单位文秘网 2022-02-26 08:08:01 点击: 次
摘要:针对工科信息测控类专业教学改革后电路课程的教学,从知识体系的构建和教学方法两个方面进行了总结和思考,目的是使学生们在进入大学后尽快适应这门课程的学习,建立更加有效的教学方法。
关键词:电路课程;教学改革;测控专业
作者简介:姬靖(1980-),男,山东滕州人,广东工业大学信息工程学院,讲师。(广东 广州 510006)
基金项目:本文系广东工业大学博士科研启动基金项目(项目编号:103038)的研究成果。
中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2011)23-0070-02
“电路”课程是理工科信息测控类专业的一门基础课程,主要内容包括直流电路、动态电路和交流电路,还有各种电路分析方法、定律和定理,是学好后续课程如模拟电子、数字电子的基础。广东工业大学信息工程学院是广东省最早创办测控技术与仪器专业的学院之一,该专业是广东省高校名牌专业,目前设置两个热门方向:计算机测控技术和光机电一体化。该专业以一批专业实验室以及一批校外实习和培训基地为依托,改革人才培养模式,努力提高培养质量,为广东省社会经济的发展培养急需的应用型高素质人才,是广东省应用型本科专业人才培养示范专业和重要的人才培养基地。当前的人才培养改革思路是:改革“课堂教学为主,实验教学为辅”的传统教育教学方法,提倡“知识、能力和素质并举,强化综合能力培养”的教学理念;注重培养学生的工程师素养,强化知识应用能力、实践能力、组织协调能力和创新能力等综合能力的培养,加强学校与企业互动。为了适应新形势下这种应用型人才培养模式,“电路”课程需要进行相应的改革。对于刚刚进入大学的学生来说,学习电路课程是有一定难度的,普遍反映该课程比较难学,针对这一问题我们进行教学改革和思考,以使学生可以尽快适应大学阶段的学习。
一、课程内容设置和有效教学
1.课程内容改革和设置
教改后的电路理论学时是48个学时,安排在学生入校后的第一个学期学习。为了平衡教学课时的减少,课程讲授知识点也相应减少。课时数减少,需要重新编写教学大纲,重新对教学内容进行整合和组织。如何构建起一个完整的知识框架和体系,使学生迅速掌握这门课程的核心知识结构,引导学生快速进入学习状态中,需要对这一问题进行总结和思考。首先,针对课时有限这一问题,可以采取减少课堂授课内容,增加课下学生的自学内容的方法,一方面可以培养自学能力,另一方面也可以把最重要的内容讲解透彻。原则上,课堂讲授内容不能太多,重点在于精讲,通过课堂讲授学生可以获得一个很好的引导,鼓励学生自己主动去学习教材另外一些不讲授的内容,这就需要充分调动学生们自身兴趣和积极性,完成电路课程的学习。课堂讲授一定要更加突出重点,克服学生的畏惧心理,体验到这门课程的方法美。其次,每次上课要给出明确的教学目标,可以围绕某个具体电路,详细阐明通过本堂课的学习可以分析和解决哪些电路,形象描述本次课程重点学习的知识点和难点,把教学目标变清晰和明确,使学生们有一个充分的感性认识,同时调动学习积极性。最后,遵循循序渐进的原则,将难点进行分解。从整体上来看,我们讲授的电路课程可以分为三大模块:一是线性电阻电路,二是一阶动态电路分析,三是交流稳态电路的分析。不同模块之间其实并不是完全独立的,其中第一个模块是基础中的基础,主要知识点和内容包括:电路与电路模型;电阻电路等效变换;电阻电路的一般分析方法;电路定理。第二模块动态电路先介绍了两种重要的电路元件电容和电感,然后详细讨论了含有这两种元件的电路发生动态变化的过渡过程。第三模块交流电路则是以相量法和复数作为有效工具来分析交流电路,其分析方法类似于第一个模块的内容。
2.以高中知识为切入点,开展有效教学
新的培养方案实施以后,电路已经讲授了两轮,在教学过程中发现了一些问题,主要是:学习该课程的预备知识少,在讲授过程中有不少概念学生不理解,所以在下一步的教学中一定要切实掌握同学们的知识结构和现状,抽出部分时间来把某些概念用通俗的实例来讲清楚,介绍好这些基础知识,避免对后续内容学习的影响。比如线性电阻电路一般分析方法这一章,学生在学习第一章和第二章时,由于分析的是一些基本的简单电路,所以遇到的问题不大,而第三章电阻电路的一般分析方法,由于是抽象电路,而且缺乏一个整体的认识,所以学生们学习起来有些困难,那么如何解决这个问题呢?从本质上来说,这些方法比如回路电流法、结点电压法,其实就是一种设未知量,然后列方程求解的方法和步骤。所以我们可以从线性方程组入手,以线性方程组作为核心,从高中阶段分析一个问题、设变量和解方程入手,阐述这一章分析问题的类似思路。只是如何设未知量需要深入研究,关键是如何选择未知量可以使问题变得更加简单。支路电流是本章最基础的方法,其他方法实际上都是从该方法得到,比如回路电流法以回路电流作为变量,结点电压把结点电压作为变量,这里需要详细说明为何用这样一组变量可以描述电路所有的状态,如基于支路电流法可以根据元件的VCR特性计算得到支路电压,而回路电流又可以表示出每条支路的电流,结点电压又可以列出每条支路的电压来等等。然后推导和给出每一种方法对应的标准形式方程组,进行了进一步的归纳和总结,对出现的概念比如互阻、自阻等要解释清楚,这些参数需要学生经过实际的练习来加深对其理解,才能在实际的电路问题分析时,熟练快速应用这些一般分析方法解决电路问题。总之,在教学实践中需要积极思考如下问题:如何与高中数理知识衔接?如何在学生现有知识状态下开展有效教学?课程知识体系结构如何适应这种教学改革新形式?面临新的课程改革,有效提高学生对电路这门专业基础课程的学习和掌握,为后续专业课程的学习打下良好的基础,对于实践性创新人才的培养具有十分重要的意义。
3.第八章“相量法”的教学改革
从课堂讲授内容来看,最大的问题出现在第八章“相量法”,由于这是学好后面交流电路部分的基础,所以这一章的内容具有非常重要的地位,是交流电路理论的核心工具和关键方法。由于刚开始上这门课没有注意到这个问题,相关预备知识讲解不透彻,很大一部分学生学习起来非常费力,又看不懂书,导致学习效果不理想,严重影响了后面几个章节的学习。通过总结发现主要困难在数学知识的学习上,所以需要花一些时间讲解好“相量”这一数学工具的来龙去脉。在学习正弦稳态电路分析时,可以把正弦电流电与高中物理中学过的简谐振动联系起来,以已有知识为基础引导学生进入新知识的学习,以适应教学改革的新要求。正弦交流电路的分析首先从同学们熟悉的正弦信号开始介绍,然后用一个课时的时间来详细讲述“相量”数学基础知识,包括代数形式和极坐标形式两种形式,还有相量图和四则运算,其中的关键是怎么建立正弦量与相量之间的对应关系,正弦量的描述有三个要素,分别是振幅、频率和初相位,对于一个电路来说,激励和响应的频率都是一样的,所以区别之处是振幅和初相位这两个,可以用一条线段的长短表示振幅的大小,如果在这个线段加上一个方向,那么它与横坐标轴的夹角就可以表示初相了,所以我们可以用一条有方向的线段来表示正弦量,这其实就是它的极坐标形式,如果这条线段的起始点我们统一选择原点,那么利用终点坐标就可以描述这条有向线段,而这个坐标我们可以用一个复数来表示,这就是它的代数形式。所以在今后的教学中一定要把这一数学工具讲解清楚。
二、教学方法和教学实践
1.以实践创新型人才培养为目标,提高学生实践能力
作为工科实践性创新型人才培养示范专业,测控专业倡导学生为主体、教师主导的“启发式”教学,注重理论和实践相结合,学生向书本学习的同时,也向实践学习,培养纵向思维、横向思维、独立探索和团队协作的能力。通过改革课程教学方法和考核方式,引导学生在课外自觉学习、主动学习,并适度减少理论课的课堂教学学时数,帮助学生更积极地思考问题、分析和解决问题。学好电路不光是会解决和分析具体的题目,更重要的是在学习完电路后,掌握基本的仪表、仪器的使用,并学会分析实验结果和解释实际现象,这是本科阶段的培养目标,如果没有达到这一效果可以说是电路教学的失败,也和创新型人才培养目标相去甚远。电路虽然是专业理论课,但是它完全来源于实际中的电现象,所以在进行纯理论教学的同时,必须加强学生的实践操作技能训练,否则会造成学习积极性差、动手和分析解决问题的能力差,毕业后不能很好地适应用人单位的需要。为避免这样的恶性循环,电路教师承担着更重要的责任。只有将抽象的电路理论知识与生产实践、实训相结合,加强能力培养,引发学习兴趣,才能加深理论知识的理解,为后续课程学习打下坚实的基础,同时加强动手能力的训练,使他们更加关注周围电的现象,对自己的专业有更深刻的认识。可以充分利用实验室,以实验引导学生学习,广东工业大学现有电工电子实验室,还有开放实验室,给学生提供了足够的空间,只要他们有想法,就可以去设计、实验,以实验引导和辅助理论课程的学习,从而深刻理解电路分析理论和方法。
2.扩展授课教师知识面,培养学生学习兴趣
在教学过程中发现,学生在课上感觉枯燥和抽象,课下缺乏兴趣,针对这一问题可以通过形象、生动的实例引导学生的学习兴趣,培养乐于学习的心态。这需教师的知识面更加广阔,备课不要局限于眼前的大学电路课程,还要向前扩充数学和物理课程理论知识,向后扩充电类专业课程知识,这有助于温故而知新,使学生产生对电路课程的学习兴趣。“电路”课程从教学内容上来看,表面上教学难度不大,但是真正要取得良好的教学效果确实不易。作为教学活动的组织者,教师的水平很大程度上影响着教学质量,所以提高授课教师的综合素质至关重要。另外从培养学生的兴趣入手,要求学生熟练运用所学的各种知识和方法来解决题目。电路课程具有较强的理论性,可以从不同的角度入手来解决同一个问题,应用多个定理、多个知识点来分析同一个电路问题,比如线性电阻电路,我们可以用基尔霍夫定律、等效变换、电路定理、回路电流法、节点电压法,都可以进行分析。所以针对同一个电路,可以让同学们尝试从不同的方法来解决,并检查结果是否相同,品味这些方法的简洁美、对称美,也有助于培养电路课程的学习兴趣。
3.充分利用实验室资源,培养学生自主学习和动手能力
在教好电路理论课的同时,不能忽略该课程的实践环节,因为该课程与工程实际的联系非常紧密,只有把理论与实际密切结合起来才能达到创新型人才培养的目标。本课程在理论教学的同时,设有八个实验课,但是实验课程的进度和安排存在一些问题,主要是与理论学习的进度不一致,所以今后要协调好实验课程的安排,使同学们在学习完理论知识可以马上到实践中检验和验证所学知识,并在实验中提高自己分析和解决问题的能力。广东工业大学电工电子实验教学示范中心,现有电工基础实验室、电子技术实验室、电工电子实训室、EDA实验室等实验室,每年承担全校42个专业,近7000学生,共计32万人学时电工电子实验教学工作,并设有开放实验室,鼓励学生主动走进实验室,引导学生自主实验,提高动手解决问题的能力,从而可以调动学生学习的积极性,发挥他们潜在的创造力和想象力,这样就把理论与实践紧密结合起来,有助于实践性创新型人才的培养。
三、结束语
本文结合广东工业大学实践性创新型人才培养,探讨了教学改革后电路课程的教学思路,从课程内容和教学方法两个方面进行了思考和总结,为更好地开展教学工作、提高学生的学习效果提供了参考,最终目的是使测控专业学生进入大学后更好地学习电路这门课程,也期望学生们能够通过这门课程的学习,适应大学阶段的学习。目前的电路教学虽然取得了一些进步,但是离理想教学还很远,需要进一步努力,进一步改进我们的教学方法,更加深刻理解这门课的教学规律,从而真正地教好这门课程。
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(责任编辑:麻剑飞)
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