电路原理课程教学改革与实践
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作者: 余永辉 徐霞 杨奕
[摘 要] 电路原理课程是电类专业的重要技术基础课，该课程理论性强，分析方法多，概念多，学好该门课还需要学生具备一定的数学、物理基础知识。因此学生学起来普遍反映难度比较大。为了提高教学质量，改善教学效果，本课题组老师从教学内容、教学手段、教学方法、考核体系、实践环节等几个方面入手进行了改革与实践，取得了很好的效果。
[关键词] 教学改革；教学方法；电路原理
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634(2011)06-0080-03
电路原理课程是自动化、电子信息工程等电类专业的一门重要的专业基础课。它的任务是通过本课程的学习，掌握电路的基本理论、电路分析的基本方法和进行实验的初步技能，并为后续的课程准备必要的电路知识。“电路原理”课程具有内容多、理论性强、计算繁杂、习题量大的特点。学好电路理论课程还需要有较好的数学和物理基础。所以同学们普遍反映电路理论课程比较难学。
重庆理工大学采用的电路教材是邱光源为原著，罗先觉修订的“电路（第5版）”[1]。按照教学大纲要求教学学时一般要110学时左右，但随着新的知识和学科不断地出现和形成，“电路原理”课程的教学学时已经压缩为72学时。另外，“电路原理”课程提前到大学一年级下期开设。学时的压缩和教学时间的提前无疑使教学的难度大大增加。如何在有限学时内使学生掌握电路的基本知识、基本分析方法和基本实验技能是主讲老师必须思考的问题。经过多年的努力，课题组老师主要从教学内容、教学手段、教学质量评价方法与评价体系、实践环节等几个方面进行改革实践，在“电路原理”这门课程的教学上取得了一定成绩。
1 教学内容模块化明确教学重点与难点
教学内容模块化可以帮助学生在学习时有一条清晰的学习主线，清楚学习的重点和难点。电路原理教学内容大致分为5大模块：（1）电阻电路模块：包括直流电路为主的电路基本概念和基本分析方法；（2）动态电路模块：包括一阶电路的时域分析，线性动态电路的复频域分析；（3）正弦交流稳态电路模块：包括三相电路，含有耦合电感的电路；（4）正弦稳态电路的扩展部分：包括非正弦周期电流电路分析，电路的频率响应；（5）二端口网络和其他内容作为扩展单元模块。
课程内容的重点大致可划分为三个方面：（1）各种电路元件的基本特性，包括电阻、电容、电感、独立源、受控源、耦合电感、理想变压器等；（2）电路的基本定理，包括基尔霍夫定律、叠加定理、戴维宁定理、替代定理、最大功率传递定理、互易定理等；（3）电路的基本分析方法，包括回路法、节点法、相量法、三要素法、各种等效变换、网络函数等。
课程的难点有：电路的参考方向，相量法，含受控电源的分析，阶跃响应和冲激响应，线性动态电路的复频域分析等。
2 多种教学手段及方法的应用激发学生的 学习兴趣
2.1 计算机仿真技术与多媒体教学相结合的教学 方法
“电路原理”课程的理论教学有较多的理论阐述和数学推导，往往使学生陷入被动的学习境地。电子电路计算机仿真技术对电路课程教学理念的更新和教学手段的改革提供了条件。通过EWB软件在课堂上的仿真实验演示，将实验仿真结果与理论分析加以对比，可以加深学生对这些电路现象的理解，这不但能激发学生的学习热情，还能把理论与实际联系起来[2]。
另外，多媒体教学是适应压缩学时、丰富信息要求的有效手段。它可以有效地弥补传统教学方式中的信息量不足、内容陈旧、手段落后的缺陷。在课件的设计上，尽可能发挥多媒体的视觉、听觉优势，通过文字、图形的动态和静态的配合、色彩的和谐搭配以及突出概念的特征，使枯燥的内容变得生动、活泼，吸引学生的注意力，进而激发学生的学习兴趣[2]。
2.2 网络教学综合平台的开设，为学生自主学习 创造了条件
网络教学平台是教师和学生之间在网络环境下进行的互动教学平台，可以方便教师和学生在课堂以外的空间进行交流探讨。在网络教学平台里，学生可以下载教学课件、教学内容、教学计划、教学要求等。学生可以根据自己的实际情况和兴趣，随时随地确定学习内容、时间和进度，使教学达到因材施教的目的。在网络教学平台里，课程论坛，常见问题答疑，在线测试等栏目的开设，使学生的学习不再受时间和空间的限制，也为学生获取丰富的教学资源，实行个性化学习提供了自由的空间。
2.3 注重课堂讨论，激发学生的学习兴趣
学生是受教育者，同时又是学习的主人，在教学中如果能够充分发挥学生的学习主动性，激发他们的学习兴趣 ，变被动学习为主动学习，可以提高教学质量。在课堂上可以针对学生不易理解、容易出错的问题开展课堂讨论，甚至还可以挑选部分内容让学生在课堂上讲解，充当“老师”的角色，老师充当“学生” 的角色。当学生讲解完毕时，根据学生所讲的内容提出一些问题，然后让大家进行交流和提问。这样可以巩固所学知识，同时也增加了学生的学习兴趣。
2.4 利用对偶关系增强知识的记忆，促进知识的 融汇贯通
电路原理这门课程的特点：理论性强，分析方法多，概念多。譬如电路中的基本物理量如电压和电流，节点电压与网孔电流；电路元件以及电路元件的VAR；电路的连接形式及约束关系等之间都有一种特定的对偶关系。在授课过程中如果能够帮助学生建立起对偶的概念，利用对偶原理增强知识的记忆，可以促进知识的融汇贯通。根据电路理论的对偶性，可以选择重点讲解一种定理或分析方法，对偶提出另一种定理或分析方法。譬如重点讲解戴维宁定理，对偶提出诺顿定理；在一阶电路中，重点讲解 RC 电路，对偶提出 RL 电路。这样可以缩短讲课时间，也提高了教学效果。
2.5 加强对学生的自学指导，培养学生的自学能力
除了课堂教学以外，老师可以根据学生已具备的知识适当安排自学内容，并对学生进行自学方法的指导，培养学生的自学能力。如非正弦周期电流电路，表面上看是新内容，如果应用数学知识将周期函数展开成傅立叶级数，得到一系列谐波之和的不同正弦量。再应用学过的电路基础知识如叠加定理和正弦稳态电路的分析方法就可解决。经过老师的这番引导后，看似复杂的知识就可以迎刃而解。
3 教学质量评价方法改革确保评价的真实 性与公平性
考试是检验和评估教学质量的主要手段，传统的教学效果评价方法考核内容、形式单一化。为了保证学生成绩的真实性、公平性，必须改革传统的教学效果评价方法。首先应加强平时成绩的考核力度，在平时成绩的评定上，不单纯看学生的作业完成情况，还应增设随堂小测试、课堂问答环节。这样老师能够及时、准确地了解学生对知识掌握的情况，并针对测验结果中存在的问题进行有针对性地教学[3]。同时对平时学习不认真的同学也起到了督促与警醒作用。其次为了保证学生期末考试成绩的客观性与真实性，应坚持统一命题，统一评分标准，流水作业的阅卷方式。出考题的老师负责考试题目的保密性，这样杜绝了部分老师原则性不强，给学生划考试范围，甚至帮助猜题的现象。同时对老师平时的教学态度也起了督促作用。
4 实践教学体系改革培养学生的创新能力
近几年来，重庆理工大学电路实验室从实验室的面积、规模、实验仪器设备的配备方面都得到了全面的改善与提高。并且建立了一支结构合理、素质优良、爱岗敬业的教师队伍，为建立培养创新能力的实践教学体系提供了硬件保障。
4.1 分层实验教学
重庆理工大学的实践教学采用独立设课的方式，根据不同层次学生的需要设置实验课程，安排好实验内容并配备相应的教材，并针对不同的实验教学内容，采取不同的实验指导形式实现分层实验教学[4]。本课题组新编写了实验教材《电路基础实验》，将实验内容分为了三个层次：基础实验、设计性综合性实验、创新型实验。基础实验以传统的验证性实验为主，按一人一组开设，以培养学生的实际操作能力和独立分析问题、解决问题的能力。以设计性、综合性实验为主的综合实验，按 2人一组开设，可以培养学生分析和综合的能力，使学生在掌握解决工程问题的技能的同时，还能锻炼学生的团结协作精神。第三层次实验为创新型实验，学生在完成教学大纲规定的实验项目后，可结合实际应用给学生提出多项课题，2个学生自由组合成一组，学生按照规范规定的试验方法，自己设计电路，实验室提供仪器设备。
4.2 开放性实验室的建设
为了满足不同层次的学生独立进行学习和研究的需要，实验室在时间、空间和内容上对学生进行开放，实现开放性实验教学。实验室为学生提供具备先进性、设计性、开放性的实验设备和实验选题等技术支持服务。实验内容与要求可以提前由老师提供，学生也可以根据自己的专业、能力、兴趣爱好等自拟实验内容，自由选择做实验的时间。
教学内容模块化使学生学习上有了一个清晰的学习主线并明确了重点和难点。多种教学手段与方法的合理应用有效地调动了学生学习该门课程的积极性与主动性；从课堂教学到网络教学平台的自主学习，拓展了教学空间，为实行个性化学习提供了自由的空间；新的教学评价方法与教学体系的形成，有利于及时反馈教学效果，同时还注意了评价的真实性与客观性。以培养学生创新能力为目的的实践教学体系改革激发了学生的创新能力，学生的科研能力和综合素质有了很大的提高。总之，“电路原理”课程通过以上几个方面的改革与实践，教学效果有了明显提高。
参考文献
[1]邱关源,罗先觉.电路(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2]肖冬萍,李新.仿真实验在“电路原理”理论教学中的应用[J].电气电子教学学报,2009,31(2):97-98.
[3]姚志垒.民办本科“电路”课程的教学改革[J].电气电子教学学报,2009,31(10):16-17.
[4]金波.电工电子基础实验教学改革与实践[J].实验室研究与探索,2009,28(2):114-115.
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