《電路與器件》教學改革探索

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摘要:本文針對“電路與器件”課程理論教學中目前存在的主要問題進行歸納分析，提出了通過教學內(nèi)容、教學方式等方面來進行教學改革，提升學生們電路設計能力以及課堂參與主動性和學習興趣。扎實地學好該門課程，從而為后續(xù)專業(yè)課的學習打下堅實的基礎。

關(guān)鍵詞:電路與器件;教學改革;合作辦學

一、緒論

為促進教育事業(yè)科學發(fā)展，全面提高國民素質(zhì)，在2010年6月21日教育部審議通過了《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》。綱要明確指出要深化教育教學改革，創(chuàng)新教育教學方法，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，更新人才培養(yǎng)觀念;要借鑒國際上先進的教育理念和教育經(jīng)驗，加強國際交流與合作，引進優(yōu)質(zhì)教育資源，促進我國教育改革發(fā)展，提升我國教育的國際地位、影響力和競爭力。電路與器件課程是根據(jù)通信工程專業(yè)特點，把“電路分析基礎”和“模擬電子線路基礎”整合成一體的一門重要的硬件基礎課，是通信原理、信號與系統(tǒng)、電信傳輸理論與工程等課程的先導課程。因此，學生對該課程掌握程度的好壞直接影響到后續(xù)通信工程專業(yè)課程的學習。目前，電路與器件課程安排為每兩次理論課程搭配一次研討課，這主要是考慮到學生還處在大二年級，英語功底還不是太好，同時，對很多專業(yè)術(shù)語也剛開始接觸，每一次的研討課能夠充分地將前兩次課的疑惑進行一些解答，并做相應的練習進行知識的鞏固。目前，在各位英方老師以及我校老師的共同努力下，該課程取得了不錯的教學效果，但在一些方面仍存在不足，具體表現(xiàn)為:(1)實驗教學和理論教學是課堂教學的重要組成部分，但是在實際進行中兩者確是完全分開進行的，這樣對于課堂效果有所影響，而且這兩個環(huán)節(jié)的教學在課堂設置上，進度上，編排上都是分開的，理論課按照自己的進度實施，實驗課也是如此，所以經(jīng)常會出現(xiàn)兩者上課進度不一致而出現(xiàn)脫節(jié)的情況。另外，在電路與器件的學習過程中，需要用到較多的電路圖，而電路中參數(shù)的變化勢必會影響電路狀態(tài)的變化，而這些變化僅僅通過板書與多媒體教學的融合是無法很好地呈現(xiàn)的。(2)研討課在教學方式主要采用的是學生先做習題，然后老師進行講解，單純這樣的方式，不能極大地調(diào)動學生們的積極性;另外，習題主要以分析題為主，基本上沒有涉及到設計題，而這不能很好地鍛煉了學生分析和解決問題的能力。基于以上的現(xiàn)狀，本論文擬從教學內(nèi)容、教學方式式等方面提出電路與器件課程教學改革的方向。

二、教學改革具體舉措

(一)教學內(nèi)容的改革。1．加強知識點的聯(lián)系，優(yōu)化教學內(nèi)容。電路與器件課程是由“電路分析基礎”和“模擬電子線路基礎”整合為一體的，因此，在課程的講解過程中，除了講解各部分知識點，還應加強知識點的聯(lián)系。例如，在講述電路分析基礎時，對電阻、電感、電容器件的介紹，不僅僅限制在理想模型，還可以根據(jù)情況，給出實際的模型，包括容差、分布參數(shù)等，這樣，學生們在學習的過程中就會清楚實際器件在不同應用下有哪些不同的等效模型;類似地，在講述模擬電子線路基礎部分時，可以采用電路分析基礎中的分析方法去分析問題，例如，可以將放大器電路等效成二端口網(wǎng)絡，學生很容易理解放大器的輸入電阻、輸出電阻等放大器的參數(shù)等。同樣地，在負反饋放大器電路中，采用二端口網(wǎng)絡概念將放大器與反饋網(wǎng)絡分離，這樣便很容易估算出深度負反饋條件下的閉環(huán)放大倍數(shù)，學生們學習起來也會變得更加簡單、易懂。此外，在分析RLC串并聯(lián)交流電路時，本課程目前采用的是通過三角函數(shù)來求解電路中各元件的電流、電壓等參數(shù)，以及電阻、電抗與阻抗之間的關(guān)系。而求解三角函數(shù)的過程通常是很繁瑣的。因此，在電路分析部分引入復數(shù)分析方法分析電路中的電壓、電流和阻抗等，從而能夠使學生們更好地理解各個物理量的含義，而將復雜的電路問題轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵蔚臄?shù)學問題。2．基于OrCADPSpice軟件，加強仿真實驗與理論的結(jié)合。為了能夠更好地呈現(xiàn)電路中參數(shù)的變化對電路狀態(tài)的影響，在電路與器件的理論教學過程中，可以把理論知識貫穿到整個仿真實驗中，把實驗教學和理論教學有效結(jié)合。比如，可以先講理論，再用實驗去驗證;或者先用仿真教學看到問題，然后帶著問題去用理論知識解答，最后再回到實驗中獲得最直觀的理解和體驗。目前，國內(nèi)外較為流行的用于電路與器件的分析和設計的軟件有:MATLAB、OrCADPSpice、Multisim、Protel、SystemView等。其中，MATLAB、OrCADPSpice由于其功能齊全、操作方便等突出優(yōu)點，在教學過程中使用最為廣泛。而相比較MATLAB而言，OrCADPSpice仿真軟件具有圖形界面更友好的特點，其主要是采用在仿真軟件中畫出電路原理圖，從而進行仿真模擬，計算出電路中所涉及的各類型參數(shù)，學生無需掌握計算機編程知識，只需要能在計算機上畫出電路圖即可進行電路分析。這對于低年級還沒有學習MATLAB相關(guān)編程課程的學生而言，無疑是更好的選擇。同時，PSpice能夠更加突出電路分析的基本概念和分析方法，使學生初步建立起計算機輔助分析電路的基本概念。通過仿真實驗和理論教學相結(jié)合的方式，也將有利于培養(yǎng)學生的電路與器件實際的分析和設計能力。3．增設設計類作業(yè)，提升學生電路設計能力。目前，該課程的理論教學包括日常教學和課程研討兩部分，其中日常教學主要負責課程知識的學習，而研討課主要完成近期學習內(nèi)容的回顧及習題練習。而目前來講，研討課的習題練習更多的是給出電路及一些必要的已知條件，分析電路的性能，這種方式是掌握基本知識必須進行的分析驗證過程，同時，也是鞏固所學知識的一種很好的方式。但對于學生而言，不僅會分析電路，還要會設計電路。因此，在研討課的教學過程中，可以根據(jù)實際的教學情況，在課程的“電路分析基礎”部分和“模擬電子線路基礎”部分各準備2—3項綜合性較強，具有一定的靈活性的設計類作業(yè)，而學生們可以通過組隊的形式，以組為單位來完成該設計作業(yè)。在作業(yè)提交時，由各組同學先匯報設計思路，說明電路的組成等，其他同學可以自由提問、探討設計的合理性，最后進行作品的演示，從而提升學生的電路設計能力和課堂參與主動性，調(diào)動學生們的積極性。(二)教學方式的改革。近些年，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，以及高等學校教育教學改革的推進，很多學校開始嘗試由傳統(tǒng)的線下教學轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上教學、以及線上線下混合式教學。但目前來講，筆者認為線下教學由于學生與老師可以近距離的互動，同時，教室的環(huán)境更能營造一個良好的學習氛圍，因此，有其不可替代性。但同時，線上的跨越時間和空間的線上互動也是值得我們借鑒的。目前，對于電路與器件課程的理論教學仍然以教師講解為主。為此，可以充分利用雨課堂，麥可思助教系統(tǒng)等手機終端實現(xiàn)教師和學生之間的互動，將課堂上學生單純的被動式接收知識的方式轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生參與、老師與學生互動學習的方式，從而有效地提高學生的課堂參與度，解決課堂教學中教學方式單一而枯燥乏味的問題。比如，可以通過預先設置一些與課程相關(guān)的話題或問題，引導學生進行相關(guān)問題的討論，從而最大限度地激發(fā)學生們的學習興趣，形成良好的師生互動氛圍。不僅如此，還可以利用終端軟件對學生課前預習、課后復習等相關(guān)過程的監(jiān)控，統(tǒng)計分析，實時掌握學生的學習動態(tài)，從而反過來對教師的教學安排進行調(diào)整。另外，研討課可以由之前老師講解為主轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生獨立完成為主。具體可以讓學生們先做習題練習，然后選擇部分同學上講臺來講解自己的解題思路及過程，最后老師再做點評。這樣可以清楚地知道學生們的知識短板，從而更有針對性地對所學知識進行鞏固;同時，還可以有效地督促學生們投入到課堂的研討中來，鍛煉學生們的口頭表達能力。

三、結(jié)語

本論文針對“電路與器件”課程目前在理論教學過程中存在的不足，分別從教學內(nèi)容、教學方式等方面提出了教學改革的初步探索。將仿真軟件OrCADPSpice運用于電路與器件課程的理論教學中，讓學生在理論課堂教學中能夠觀察到電路運行狀況，增加對教師講解的內(nèi)容非常直觀地理解，并通過增設設計類作業(yè)，提高學生們電路設計能力。同時通過優(yōu)化教學內(nèi)容和改革教學方式，提升學生的課堂參與主動性以及學習興趣，從而扎實地學好本門課程，為后續(xù)專業(yè)課的學習打下堅實的基礎。

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作者:晏中華 王華東 劉 愈 王 璐 李國權(quán) 單位:重慶郵電大學光電工程學院