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摘要:为提高“电路”课程教学效果,从理论教学和实践教学两个方面对教学方法进行探索,理论教学方面从激发学习兴趣,内容分块化,抓住问题实质,多种教学手段井用,互动式教学五个方面进行讨论,实践性教学从综合性课程设计和开放性实验室两个方面进行讨论,实际教学证明上述方法行之有效。
关键词:电路课程;教学方法;教学质量
作者简介:廖旎焕(1975-),女,河南郑州人,华北水利水电学院电力学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:电子技术、非线性电路应用。(河南 郑州 450010)胡智宏(1974-),男,河南郑州人,郑州轻工业学院电气信息工程学院,副教授,工学硕士,主要研究方向:电子信息技术及其应用、控制工程。(河南郑州450002)
“电路”课程是高等学校电子与电气信息类专业的重要基础课,是所有强电专业和弱电专业的必修课。该课程主要分析电路的电磁现象,研究电路的基本规律和电路的分析方法。它所涉及的概念、方法和理论,为后续课程,比如“模拟电路”、“数字电路”、“电机与拖动”、“自动控制原理”等专业课程的学习打下基础。因此“电路”课程在整个电子与电气信息类专业的课程体系中起到承前启后的作用。
鉴于“电路”课程的重要性,学生切实学好这门课程意义重大。然而在实际教学过程中,根据对教学效果的调查,发现存在很多问题,比如课程内容比较抽象,概念难以理解,掌握了分析方法,却不会灵活应用,理论和实际联系不起来等等。根据学生在学习该课程过程中普遍存在的问题,在多年的教学方法探索中,不断调整教学方法,提高教学质量和效果。以下几点教学改革方法是笔者在教学过程中总结的措施。
一、理论教学环节
1 激发学习兴趣
学习主动性的发挥则主要来自学习的兴趣。对一门课程的学习兴趣来自于该课程在实际生活中的应用。“电路”课程的内容渗透到日常生活中的方方面面,抓住学生对身边感兴趣的事物展开讨论,比如常见的娱乐电子设备等,一步一步把学生切身体会到的现象引入到电路理论中。这样在课程的开头为学生设下很多疑问,要解决这些疑问需要具备电路分析的基本知识,学生在浓厚的兴趣中进入学习。
在调动起学习兴趣后,进一步向学生介绍电路专业最新的发展动态、国内外的发展现状以及相关的应用,让学生了解到该行业的应用前景和前沿问题。比如对非线性电路部分,向学生介绍非线性电路表现出的混沌现象,进一步介绍对混沌现象的利用,并向大家介绍目前的混沌控制技术进而介绍它在保密通信及扩频通信中的应用。最后向学生列举混沌序列在CDMA通信中的应用。这样不仅开阔了学生的视野,还进一步激发了他们学习“电路”课程的兴趣。
2 內容分块化
很多学生在“电路”课程学习完后脑子中只留下一些零散的知识碎片,没有把握章节之间的关系及前后知识之间的联系,“一叶障目,不见泰山”,整个课程内容没有系统化。针对这种现象,在讲解内容之前先把教学内容分块化,80个学时所讲授的电路内容主要分为四大块:直流电阻电路分析,直流暂态电路分析,交流电源电路分析,暂态电路的复频域分析,在讲解过程中不断强化在每一块内容研究方法的相同点:每一块内容都是围绕着电路的电压、电流、功率=4-基本物理量展开,每一块内容所涉及的公式都来源于电路的两类基本方程:元件伏安关系方程和结构方程,比较各块内容之间的不同点:电源、负载。由不同点从而引发出采用不同的数学工具来处理问题。通过比较找到三大域(时域、频域、复频域)分析方法之间的区别与联系,掌握同一电路定理及方法在三大域应用时的区别,通过归纳总结把零散的内容变成完整的知识体系。
3 抓住问題的实质
“电路”课程的理论性比较强,理解起来比较抽象,而且公式比较多,很多学生在没有理解其实质的情况下强记公式。囫囵吞枣的结果是不但不能随机应变而且在简单应用过程中也容易出错,根本原因在于只看到问题的表象,没有理解问题的本质。在讲解内容的过程中不断强化每一部分的实质,使学生在理解透彻的基础上进行记忆。例如在节点电压法中电导的计算有一个特例:与电流源串联的电阻在求自电导和互电导时均不出现。有的学生虽然记住了这一结论,然而在实际应用中稍微变化一下就出错,原因在于他们没有真正领会到节点电压方程实质上是KCL方程的变型。再比如在学习等效变换这部分内容时,使用等效变换时关键理解四个字“对外等效”,在讲解这部分内容时用例子向学生分析透这四个字的含义。只有理解了内容的实质才能在应用过程中以不变应万变。
4 采用多种教学手段
传统的“粉笔+板书”的方式能够把知识要点传授给学生,但知识留给学生的印象一般比较抽象干涩。在传统教学方式的基础上加上一定比例的教辅手段,比如用多媒体进行演示型教学可以丰富教学内容,而且可以使枯燥的理论变得生动形象起来。利用多媒体可以对很多电路现象加以形象化描述,加深对问题的理解。而且可以增大教学信息量,教师可以把一些扩充的应用知识引入到课堂上,丰富教学内容,开阔学生视野,在制作课件时,还可以加入一些电路模型的电路仿真。比如利用Pspice、MATLAB等仿真软件来仿真一阶、二阶动态电感电路,由仿真结果可以很方便地观察到电感电流随时间的连续的变化过程以及常见的电弧现象,同时还可以比较电路中参数改变对响应结果的影响。特别是动态电路的冲激响应部分比较抽象,利用电路仿真可以帮助学生加深对相关知识的理解。
充分利用校园网,设置网上答疑辅导、难点诠释、答疑信箱等栏目,度建立学习讨论QQ群,学生在网上可以交流学习心得,并对具体问题展开讨论,这样既解决了问题,又节约了时间,还实现了畅所欲言的效果。网站教学资源丰富,参考教材齐全。多种类型的习题、资料应有尽有。课堂上把重点要点讲授给学生,扩展的内容可以从网上获取,弥补了课堂时间短,信息传递少的缺点。多种教学手段相互结合使用,相互取长补短,取得良好效果。
5 采用互动式教学
教学过程中,教师不但要善于讲,而且要善于问。讲是学生被动接受的过程,问是学生主动思考的过程,在提问中引导和鼓励学生去发现问题,启迪学生去积极思考,把学生变为课堂的主体。针对复杂的问题展开讨论,分小组形成讨论结果,并对多种讨论结果进行评论。这样不但可以加深对相关知识的吸收,而且还拓展了学生的思维,活跃教学气氛,在教学过程中学生由被动接受到主动参与探索。教学过程中还要体现理论与实践的结合,针对相关知识介绍一些工程上典型应用的实物,比如在讲解变压器这部分内容时,拿变压器的实物来讲述,井可以让学生对变压器进行拆分,使他们既了解了变压器的工作原理,又了解了变压器的实际构造,讲述功率因数提高的方法时,给大家介绍供配电设计中的功率因数补偿装置等,这样可以加强理论与实践的结合,并激发学习动力。
二 实践性教学环节
1 综合性课程设计
实验教学环节是验证理论知识的手段,通过实验加强对理论知识的理解。传统的实验主要强调对基础知识的验证,综合性、设计性的实验比较少,而且大部分都是按照既定的模式做,学生实际参与设计创新的机会比较少,从培养学生对知识的系统化掌握,灵活性应用,主动性设计的角度出发,根据学生兴趣,给合专业发展动态,设置一些综合性课程设计。设计的内容可以是一些比较成熟技术的课题,也可以是目前热点研究的创新性课题。让学生先做一下成熟技术的课题。具体题目自主选择,分析工作原理,确定电路方案,选择元器件,完成电路图,甚至做成电路实物,整个设计过程学生独立完成,教师只给学生提供一些合理性建议。通过综合性课程设计不仅使多个知识点系统化,而且扩展了学生的创造性思维,培养了学生独立思考和实际动手能力。在学生完成一些基本课题的设计后,逐步加入一些创新性课题的开发,学生有机会做一些深入的探索,开发设计过程中还会遇到其他相关专业课的知识,又调动其学习相关专业知识的积极性。
2 开放性实验室
开放性实验室配备有先进性、多功能性仪器,为完成综合性、创新性课题提供硬件平台。学生在开放性实验室中有充足的时间熟悉并熟练使用各种仪器,借助这些硬件平台,完成一些自主开发性设计,开放式实验室着重对学生进行动手能力和创新能力的培养,通过在开放性实验室的锻炼,学生可以自由地获取知识,并培养了实验技能以及综合分析、发现和解决问题的能力。
三 结论
以上是在教学过程中探索出来的一些教学方法,在实际教学过程中取得良好效果。但教学过程毕竟比较复杂,因人施教,因材施教,教学改革也不能按照固定的模式进行。适应专业发展要求,提高“电路”教学效果水平是一项长期重要的任务。不断探索、改革、创新教学方法和教学手段,提高教学水平,适应社会发展对专业人才的需要,是每一个教师的职责。
责任编辑 苏宇嵬
关键词:电路课程;教学方法;教学质量
作者简介:廖旎焕(1975-),女,河南郑州人,华北水利水电学院电力学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:电子技术、非线性电路应用。(河南 郑州 450010)胡智宏(1974-),男,河南郑州人,郑州轻工业学院电气信息工程学院,副教授,工学硕士,主要研究方向:电子信息技术及其应用、控制工程。(河南郑州450002)
“电路”课程是高等学校电子与电气信息类专业的重要基础课,是所有强电专业和弱电专业的必修课。该课程主要分析电路的电磁现象,研究电路的基本规律和电路的分析方法。它所涉及的概念、方法和理论,为后续课程,比如“模拟电路”、“数字电路”、“电机与拖动”、“自动控制原理”等专业课程的学习打下基础。因此“电路”课程在整个电子与电气信息类专业的课程体系中起到承前启后的作用。
鉴于“电路”课程的重要性,学生切实学好这门课程意义重大。然而在实际教学过程中,根据对教学效果的调查,发现存在很多问题,比如课程内容比较抽象,概念难以理解,掌握了分析方法,却不会灵活应用,理论和实际联系不起来等等。根据学生在学习该课程过程中普遍存在的问题,在多年的教学方法探索中,不断调整教学方法,提高教学质量和效果。以下几点教学改革方法是笔者在教学过程中总结的措施。
一、理论教学环节
1 激发学习兴趣
学习主动性的发挥则主要来自学习的兴趣。对一门课程的学习兴趣来自于该课程在实际生活中的应用。“电路”课程的内容渗透到日常生活中的方方面面,抓住学生对身边感兴趣的事物展开讨论,比如常见的娱乐电子设备等,一步一步把学生切身体会到的现象引入到电路理论中。这样在课程的开头为学生设下很多疑问,要解决这些疑问需要具备电路分析的基本知识,学生在浓厚的兴趣中进入学习。
在调动起学习兴趣后,进一步向学生介绍电路专业最新的发展动态、国内外的发展现状以及相关的应用,让学生了解到该行业的应用前景和前沿问题。比如对非线性电路部分,向学生介绍非线性电路表现出的混沌现象,进一步介绍对混沌现象的利用,并向大家介绍目前的混沌控制技术进而介绍它在保密通信及扩频通信中的应用。最后向学生列举混沌序列在CDMA通信中的应用。这样不仅开阔了学生的视野,还进一步激发了他们学习“电路”课程的兴趣。
2 內容分块化
很多学生在“电路”课程学习完后脑子中只留下一些零散的知识碎片,没有把握章节之间的关系及前后知识之间的联系,“一叶障目,不见泰山”,整个课程内容没有系统化。针对这种现象,在讲解内容之前先把教学内容分块化,80个学时所讲授的电路内容主要分为四大块:直流电阻电路分析,直流暂态电路分析,交流电源电路分析,暂态电路的复频域分析,在讲解过程中不断强化在每一块内容研究方法的相同点:每一块内容都是围绕着电路的电压、电流、功率=4-基本物理量展开,每一块内容所涉及的公式都来源于电路的两类基本方程:元件伏安关系方程和结构方程,比较各块内容之间的不同点:电源、负载。由不同点从而引发出采用不同的数学工具来处理问题。通过比较找到三大域(时域、频域、复频域)分析方法之间的区别与联系,掌握同一电路定理及方法在三大域应用时的区别,通过归纳总结把零散的内容变成完整的知识体系。
3 抓住问題的实质
“电路”课程的理论性比较强,理解起来比较抽象,而且公式比较多,很多学生在没有理解其实质的情况下强记公式。囫囵吞枣的结果是不但不能随机应变而且在简单应用过程中也容易出错,根本原因在于只看到问题的表象,没有理解问题的本质。在讲解内容的过程中不断强化每一部分的实质,使学生在理解透彻的基础上进行记忆。例如在节点电压法中电导的计算有一个特例:与电流源串联的电阻在求自电导和互电导时均不出现。有的学生虽然记住了这一结论,然而在实际应用中稍微变化一下就出错,原因在于他们没有真正领会到节点电压方程实质上是KCL方程的变型。再比如在学习等效变换这部分内容时,使用等效变换时关键理解四个字“对外等效”,在讲解这部分内容时用例子向学生分析透这四个字的含义。只有理解了内容的实质才能在应用过程中以不变应万变。
4 采用多种教学手段
传统的“粉笔+板书”的方式能够把知识要点传授给学生,但知识留给学生的印象一般比较抽象干涩。在传统教学方式的基础上加上一定比例的教辅手段,比如用多媒体进行演示型教学可以丰富教学内容,而且可以使枯燥的理论变得生动形象起来。利用多媒体可以对很多电路现象加以形象化描述,加深对问题的理解。而且可以增大教学信息量,教师可以把一些扩充的应用知识引入到课堂上,丰富教学内容,开阔学生视野,在制作课件时,还可以加入一些电路模型的电路仿真。比如利用Pspice、MATLAB等仿真软件来仿真一阶、二阶动态电感电路,由仿真结果可以很方便地观察到电感电流随时间的连续的变化过程以及常见的电弧现象,同时还可以比较电路中参数改变对响应结果的影响。特别是动态电路的冲激响应部分比较抽象,利用电路仿真可以帮助学生加深对相关知识的理解。
充分利用校园网,设置网上答疑辅导、难点诠释、答疑信箱等栏目,度建立学习讨论QQ群,学生在网上可以交流学习心得,并对具体问题展开讨论,这样既解决了问题,又节约了时间,还实现了畅所欲言的效果。网站教学资源丰富,参考教材齐全。多种类型的习题、资料应有尽有。课堂上把重点要点讲授给学生,扩展的内容可以从网上获取,弥补了课堂时间短,信息传递少的缺点。多种教学手段相互结合使用,相互取长补短,取得良好效果。
5 采用互动式教学
教学过程中,教师不但要善于讲,而且要善于问。讲是学生被动接受的过程,问是学生主动思考的过程,在提问中引导和鼓励学生去发现问题,启迪学生去积极思考,把学生变为课堂的主体。针对复杂的问题展开讨论,分小组形成讨论结果,并对多种讨论结果进行评论。这样不但可以加深对相关知识的吸收,而且还拓展了学生的思维,活跃教学气氛,在教学过程中学生由被动接受到主动参与探索。教学过程中还要体现理论与实践的结合,针对相关知识介绍一些工程上典型应用的实物,比如在讲解变压器这部分内容时,拿变压器的实物来讲述,井可以让学生对变压器进行拆分,使他们既了解了变压器的工作原理,又了解了变压器的实际构造,讲述功率因数提高的方法时,给大家介绍供配电设计中的功率因数补偿装置等,这样可以加强理论与实践的结合,并激发学习动力。
二 实践性教学环节
1 综合性课程设计
实验教学环节是验证理论知识的手段,通过实验加强对理论知识的理解。传统的实验主要强调对基础知识的验证,综合性、设计性的实验比较少,而且大部分都是按照既定的模式做,学生实际参与设计创新的机会比较少,从培养学生对知识的系统化掌握,灵活性应用,主动性设计的角度出发,根据学生兴趣,给合专业发展动态,设置一些综合性课程设计。设计的内容可以是一些比较成熟技术的课题,也可以是目前热点研究的创新性课题。让学生先做一下成熟技术的课题。具体题目自主选择,分析工作原理,确定电路方案,选择元器件,完成电路图,甚至做成电路实物,整个设计过程学生独立完成,教师只给学生提供一些合理性建议。通过综合性课程设计不仅使多个知识点系统化,而且扩展了学生的创造性思维,培养了学生独立思考和实际动手能力。在学生完成一些基本课题的设计后,逐步加入一些创新性课题的开发,学生有机会做一些深入的探索,开发设计过程中还会遇到其他相关专业课的知识,又调动其学习相关专业知识的积极性。
2 开放性实验室
开放性实验室配备有先进性、多功能性仪器,为完成综合性、创新性课题提供硬件平台。学生在开放性实验室中有充足的时间熟悉并熟练使用各种仪器,借助这些硬件平台,完成一些自主开发性设计,开放式实验室着重对学生进行动手能力和创新能力的培养,通过在开放性实验室的锻炼,学生可以自由地获取知识,并培养了实验技能以及综合分析、发现和解决问题的能力。
三 结论
以上是在教学过程中探索出来的一些教学方法,在实际教学过程中取得良好效果。但教学过程毕竟比较复杂,因人施教,因材施教,教学改革也不能按照固定的模式进行。适应专业发展要求,提高“电路”教学效果水平是一项长期重要的任务。不断探索、改革、创新教学方法和教学手段,提高教学水平,适应社会发展对专业人才的需要,是每一个教师的职责。
责任编辑 苏宇嵬