单位文秘网 2022-02-26 08:11:45 点击: 次
【摘 要】《电路分析》是电子信息类各专业重要的专业技术基础课程。本文针对该课程的特点,结合独立学院学生的实际情况,从教学内容、教材建设、教学方法等方面介绍了对课程进行教学改革的具体措施。
【关键词】独立学院;电路分析;教学改革
0 引言
《电路分析》课程是高等学校电子信息类专业的专业基础课程,是后续的《模拟电子技术》、《信号与系统》、《高频电路》等课程的先修课程,在教学环节中起非常重要的作用。
独立学院是近十年来我国高等教育出现的一种新模式。相对于普通高校学生来说,独立学院学生有先天的劣势。因此,《电路分析》的教学不能照搬普通高校的教学模式,必须从实际出发,在教学内容、教学方法及实验教学等方面进行改革,建立适应独立学院学生的教学体系和教学模式。
1 根据学生特点设定培养目标,明确教学内容
与普通高校学生相比,独立学院招收的学生大都学习基础较薄弱,对理论学习缺乏积极性,相对更擅长动手实践和实际操作,并且对热点知识、新产品更感兴趣。因此将培养目标设定为:具有与本专业方向相适应的文化水平与素质、良好的职业道德和创新精神,掌握本专业方向的技术知识,具备相应实践技能以及较强的实际工作能力的生产第一线技术应用性综合人才。以学生具有一定的理论基础知识和较强的实践能力作为培养目标。
本着独立学院的培养目标,从实用的角度出发设定电路分析教学内容。将理论内容分为电阻电路、动态电路和正弦电路三大部分。其中电阻电路部分设置较多学时,内容为电路变量(电流、电压、功率)、电路元件(电阻、独立电源、受控源)、基本理论(欧姆定理、基尔霍夫定律)、基本方法(网孔法、节点法、叠加方法、戴维南定理等);动态电路部分内容为动态元件(电容、电感)、一阶电路和二阶电路;正弦电路内容为相量分析(阻抗、导纳、相量模型的复数运算)、正弦稳态功率(平均功率、无功功率、复功率、三相电路及功率)、多频正弦(频率响应、正弦稳态叠加、谐振)、耦合电感(去耦等效电路、空心变压器和理想变压器)。
在明确教学内容的同时,确定了对内容掌握程度的要求。根据学生对先修内容掌握情况和计算水平,在保证熟练掌握基本理论和方法的前提下,对部分运算复杂的理论内容要求适当降低,如动态电路要求学生掌握一阶电路的求解,对于二阶电路只要求列方程;频率响应只引入简单的的低通和高通滤波器,对于更复杂的问题留待后续《模拟电路》课程解决;正弦电路部分要求学生掌握相量分析法,对于拉普拉斯变换方法留待《信号与系统》课程进行学习。同时将后续课程相关内容基本思想提前在教学中进行介绍,如讲解节点分析法时,可引入运算放大器的模型;讲授叠加方法时,介绍数模转换器的基本工作原理,以引发学生兴趣,达到更好的教学效果。
在设定理论教学内容的同时,设定电路分析实验内容。除了配合上述理论的验证性实验,增设MATLAB仿真实验,以其新颖和直观,激发学生的求知欲,且部分内容在课堂上演示,成为课堂教学的组成部分;部分实验采取开放式教学模式,要求学生在课前预习有关实验内容,自己独立做实验,这为学生自主学习、发挥个性和创造性留有空间,调动了学生的积极性;增加了综合设计性实验,学生通过查阅资料、整理方案,再做实际实验,学到了不少书本中无法学到的知识,综合能力普遍得到提高。
2 调整授课学期和教学学时
普通高校课程体系中, 《电路分析》课程以《微积分》、《大学物理》等课程为先修,一般在大学二年级上学期即第三学期开设。为了贯彻培养目标,增强学生在就业市场的竞争力,应开设更多实践课程,而实践课程的开设需要以理论作为先导,因此作为各门专业基础课的先修,即所谓“基础的基础”,《电路分析》课程势必要提前开设。以中山学院电子信息学院为例,该课程曾由第三个学期调整到第二个学期,从2009年至今,该课程理论分为上、下两部分,上部分主要内容为电阻电路和动态电路,下部分内容为正弦交流电路,授课分别在第一、二个学期;电路分析实验单独设课,开设时间为第二个学期。
提前授课学期确实能保证学生尽早接触专业基础知识,有利于其他理论和实践课程的开设与学习,但其在推行过程中遇到的困难也是显而易见的。首先在教学的开篇介绍电压、电流、功率和能量这些基本概念时,需要学生具备微积分运算能力;以节点法、网孔法列方程求解电路,解方程需要学生掌握线性代数相关内容;动态电路的求解,需要学生已熟悉微分方程的建立和求解;交流电路部分,需要学生有熟练的复数运算能力;在应用电阻、电容和电感等分立元件时,应当建立在大学物理中已掌握其基本特性的基础上,等等。由于开设学期的提前,电路分析相关内容走在了原本的先修课程之前。针对这一实际困难,授课教师在有限的学时内,分别采取了相应的措施:如在开篇先介绍仅基本概念,计算重点为欧姆定理、基尔霍夫电流、电压定律等,等到学期过半,学生已有一定微积分基础,再回头进行功率、能量的相关计算;求解电路方程时,重点为电路方程的列写,要求学生以代数方法求解方程;对于动态电路,直接介绍微分方程的基本形式和解的结构,重点为三要素法的应用;正弦交流电路部分在第二学期,要求学生在假期对内容进行预习,准备科学计算器,复习数学中三角函数和极坐标运算等。
《电路分析》课程理论教学学时一般为64~80学时,实验16~24学时。目前高校专业基础课普遍压缩理论课时,但本院对该课程设置两个学期为(48+32)共80学时,实验32学时,理论和实验学时在各专业基础课中均居首位。事实证明,当授课学期提前,学时不宜再进行压缩,否则无法将专业基础打得扎实牢靠。
3 教材使用与建设
确定培养目标和教学内容后,应选择合适的教材成为关键。北京理工大学李瀚荪教授主编、高等教育出版社出版的《电路分析基础》上、下册(第4版)就是一套非常合适的教材。该教材的显著特点是内容全面、概念清晰、例题丰富,特别是引入了较多工程实例作为补充,尽管有些内容对独立学院学生有点偏难或过多,但通过适当取舍可以达到良好的教学效果。
在实际教学中,为了更好地贯彻人才培养目标,任课老师没有采用教材配套的多媒体课件,而是根据学生水平和实际教学效果,自行制作了相应的多媒体课件,并在教学过程中不断完善;由于该教材的教学指导书公开发行,其中有教材中全部习题的详细解答,为了巩固理论内容,帮助学生抓住学习重点,同时为了避免抄袭作业现象,授课教师不辞辛苦为学生编写了相应习题册。授课教师还编写了特色鲜明的实验讲义,既包含硬件实验,也有MATLAB 仿真实验,并且对硬件实验的电路还给出了仿真的结果,十分有利于学生把握实验结果的准确程度。
4 根据学生特点改进教学方法
《电路分析》是学生接触的第一门专业基础课,特别是《电路分析》上部分授课在第一个学期,刚进入大学的大一新生,一部分学生没有了高考时的压力,没有父母和老师的催促,缺乏学习的动力;还有部分学生开始时有较高的学习热情,但还没有掌握大学的学习方法,遇到问题又容易产生畏难情绪。学生在中学阶段,老师对一个问题往往讲得非常仔细,并且通过题海战术,对于重点反复强调、重复。进入大学后,学生感觉进度较快,有些不适应,因此任课老师在讲解课本知识的同时,还要教会学生在大学阶段的学习方法,提醒学生注重上课效率,在上课时做到重点突出、条理清晰。同时针对学生特点,在开始阶段将节奏适当放慢,对重点内容增加重复次数,待学生基本适应后再逐步加快节奏。作为专业基础课,还要从点滴细节培养学生的专业素养,如作业中电路模型的画法、硬件实验中的接线次序、实验报告的基本格式等等。
在教学中,课堂教学是最重要的环节。课堂教学必须以学生为主体、教师为主导,师生互动,知识传授与能力培养相结合。在课程的教学中,力求从实际问题或仿真实验演示引入问题,设置疑点,然后展开讨论,最后进行归纳总结,并出几个简单的测试题,进行课堂互动测试,这既能调动学生学习的主动性,培养学生的直觉思维,又能及时反馈教学效果。
课堂教学中采用板书与多媒体结合方式。多媒体与传统板书相比,具有形象、生动、高效等优点,且能激发学生的学习热情。在《电路分析》课程的教学中,对于讲授的基本内容,尤其是电路结构、仿真实验演示、重点总结等内容,宜采用多媒体显示;但在讲授计算题求解过程时,则尽量用传统板书,或用两种手段相结合的方式。
很多学生在学习过程中,虽然掌握了基本的知识点,但是遇到具体问题时,无法应用学过的知识进行分析。针对这种情况,在教学过程中某一阶段的学习完成后(通常为一章),上一次习题课。习题课既是对这一阶段学习的小结,同时对学生作业进行讲评,使学生更好地掌握解题的思路和方法,对理论内容进行巩固。由于电路分析实验安排在第二个学期,在理论学习阶段,引导学生在课外参与电子类学生社团、电子竞赛小组等活动,尽早锻炼实践能力。
为了提高学生平时学习的积极性、避免考前突击,对《电路分析》课程评价方法进行改革,由原来主要以期终考试成绩为主变为平时成绩和期终考试成绩相结合的方式。目前,课程的评分标准为:平时成绩占40%,期末考试占60%;其中平时成绩,以学生作业、期中考试、平时测验成绩按确定比例构成,兼顾考勤和课堂表现,并且在期末考试之前向学生公布。
除了以课堂教学为主要授课手段,授课教师还进行了《电路分析》课程相关网站的建设,内容包括教学大纲、多媒体课件、实验大纲、实验指导书、例题、往年试卷及解答等丰富资源,供学生课后自学、复习,并可与学生网上交流,取得了良好的学习效果。
5 结语
近年的教学实践表明,对《电路分析》课程的教学改革达到了预期的效果,特别是当初争议最大的将授课学期提前的做法被证明是切实可行的:使得学生尽早接触了专业知识,对其他课程的学习还起到一定的促进作用。除了对《模拟电子技术》等课程的先导作用,对《微积分》、《大学物理》等课程也有促进作用。以前笔者经常听到高等数学老师诉苦,说学生对《微积分》等理论学习积极性不高,不知道“学了有什么用”,而我们在《电路分析》课程中介绍了功率与能量、电流与电荷的微积分关系后,学生了解了应用实例,对数学理论的学习积极性增强了;在学习了电容、电感等元件特性后,在《大学物理》电磁学部分学生反映更容易接受与掌握;而学生学习积极性的增强,则会对各门课程的学习起到促进作用。
经过课程组教师数年的不懈努力,《电路分析》课程建设与实践取得了一定的成绩:有效地整合了教学内容,制作了图文并茂的电子课件和详尽的习题解答,设计了相关实验项目并编写了实验指导书,改进了教学方法,还制定了一系列有效的教学制度等等,极大地调动了学生学习的主动性和积极性。学生的网上评教及后续课程的教学情况表明,所进行的教学改革是比较成功的。当然,课程建设是一项长期的任务,任课教师必将克服困难、开拓创新,继续开展教学改革,进一步完善教材、教学手段、教学制度等诸多要素,为培养技术应用性综合人才贡献力量。
【参考文献】
[1]李艳芳.独立院校电路分析教学模式探索[J].价值工程,2012(28):274-275.
[2]徐国峰,宋卫菊,卢松玉,王玫.电路分析课程教学改革与研究[J].科技信息,2011(25):185-186.
[责任编辑:王静]
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