“電路原理”課程研究性教學探討

李春明，高志奇

(內(nèi)蒙古工業(yè)大學信息工程學院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010051)

在“電路原理”課程的實際教學中，常會遇到以下三個問題:①課程內(nèi)容多，信息量大，而學時相對較少;②理論教學和工程應用脫節(jié)，導致學生不會運用知識;③教學內(nèi)容和范例主要以抽象的理論分析和計算為主，很少涉及應用。針對上述問題，我校在“電路原理”課程的教學中進行了研究性教學的探索和嘗試，取得了一些有益的成果［1-4］。

研究性教學已經(jīng)成為高等教育理論研究和實踐的熱點問題。所謂研究性教學，就是將課內(nèi)講授與課外實踐、教師引導與學生自學、教材與閱讀有機結(jié)合，并達到完整、和諧和統(tǒng)一的教學。研究性教學的特點可以概括為“在學習中進行研究，在研究中進行學習”［5］。

1 啟發(fā)式與討論式教學

啟發(fā)式教學一般用于理論內(nèi)容的引出過程中。通過教師的逐步引導，讓學生根據(jù)已有知識或經(jīng)驗得到新的知識。

例如，在講解“實際電源的兩種模型及其等效變換”這一知識點時，教師先給出圖1(a)所示的實際電源的示意圖，分析給出圖1電路端口的如圖1(b)所示近似伏安特性曲線，并列出端口電壓u和電流i的方程為u=Uoc－Ri。然后提問:R如何計算?引導學生計算出R是一個常數(shù)，并具有電阻的量綱。教師然后再提問上述方程滿足前面學過的哪個定律?當有學生答出是基爾霍夫電壓定律時，進一步提問方程中的Uoc可以看作什么電路元件?經(jīng)過啟發(fā)和引導后大部分學生可以回答出是直流電壓源。最后提問:上述方程可以等效為什么電路模型?給學生思考之后，鼓勵學生在黑板上畫出自己的答案。經(jīng)過上述的啟發(fā)引導過程，大多數(shù)學生最后都能得出正確答案，如圖1(c)所示。

圖1 電源模型及等效變換

討論式教學主要通過師生交互討論引導學生進一步理解教學內(nèi)容，或者拓展知識面。例如，在講解完電路定理的相關(guān)內(nèi)容之后，我們安排了一個學時的討論課，對與定理有關(guān)的內(nèi)容進行討論與交流。例如，電路可以化簡的條件?戴維寧定理和諾頓定理是否可以相互轉(zhuǎn)換?等效與替代的概念應該如何區(qū)別?應用戴維寧定理時，相關(guān)參數(shù)應該如何確定?通過師生之間對這些問題的討論和分析，使學生進一步加深了對教學內(nèi)容的理解，同時也獲得相關(guān)工程應用的知識。

2 綜合性和設(shè)計性實驗

我們針對傳統(tǒng)“電路原理”實驗內(nèi)容的弊端，對實驗內(nèi)容進行了提煉和擴充，將驗證性實驗轉(zhuǎn)化為綜合性實驗。例如，原來的日光燈實驗只是讓學生驗證在感性負載的兩端并聯(lián)電容可以提高功率因數(shù)的事實?，F(xiàn)在，我們除了保留驗證性內(nèi)容之外，還向?qū)W生提出能否采用別的方法來提高功率因數(shù)，并要求學生自己設(shè)計電路來實現(xiàn)，讓學生在設(shè)計和實現(xiàn)新方法的過程中發(fā)現(xiàn)問題，最后得出正確結(jié)論。

另外，我們開發(fā)了一些有一定難度和深度的設(shè)計性實驗項目。這類實驗教師僅布置選題，由學生完成電路設(shè)計、元件選型、設(shè)備選擇、實驗內(nèi)容設(shè)計、數(shù)據(jù)記錄和結(jié)果分析等實驗工作。例如利用運放構(gòu)成受控源電路的實驗就是一個典型的設(shè)計性實驗，要求學生使用運放設(shè)計一種受控源。

在此基礎(chǔ)上，還可以進一步由學生自主設(shè)計實驗。學生根據(jù)理論內(nèi)容或?qū)嶋H問題，提出實驗構(gòu)想，設(shè)計實驗方案與內(nèi)容，由教師進行必要的審核與指導后進行實驗。例如，在學習了動態(tài)元件的內(nèi)容之后，有時學生從運放可以構(gòu)成加法電路，聯(lián)想到應該也可以構(gòu)成積分電路，于是不僅設(shè)計出了積分電路，而且捂出了驗證的實驗方案，最終通過實驗驗證了電路的正確性。

3 科研訓練

科研訓練首先要進行選題，題目以教學內(nèi)容為依據(jù)，體現(xiàn)出實用性和研究性。根據(jù)“電路原理”的不同知識單元，教師確定了不同的研究題目供學生選擇。例如直流電路部分的題目是“電路故障檢查方法”，動態(tài)電路部分的題目是“閃光燈電路”，正弦穩(wěn)態(tài)電路部分的題目是“收音機選頻電路”，非線性電路部分的題目是“溫度檢測與報警電路”等。學生根據(jù)自己的興趣任意選擇其中的一個研究題目，既可以一人獨立完成，也可以2～3人組隊完成。在研究之前，教師要進行科研方法指導，向?qū)W生傳授科學研究的一般過程與方法，使學生學會借助信息技術(shù)進行高效學習和研究。學生設(shè)計出的電路要進行軟件仿真和硬件電路調(diào)試，提交課題研究總結(jié)報告，并由教師組織考核答辯。

4 結(jié)語

“電路原理”課程研究性教學的三個環(huán)節(jié)形成了學習能力和創(chuàng)新能力的漸進式培養(yǎng)模式:①通過啟發(fā)式和討論式的課堂教學使學生初步理解和掌握理論內(nèi)容;②通過實驗使理論內(nèi)容得到驗證和深化;③通過科研訓練既可以使知識得到應用、能力得到提高，又可以促進后續(xù)學習。這一模式符合人類的具體—抽象—具體認知過程，不僅使學生學到了理論知識，更重要的是使學生帶著濃厚的興趣掌握了學習方法和應用方法。

［1］邱關(guān)源，羅先覺.電路(第五版)［M］.北京:高等教育出版社，2006

［2］肖冬萍，李新，李春燕.在“電路原理”教學中培養(yǎng)學生的工程觀念［J］.南京:電氣電子教學學報，2008，30(1):115 ～117.

［3］侯文，李玉鳳.“電路原理”課程建設(shè)與教學改革的研究［J］.北京:中國現(xiàn)代教育裝備，2008，(2):101 ～102.

［4］李冠林，陳希有，董維杰.“電路理論”課中頻率特性的研究性教學初探［J］.北京:中國電力教育，2010，(36):95 ～96.

［5］葉國榮，陳達強，吳碧艷.高校本科生教育中研究型教學模式探討［J］.北京:中國高教研究，2009，(3):90 ～91.