電路分析實驗課程實踐

張婉妹 錢步仁 孫艷茹 艾清慧 耿敏

摘要：《電路分析》課程是為電專業(yè)開設的一門專業(yè)基礎課程，涉及中國石油大學（北京）的三個專業(yè)。由于該課程實驗存在“先天不足”和“后天營養(yǎng)不良”等諸多問題，無法滿足不同層次學生的需求。本文從實驗教學內(nèi)容、教學模式等方面出發(fā)，最大化的挖掘?qū)W生的潛能，提高學生的專業(yè)興趣度。實踐表明，改革后的學生專業(yè)認知度明顯提升，動手能力、分析及解決問題的能力顯著提高，收到了良好的教學效果。

Absrtact： Circuit Analysis is a basic course for electrical engineering， which involves three majors of China University of Petroleum （Beijing）. Because of the problems in the course experiment， it can not meet the needs of students at different levels. From the aspects of experimental teaching content and teaching mode， this paper maximizes the students' potential and improves their professional interest degree. After the reform， the students' professional cognition， practical ability， analysis and problem-solving ability were obviously improved， and good teaching effect was obtained.

關鍵詞：電路分析實驗；綜合型實驗；課程實踐

Key words： circuit analysis experiment；comprehensive experiment；course practice

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）11-0227-03

0 引言

《電路分析》課程是高等學校電子與電氣信息類專業(yè)的重要基礎課，是所有強電和弱電專業(yè)開設的必修課，涉及中國石油大學（北京）的測控專業(yè)、自動化專業(yè)和勘查專業(yè)。實驗作為課程中的重要組成部分，起著關鍵性的作用，它是理論聯(lián)系實際的重要紐帶；是培養(yǎng)學生動手能力、發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的最佳方法；同時也是提高學生專業(yè)認知度和興趣度的主要渠道。面對如此重要環(huán)節(jié)，如何最大化、最優(yōu)化的發(fā)揮其優(yōu)勢，是目前亟待解決的問題。

1 目前存在的問題

《電路分析》課程實驗部分作為課內(nèi)實驗，各專業(yè)實驗課程設置如下：勘察專業(yè)開設4項實驗，8學時；測控和自動化專業(yè)開設5項實驗，10學時。專業(yè)實驗課程多年來存在著“先天不足”和“后天營養(yǎng)不良”等諸多問題。所謂“先天不足”，是指實驗課占總學時比例較少，分別占總學時的12.5%或15.6%（課程64學時），導致學生重視程度不夠。4或5項實驗內(nèi)容包含課程的重點和難點，對于實驗教師而言，是難上加難。所謂“后天營養(yǎng)不良”，是指多年來實驗內(nèi)容設置單一且均為驗證性實驗。由于學生水平參差不齊，同一實驗內(nèi)容，部分學生得心應手、提前完成；部分學生按時完成；而部分學生理論基礎薄弱在規(guī)定時間內(nèi)不能完成內(nèi)容，兩極分化導致學生易失去學習興趣，后續(xù)的學習熱情也就無從談起。

針對上述問題，如何調(diào)動學生的學習興趣和積極性，使學生看到實驗的“魅力”所在，同時彌補先天“不足”，最大化的發(fā)揮實驗作用，應對實驗內(nèi)容、教學模式等方面做出深入改革。

2 實驗教學體系的深入改革

2.1 擴充實驗項目，豐富實驗內(nèi)容

興趣是激發(fā)學生潛能的動力之源。成功的教學不是強制、填鴨，而是在現(xiàn)有的條件下發(fā)現(xiàn)學生的興趣所在。那么，如何在實踐教學中激發(fā)學生的學習熱情，需要教師精心設計實踐教學內(nèi)容，力求能引起學生的好奇與思考，與學生產(chǎn)生共鳴，啟發(fā)和刺激學生的學習興趣，最大限度地調(diào)動學習積極性[2]。增加自由度，給學生更多的表現(xiàn)機會和選擇權，實現(xiàn)“以知識傳授為載體，以能力與素質(zhì)培養(yǎng)為目標”的教學模式。

擴充實驗項目。從原先實驗指導書只列出學生必做的4項或5項實驗項目，擴充到20項實驗項目，盡可能的覆蓋《電路分析》課程的主要知識點，不再按專業(yè)設置實驗項目。學生通過這些實驗項目發(fā)現(xiàn)自己的興趣點，對理論課堂上的不解之處在實驗課上得到疏通，起到與理論學習相輔相成、查缺補漏的作用，更好的完成本課程的學習。

實驗性質(zhì)的多樣性。原實驗項目均為驗證性實驗。僅靠驗證性實驗無法提升學生的探究能力、對知識點的綜合應用能力以及團結協(xié)作能力，應采用多種形式共存的方式來滿足學生綜合能力的快速提升，加入設計性和綜合性實驗。所謂設計性實驗是由教師給定實驗目標，學生自行設計實驗方案并實現(xiàn)。綜合性實驗是學生在具有一定知識和技能的基礎上，運用某一門課程或多門課程的知識、技能和方法進行綜合訓練的一種復合型實驗。這樣，寬泛了任課老師在實驗項目上的選擇，學生更愿意選擇感興趣的項目投入時間和精力，更容易獲得成就感、提高學習興趣。驗證性和設計性實驗依然采用一人一組的上課形式，提高學生獨立思考和解決問題的能力，綜合性實驗采用二人一組的形式，提高其團結協(xié)作、聽取各方意見等綜合能力。原實驗項目和改革后的實驗項目如表1和表2所示。

實驗內(nèi)容引入研究性問題。實驗內(nèi)容以驗證性實驗為主，加入設計性和綜合性實驗，循序漸進、逐步提高。驗證性實驗，學生在教師指導下，按照實驗指導書的步驟操作。同時，為了使實驗過程順利，實驗內(nèi)容會回避一些可能出現(xiàn)的問題，就造成了學生對知識的一知半解，一定程度上限制了學生的思維。而現(xiàn)在，要從某一切入點入手，適當加入研究性問題，鍛煉學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、獨立思考能力。下面以驗證性實驗項目戴維寧定理和諾頓定理為例來進行闡述，實驗電路圖如圖1所示。

戴維寧定理增加2項研究性內(nèi)容：

①測定有源二端網(wǎng)絡的外特性曲線。有源二端網(wǎng)絡的劃分由學生自行設計，例如，可以把電阻R3作為外電路，剩下的電路即為有源二端網(wǎng)絡；也可把R1、E1作為外電路。增加學生的選擇性和實驗題目的靈活度。

②測定戴維寧等效電路的參數(shù)。測量開路電壓可采用直接測量或零示法，測量等效電阻可采用短路電流法、兩次電壓測量法、半電壓測量法或直接測量法。改革前要求學生不論哪種方法求出相應電路的開路電壓和等效電阻即可?，F(xiàn)在要求學生對這幾種測量方法進行對比，分析每種測量方法的特點、適用電路以及注意事項。因此，拓寬了學生對同一問題的分析思路。同時，在思考環(huán)節(jié)提出問題，戴維寧定理的適用條件是什么？此定理對外電路等效，對內(nèi)電路等效嗎？在驗證的過程中是否要注意電壓方向？這樣的課程設置使學生帶著問題去完成實驗，在實驗中思考，找到答案。

這樣的實驗內(nèi)容設置無形中把一個問題分解化，使學生比以前更深刻的理解知識點，但是也會因此使學生做不完原來的實驗內(nèi)容。為了解決這一矛盾，把關聯(lián)知識點整合或分解。依然以戴維寧定理和諾頓定理為例進行說明。將實驗內(nèi)容分成兩部分：戴維寧定理實驗和諾頓定理實驗，學生自行選擇完成一項實驗。課程的最后15分鐘，由兩部分學生介紹各自的實驗內(nèi)容和心得體會以及在本實驗中的成功之處或不足之處，以便學生之間的相互交流，共同提高。最后教師以用思維導圖的形式梳理課程的知識點，如圖2所示。

2.2 多種教學方法相互融合，激發(fā)學習興趣

在實驗中，教師不是直接給出討論題目的答案，而是先由學生發(fā)表觀點，啟發(fā)、鼓勵學生獨立思考解決并能夠提出新的問題或觀點，把以“學生為主體，教師為主導”的教學理念貫穿始終。由于學生處于逐漸步入專業(yè)課的初期階段，題目不應設計過難，目的是培養(yǎng)學生靈活運用知識，學會搜集資料、篩選資料的方法，培養(yǎng)團結協(xié)作、合理分工的意識。

專業(yè)實驗室和創(chuàng)新實驗室全天對學生開放，電路分析實驗箱、模擬、數(shù)字電路實驗箱等儀器設備供學生使用，同時還配有專門的實驗指導教師予以指導。為學生營造一個相對寬松、自由的工程實驗環(huán)境，學生稱為“快樂實驗”。

3 總結

興趣是發(fā)揮學習潛能的最大動力，有了興趣會投入大量的時間和精力探索。本次教學改革的目的是在課內(nèi)學時較少的情況下，最大化豐富課程的內(nèi)容，在愉悅的氛圍中讓學生獲取更多的知識，做到“愛學習、會學習”，為后續(xù)的課程，乃至今后的成長道路中起到積極作用。筆者通過近幾個學期的教學實踐，積累了豐富的教學經(jīng)驗，廣大學生的學習積極性和動手能力得到了明顯提升，取得了良好的教學效果。

參考文獻：

[1]邱關源.電路[M].高等教育出版社.

[2]苗紅宇.淺談如何在電子技能實訓教學中激發(fā)學生興趣[J].實驗室科學，2014，17（3）：147-149.

[3]李錫華，葉險峰，施紅軍. 《電子電路實驗》課程的教學改革與實踐[J].實驗科學與技術，2014，12（2）：72-74.

[4]張建紅.Multisim10在《電路》課程實驗教學中的應用研究[J].電腦知識與技術，2014，10（17）：4096-4098.