何调动学生的学习兴趣和积极性，使学生看到实验的“魅力”所在，同时弥补先天“不足”，最大化的发挥实验作用，应对实验内容、教学模式等方面做出深入改革。

2 实验教学体系的深入改革

2.1 扩充实验项目，丰富实验内容

兴趣是激发学生潜能的动力之源。成功的教学不是强制、填鸭，而是在现有的条件下发现学生的兴趣所在。那么，如何在实践教学中激发学生的学习热情，需要教师精心设计实践教学内容，力求能引起学生的好奇与思考，与学生产生共鸣，启发和刺激学生的学习兴趣，最大限度地调动学习积极性[2]。增加自由度，给学生更多的表现机会和选择权，实现“以知识传授为载体，以能力与素质培养为目标”的教学模式。

扩充实验项目。从原先实验指导书只列出学生必做的4项或5项实验项目，扩充到20项实验项目，尽可能的覆盖《电路分析》课程的主要知识点，不再按专业设置实验项目。学生通过这些实验项目发现自己的兴趣点，对理论课堂上的不解之处在实验课上得到疏通，起到与理论学习相辅相成、查缺补漏的作用，更好的完成本课程的学习。

实验性质的多样性。原实验项目均为验证性实验。仅靠验证性实验无法提升学生的探究能力、对知识点的综合应用能力以及团结协作能力，应采用多种形式共存的方式来满足学生综合能力的快速提升，加入设计性和综合性实验。所谓设计性实验是由教师给定实验目标，学生自行设计实验方案并实现。综合性实验是学生在具有一定知识和技能的基础上，运用某一门课程或多门课程的知识、技能和方法进行综合训练的一种复合型实验。这样，宽泛了任课老师在实验项目上的选择，学生更愿意选择感兴趣的项目投入时间和精力，更容易获得成就感、提高学习兴趣。验证性和设计性实验依然采用一人一组的上课形式，提高学生独立思考和解决问题的能力，综合性实验采用二人一组的形式，提高其团结协作、听取各方意见等综合能力。原实验项目和改革后的实验项目如表1和表2所示。

实验内容引入研究性问题。实验内容以验证性实验为主，加入设计性和综合性实验，循序渐进、逐步提高。验证性实验，学生在教师指导下，按照实验指导书的步骤操作。同时，为了使实验过程顺利，实验内容会回避一些可能出现的问题，就造成了学生对知识的一知半解，一定程度上限制了学生的思维。而现在，要从某一切入点入手，适当加入研究性问题，锻炼学生发现问题、解决问题、独立思考能力。下面以验证性实验项目戴维宁定理和诺顿定理为例来进行阐述，实验电路图如图1所示。

戴维宁定理增加2项研究性内容：

①测定有源二端网络的外特性曲线。有源二端网络的划分由学生自行设计，例如，可以把电阻R3作为外电路，剩下的电路即为有源二端网络；也可把R1、E1作为外电路。增加学生的选择性和实验题目的灵活度。

②测定戴维宁等效电路的参数。测量开路电压可采用直接测量或零示法，测量等效电阻可采用短路电流法、两次电压测量法、半电压测量法或直接测量法。改革前要求学生不论哪种方法求出相应电路的开路电压和等效电阻即可。现在要求学生对这几种测量方法进行对比，分析每种测量方法的特点、适用电路以及注意事项。因此，拓宽了学生对同一问题的分析思路。同时，在思考环节提出问题，戴维宁定理的适用条件是什么？此定理对外电路等效，对内电路等效吗？在验证的过程中是否要注意电压方向？这样的课程设置使学生带着问题去完成实验，在实验中思考，找到答案。

这样的实验内容设置无形中把一个问题分解化，使学生比以前更深刻的理解知识点，但是也会因此使学生做不完原来的实验内容。为了解决这一矛盾，把关联知识点整合或分解。依然以戴维宁定理和诺顿定理为例进行说明。将实验内容分成两部分：戴维宁定理实验和诺顿定理实验，学生自行选择完成一项实验。课程的最后15分钟，由两部分学生介绍各自的实验内容和心得体会以及在本实验中的成功之处或不足之处，以便学生之间的相互交流，共同提高。最后教师以用思维导图的形式梳理课程的知识点，如图2所示。

2.2 多种教学方法相互融合，激发学习兴趣

在实验中，教师不是直接给出讨论题目的答案，而是先由学生发表观点，启发、鼓励学生独立思考解决并能够提出新的问题或观点，把以“学生为主体，教师为主导”的教学理念贯穿始终。由于学生处于逐渐步入专业课的初期阶段，题目不应设计过难，目的是培养学生灵活运用知识，学会搜集资料、筛选资料的方法，培养团结协作、合理分工的意识。

专业实验室和创新实验室全天对学生开放，电路分析实验箱、模拟、数字电路实验箱等仪器设备供学生使用，同时还配有专门的实验指导教师予以指导。为学生营造一个相对宽松、自由的工程实验环境，学生称为“快乐实验”。

3 總结

兴趣是发挥学习潜能的最大动力，有了兴趣会投入大量的时间和精力探索。本次教学改革的目的是在课内学时较少的情况下，最大化丰富课程的内容，在愉悦的氛围中让学生获取更多的知识，做到“爱学习、会学习”，为后续的课程，乃至今后的成长道路中起到积极作用。笔者通过近几个学期的教学实践，积累了丰富的教学经验，广大学生的学习积极性和动手能力得到了明显提升，取得了良好的教学效果。

参考文献：

[1]邱关源.电路[M].高等教育出版社.

[2]苗红宇.浅谈如何在电子技能实训教学中激发学生兴趣[J].实验室科学，2014，17（3）：147-149.

[3]李锡华，叶险峰，施红军. 《电子电路实验》课程的教学改革与实践[J].实验科学与技术，2014，12（2）：72-74.

[4]张建红.Multisim10在《电路》课程实验教学中的应用研究[J].电脑知识与技术，2014，10（17）：4096-4098.