“电路理论—电工装备—课程思政”一体化的“电路”多元教学方法研究

[摘 "要]“双碳”目标的提出对电气工程学科教育提出了更高的要求。“电路”是电气专业教学体系的基础课程，具有知识点多、实践性强的特点。然而，高校学生普遍缺乏实际工程经验，无法深入理解实际电工装备中的电路原理，也缺乏对我国电力工程建设成就的认知。针对此问题，本文提出“电路理论—电工装备—课程思政”相结合的一体化多元教学方法。在电路理论教学的基础上加入电工装备讲解，使学生了解课本知识如何应用在实际产品中，同时，介绍我国电力工业建设成就及“双碳”目标下电力工业的发展趋势，开阔学生视野，增强学生对祖国能源工业建设的使命感、认同感。

[关键词]电路教学 "课程思政 "电工装备

基金项目：西安理工大学教育教学改革研究项目“电路理论—电工装备—课程思政”一体化《电路》课程多元交互式教学方法研究（项目编号：xqj2426）及“聚焦电力设备制造、提高使命担当的《高电压技术》课程思政教学研究”（项目编号：xsz2209）。

引 "言

我国在2020年提出“碳达峰、碳中和”的宏伟目标。电气工程学科对实现“双碳”目标起着巨大推动作用。例如，特高压电网及智能电网建设可依据我国能源载荷特点优化能源配置，提高输电效率；风能、太阳能、水能等可再生能源技术的应用可替代传统的煤炭、石油等化石能源，减少碳排放；电动汽车的研发和应用，降低了交通领域的碳排放。

“电路”课程是电气工程学科的基础专业课，为学科教学体系起着打基础、定基调的关键作用。该课程总体讲解了电力设备设计、制造、运行过程中的原理及经验，具有较强的工程性质。通过本门课程学习，有助于学生掌握电工设备设计的基本原理，对于培养电力设备设计和运行人才至关重要。但目前课程的教材编写和讲授过程偏重于基本原理和理论的讲解，对于原理和理论的具体应用引入过少，致使学生在学习过程中出现“知其然而不知其所以然”的问题。所以，如何将工程实际与理论知识相结合，让学生学习知识点的同时建立知识体系，还有待进一步研究。

课程思政的提出也对“电路”课程教学改革提出新的要求。2020年5月，教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》，要求把思想政治教育贯穿人才培养体系，全面推进高校课程思政建设，发挥好每门课程的育人作用。教师在教授知识的同时，如何构建“电路”课程思政体系、形成相关培养方案，是目前电气工程及其自动化专业思政体系建设中需要思考的重要一环。

学科特点及教学难点分析

1.课程特点分析

“电路”是电工学科的基础，是国内大部分院校电气工程学科设置的第一门专业课，也是后续电力系统分析、电机学、模拟电子技术、数字电子技术、电力电子技术等专业课的基础。课程内容知识点广泛，具备以下特点：

（1）理论与实践相结合。“电路”相关原理既包括理论研究，如基尔霍夫定律、相量法等，也包括实践应用，如交流变压器、运算放大器等，电路相关理论与实际电力设备相辅相成，相互促进。

（2）抽象性与具体性共存。电路相关知识点涉及抽象的数学模型，如求解微分方程、矩阵分析，同时还要将抽象的知识点应用在具体的电路元件中。

（3）系统性及综合性特征明显。课程对现代工程中广泛存在的能量系统及信息系统进行了分析，大至高电压输配电工程中的变压器、断路器，小至手机、电脑中的芯片设计，充分凸显了电路原理的系统性及综合性。

2.教学现状及难点分析

目前，电路课程的教学以理论知识点为主。在课程思政方面，现有教学方式主要是通过课程的讲解，强调电力从业的安全意识、工程职业操守和科学分析问题的态度，对于爱国主义情怀也有一些涉及。但从总体上来说，课程思政的深度和体系还未完全建立，思政教育和专业教育两者未形成相辅相成的有机结合，需要进一步提高。根据多年教学经验及学生反馈总结，笔者认为“电路”教学过程中存在以下几个问题。

（1）教学内容缺少工程应用背景。电路原理涉及一些抽象的数学和物理概念，如非正弦周期信号的傅里叶级数分析、复频域动态电路的拉普拉斯变换，学生容易感到枯燥乏味。同时，因学生缺乏工程经验，难以将理论知识与实际工程问题联系起来，导致学习动力不足。

（2）单向教学模式难以激发学生深入思考。电路课程教学过程中，因涉及文字信息、数学公式及电路图形等内容较多，经常使用“计算机+投影仪”的单向教学模式，学生将大部分时间用于被动接受知识点，导致思考深度不够，思维仅停留在表面理解的阶段。

（3）学生对我国电力工程建设成就的认知不足。我国电力行业取得了显著成就，如建成了世界最高水平的特高压电网，成为全球第一大电力生产国，同时大力发展可再生能源，电工装备水平进展也非常迅速。然而，课程教材主要侧重基础理论，缺乏对电力系统规划、设计、建设和运营等方面的系统性介绍，也未充分展现我国电力工程建设的案例和成就。

综合以上的问题，本文提出“电路”课程的“电路理论—电工装备—课程思政”一体化多元教学方法。在授课的过程中引入实际电力设备，将课本知识与实际应用相结合，激发学生的学习热情和兴趣，同时，展示我国电力设备建设中的“追赶—并肩—超越”历程，引发学生对相关知识的思考。

教学法设计思路

1.多元教学法总体构思

“电路”课程具有较强的理论性、工程性和实用性，对相关学科后续专业课的学习及实践能力培养具有重要的作用。

根据电气工程学科特点，电力设备可以成为连接思政教育和专业教育的纽带，如引入电力设备可以让学生更好地理解理论知识。我国电力设备艰辛的发展历程，是进行爱国主义教育的最好题材，可让学生在深入理解教材内容的同时，增强祖国荣誉感。在此基础上，教师组织学生讨论我国电力设备发展面临的“卡脖子”技术，促使学生有投身电力设备制造和电力事业发展的使命感。

2.教学法内容构成

如图1所示，在“电路”课程理论知识基础上，构建“电路理论—电工装备—课程思政”三位一体的课程体系，形成智育和德育双线并行的新模式。

（1）搭建基于电力设备的全课程各章节的课程知识体系

针对知识点和概念繁多的问题，选择典型的电力设备搭建框架，将不同部分的知识点进行串联，厘清各知识点之间的因果关系，使学生在学习理论知识的同时，了解知识之间的内在联系，形成知识体系。在此基础上，探索电力设备在课程中的合理引入方式，通过设备之间的联系，形成全课程的知识体系，便于学生更好地掌握理论知识是如何应用于实际产品中的。

（2）建立基于电力设备的全课程思政教育渗透模式

针对电力设备部件繁多、结构复杂的问题，构建典型的设备发展案例，以展现不同层面的思政元素。让学生从我国电力工业艰辛的发展历程和卓越的发展成果中提升对祖国的荣誉感，再从依然存在的“卡脖子”问题中提升投身电力建设的使命感，使其能够从电力设备的研制过程中树立正确的科学观。在此基础上，结合国家的能源战略发展，形成全课程的思政体系，帮助学生树立正确的世界观、人生观、价值观。

（3）形成基于电力设备的知识教育和思政教育互促方法

构建以电力设备为纽带的课程思政建设体系，让智育和德育之间有机地融合为整体。教师深入研究知识教育和思政教育互相渗透的方式，探讨两者之间互相促进的机制，再结合课本的知识框架，形成科学的课程思政方案。

3.教学法特色

（1）以电路原理为引导，采用课堂讲授和课外视频相结合的多元教学方式

在教学方式上，保留传统的课堂教学，增加了课前和课外观看视频的时间。这样可以保证正常的课堂时间，仅需用少量时间让学生观看提炼后的视频内容，深化学生对知识的理解。

学生在学习过程中以理论学习为主，由于电力行业的特殊性，在校生接触电力设备的机会较少，缺乏实际工作经验。在课程中引入电工设备原理介绍，可以调动学生的学习积极性，使其明晰教材知识点是如何实际使用的，了解实际电力系统发电、输电、配电、用电各过程与教材不同章节内容的关系。

（2）以我国电力设备的发展历程为实例，将智育和德育有机结合

电路教材知识点多，需要在有限的时间内完成教材知识的讲解，以保证完成教学任务，使学生充分掌握专业知识。而思政教育也需要花费大量时间，让学生充分提升思想政治水平。

为了在两者之间取得平衡，更好地解决“电路”授课中思政教育方式、方法和目标树立的问题，本教学法以课程知识为主体，在讲解过程中更加注重从科学和专业的角度去审视问题，教育目标具体且可通过考试进行考核。在思政教育方面，重视学生思想上的转变，实现了智育和德育的有机结合。

例如，以电力设备（如变压器、断路器、避雷器等）为中心，建立整个课程的案例体系，将其融入课程体系之中。在强调理解课程知识的同时，注重思政的融入，引入祖国电力设备的发展历程，通过案例教学使学生充分认识到电力行业发展的不易、了解电力行业目前的世界领先水平、知道领先之下存在的诸多隐患，最终从根本上提升学生的“祖国荣誉感”和“强国使命感”。

典型教学内容设计案例

以“电路”的相量法分析为例，展示“电路理论—电工装备—课程思政”多元教学法实施方式。

1.教学内容剖析

“相量法”为电路课程中求解正弦稳态电路的基本方法。在国内大部分高校的电路教学内容设置中，本章节处于教学内容的中后期。此时，通过对前期直流电路的学习，学生对电路专业课已经有了基础认识，对电路所解决的问题有了基本认知。因此在准备本节教学内容时，需同时注意本章所需要的前置知识。相量法内容涉及高等数学中的微积分及复变函数中的复数运算，大部分学生均已学习过该部分内容，对相量法内容接受程度较高。因此，在本章教学中可适当调整教学方式，采用更加多元化的方式提高学生的学习积极性。

学生在学习相量法相关内容时，所研究的电路对象由直流电路扩展到交流电路。在教学内容中，从学生较感兴趣的交直流之争入手，介绍交流电力系统及直流电力系统各自的优缺点，调动学生的学习兴趣。同时，使学生了解教材理论知识点中直流电路与交流电路之间的联系。

因相量法所求解的正弦稳态电路与实际电力输配电系统关系密切，在教学中可向学生介绍我国电力系统建设的历史及相关成就，以及目前能源转型趋势下电力系统建设特点，通过实际案例增强学生的使命感、认同感。

2.实施方法

（1）课前准备

课前，教师应在教学课程群中明确本章节教学目标，使学生了解与本章相关的微积分及复变函数数学知识，做好学习准备。

在课程群中，上传交直流电网相关介绍内容，并说明本节课程学习将从直流电路转向交流电路学习。为了让学生更加清楚实际电力系统中的电工装备，应在资料中分别介绍交直流电网的特点。

对交流系统，要让学生认识到：交流输电技术可以通过变压器实现电压的升高和降低，减少输电损耗，适用于远距离输电，目前交流系统电工装备已经被广泛应用并不断完善。但是，交流输电在长距离传输时会存在电阻损耗和电感损耗高的缺点，并需要较多的输电线路和支撑设施。

对直流系统，应让学生了解：直流输电可以减少输电损耗，尤其在长距离传输和海底电缆等特殊场景下效果更为明显。在“双碳”背景下，直流输电在光伏、风电等新能源并网接入应用上具有优势。同时，直流输电设备的成本相对较高，且直流断路器、直流变压器等核心电工设备技术并不成熟。

（2）课中教学

通过课程群调研问卷了解学生对课前资料的掌握程度。上课时按照“前置知识点测试—相量法内容讲解—分组讨论—交直流电力系统装备—我国电力系统课程思政教育”的顺序开展。

首先，对学生开展知识点评测，对相量法需要的五个知识点三角函数运算、微积分计算、复数运算、储能元件计算、动态电路计算进行测验，使学生巩固相关前置数学内容及电路内容。

在知识点测验之后，开展相量法内容讲解，说明正弦电路求解特点，以及为什么引入相量法，并对正弦稳态电路进行分析。同时，向学生强调相量法适用电路范围，在应用相量法求解电路时需要注意的易错点。

理论教学后，介绍电力工业发展史上直流输电系统与交流输电系统之争，使学生了解到相量法对于交流输配电系统发展的重要作用。在此基础上，引导学生结合课前的课程群资料开展分组讨论。学生在主动参与课堂教学的过程中，加强了对交直流输电系统的理解。

教师在课堂中向学生介绍交直流输电系统的典型电工装备，并引申教材内容。对交流电力系统，可介绍交流发电机及交流变压器原理，并说明其与电磁感应定律、麦克斯韦方程组之间的关系；对直流电力系统，可介绍目前直流断路器、直流变压器技术的不足，让学生了解到直流电力系统在可再生能源应用上的巨大潜力。

知识点讲解后，结合我国电力工业建设在“追赶—并肩—超越”过程中所取得的巨大成就，开展课程思政主题教育。目前，我国已经建成了全球装机容量和输电量最大的电力系统，并在特高压输电、智能电网建设方面达到了世界领先水平。在可持续发展观念导向下，我国正加强从传统的煤炭能源主导到多元化能源结构并行的转变，太阳能、水能、风能等清洁能源的快速发展有效减少了对传统能源的依赖，为“双碳”目标的实现提供了强大助力。

（3）课后总结

课后收集学生对本节课程的反馈意见，了解其对课程内容的掌握情况，为以后教学改进提供参考。同时在课程群中提供有关“双碳”目标、清洁能源、特高压工程、智能电网建设的拓展视频资料，帮助学生进一步了解电力系统领域的前沿技术和发展趋势，以扩大学生的眼界，使其了解实际电力工业特点，愿意投身到电力工业建设之中。

结 "语

“双碳”目标下，电气工程学科教育需与时俱进，适应能源转型和可持续发展的要求。“电路”是电气工程学科的第一门专业课，对电工学科课程体系起着打基础、定基调的重要作用。本文根据电路课程内容的特点，剖析教学实际，发现高校学生普遍存在对电力工业缺乏了解、无法理解理论知识如何应用于实际、学习主动性不高等问题。为此，本文提出“电路理论—电工装备—课程思政”一体化多元教学方法，将理论与实际结合，激发学生的学习热情和兴趣。同时，以我国电力设备建设中的“追赶—并肩—超越”艰辛历程开展思政教育，提升学生的使命感和责任感，并以相量法为典型案例，介绍了多元教学方法的具体实施方式。实践证明，该教学方法达到了理论联系实际、智育和德育并行的良好效果。

参考文献：

[1]潘垣，陈晋，文劲宇，等.面向“电气化+”的电气工程本科人才培养体系重构刍议[J].高等工程教育研究，2021（4）：23-28+40.

[2]高昕悦，罗先觉，邹建龙，等.电路实验课程的教学改革与实践[J].中国现代教育装备，2023（1）：136-139.

[3]朱桂萍，于歆杰，康重庆.新时代电气工程学科人才培养的思考与实践[J].中国电机工程学报，2022，42（8）：3017-3027.

[4]郝丽丽，张广明，崔行磊，等.“双碳”目标下电气工程研究生跨学科培养模式探索[J].中国现代教育装备，2022（21）：129-131+149.

[5]于歆杰，朱桂萍.从课程到专业，从教师到课组——由点及面的课程思政体系建设模式[J].思想理论教育导刊，2021（3）：92-98.

[6]于歆杰.论混合式教学的六大关系[J].中国大学教学，2019（5）：14-18+28.

[7]丁冲，杨文荣.基于课程思政理念下的“电路”课程教学改革[J].电气电子教学学报，2019，41（6）：70-72+96.

[8]王琨，周丽芹，张立强，等.适合于大课堂的混合式教学方法探究——以“电路原理”课程为例[J].现代教育技术，2019，29（5）：33-38.

[9]张玲霞，闫允一，王辉，等.MOOC时代“电路分析”课程新教学模式探讨[J].电气电子教学学报，2015，37（2）：19-21.

[10]张莉靖，曹殿波.“翻转课堂”教学模式研究[J].陕西教育（高教），2014（Z1）：91-92.

[11]穆华，李春.BOPPPS模型及其在研究型教学中的应用探究[J].陕西教育（高教），2015（10）：27-30.

（张在秦、王闯：西安理工大学电气工程学院）