电路理论课程教学改革实践
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作者:童静 王东剑
摘要：电路理论课程改革是基于以学生为中心的理念，尝试混合式教学形式，对课程内容进行合理裁剪。采用翻转课堂，充分提升学生的参与度，发挥其主动性，自主学习。增加Multisim仿真环节，作为对实验的补充，提高学生的实践创新能力。建立完善的评估考核体系，保证学习效果得到有效体现。
关键词：以学生为中心;翻转课堂;Multisim仿真
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2020）14-0142-04
一、课程改革思路
电路理论课程是高等学校电气类专业重要的专业基础必修课，为学生学习后续专业课程建立必备的理论知识，对其教学内容、教学方法、教学手段的改革与探索，学生实验技能的培养，等等方面，一直以来都是教育工作者教学思索的重点[1]。
改革思路一：积极探索从教师中心到学生中心的教学模式改革。改变当前课堂教学中以教师讲授为主，单相灌输性强，学生参与度低，学习的积极性和主动性不足，等等现状。通过设计清晰、明确的教学流程，引导学生主动参与教学过程，真正做到以学生为中心的教学。
改革思路二：尝试混合多种教学形式，综合培养学生的创新实践能力。除了传统的课堂教学形式，另外增加了Multisim电路仿真和翻转课堂小组讨论环节。Multisim电路仿真软件的引入，可以让学生不受实验条件的限制，随时通过仿真软件分析电路原理，自主设计电路，启发创新性思维，提升实践动手能力。翻转课堂小组讨论，让学生成为学习的主体，通过资料搜集、PPT制作、课题演讲和提问回答等过程，深化学生对理论知识的理解，能够做到理论联系实际分析电路问题。
二、教学形式
（一）课堂理论教学（40学时）
本次课程改革是以电路理论下学期《电路理论（一）-2双语》为改革对象。《电路理论（一）-2双语》理论课为40学时，实验课为8学时。课程改革中的其他教学形式的引入必然会挤占原有的课堂教学学时，为了解决这个问题，我们对《电路理论（一）-2双语》课程的教学内容进行了合理裁剪，保留了核心关键知识点，将部分基础内容的授课教案留给学生自学，对学生的学习主动性提出了更高的要求，并通过必要的考核措施保证了教学质量。教学内容和学时分配如表1所示。
（二）翻转课堂小组讨论（8学时）
通过翻转课堂的形式，学生能够更多地参与到教学过程中，提升了学习的积极性和主动性，启发创新思维。本次课程改革选择2017级蓝电创新班（20人）和2017级太阳能班（32人）作为试点班级，均为小班授课，便于控制讨论现场。小组讨论安排每4人一组，要求分别完成资料整理、PPT制作、课堂讲演和提问回答等任务。每次小组讨论会安排4个左右的选题，供学生自由选择，部分组可以重题。选题会提前一周布置给学生，让学生有充分的时间准备，教师也会就每个题目做简单介绍，提供必要的指导。讨论当天采用抽签形式选出3组学生讲演，其他小组必须就讲演的内容提问，并互相评分。为了督促学生充分准备，保证讨论质量，讨论过程用摄像机全程录像，并作为教学素材用于后期的教学研究分析。
以一阶电路为例，要求学生完成四个主题的讨论：RC积分电路（含运放）、RC微分电路（含运放）、RC复位电路（用于单片机系统）和RL高电压脉冲电路（用于闪光灯驱动）。
讨论流程：准备阶段——选题，收集资料，制作PPT;课堂讲授——详细介绍应用电路的组成结构、工作原理、仿真波形、结论分析等;提问答疑——每组至少准备1个问题;投票评分——上传PPT，以小组为单位评分。图1所示为RL高电压脉冲电路（用于闪光灯驱动）主题学生完成的部分PPT示例。
（三）Multisim电路仿真实践（8学时）
为了解决《电路理论》课程实验学时不足、综合设计类实验相对较少等问题，提升学生的创新实践能力，课程改革新增了Multisim电路仿真环节。针对《电路理论（一）-2双语》课程，增加了8个学时，即4个Multisim仿真实验：Multisim仿真软件入门、一阶电路Multisim仿真、二阶电路Multisim仿真和耦合电感Multisim仿真。首先通过2个学时的实验教会学生如何在Multisim里面搭建电路和进行最基本的电路仿真，随后在每章知识点学习完成后进行相关电路的仿真和数据分析，最后完成一个仿真设计的大作业，综合运用所学知识，设计满足一定功能指标的实际电路。
下面以一阶电路中的电容充放电电路为例进行Multisim仿真实践。
首先在Multisim入门的基础上自行绘制电路图，打开示波器显示波形，开关动作时可以得到电容充放电的波形，如图2所示。
电路中的开关由打开到闭合，此时电容充电，波形如图3所示。拖动两个游标到图3中所示的位置，可以观察到充电时间大约是2.497ms。通过电路参数可以计算出时间常数τ=0.5ms，通常3τ—5τ左右电路充放电完毕，近似满足所读出的充电时间。
三、考核和评估
课程改革要落到实效，必须细化考核方式，督促学生在每个环节上都必须认真对待。同时，要对改革结果进行分析和评估，不断调整和改进方式方法。
（一）《电路理论》课程考核方式
《电路理论》课程考核方式为：平时成绩50%+考试成绩50%。平时成绩构成：（1）考勤和提问5%;（2）作业15%;（3）课堂讨论20%;（4）实验和仿真10%。考试成绩：期末考试（与其他班一起参加）50%。表2为课堂讨论评分表示例。
（二）评估机制研究
本次课程改革将从各个方面综合评估改革成效，并针对结果进行完善和改进。首先，进行期末考试成绩的数据对比分析，将2017级参与课改的学生成绩与2016级学生做纵向对比，同时与2017级未参加课改的学生做横向对比，通过数据来分析课改的成效和不足。其次，课程结束后，对参与课改学生提供问卷调查，让学生来评价课改后是否有所收获，并提出改进意见。最后，对课改教学素材進行分析研究，提炼优化教学方式方法。
四、结语
电路理论课程逻辑性强，有广阔的工程背景[2]。通过对电路理论课程教学的改革与实践，可以充分调动学生的学习积极性和主动性，增强学生的实践能力，有利于培养适应社会发展需求的工程应用型人才。同时，课程改革也对任课教师提出了更高的要求，督促教师充分备课，积极参与改革，提升教学质量。
参考文献：
[1]崔双喜.“电路”课程教学改革与探索[J].中国电力教育，2013，（11）.
[2]邱关源.电路[M].第五版.北京：高等教育出版社，2006.
Abstract：The course reform of circuit theory is based on the idea of student-centered，tries the mixed teaching form，carries on the reasonable cut-up to the curriculum content.Turn the classroom，fully promote students' participation，give play to their initiative，independent learning.Add the Multisim simulation link，as a supplement to the experiment，improve the students' ability of practical innovation.Establish a perfect evaluation and assessment system to ensure that the learning effect is effectively reflected.
Key words：student-centered;flipping classroom;Multisim simulation
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