电路分析教学方法改革的研究

1、第三次国家工科基础课程教学基地建设研讨会论文 电路分析教学方法改革的研究北方交通大学 电子电工教学基地高岩 杜普选摘要 电路分析这门课的教学过去一直主要沿用黑板式的顺序教学方式，学生学习方法被动，讲到哪里，学到哪里，预习也只是局部性质，难以对这门课从一开始就有一个较全面的了解，同时过于注重具体内容，缺乏科研素质的培养。本文就这门课的教学方法及手段进行了初步探讨。一. 前言 电路分析是我校电子电工教学基地的重点建设课程。它是电气工程，通信工程，控制工程，信息工程及计算机等专业本科生必修的专业基础课。多年来我校许多从事该课教学的教师做了大量的工作。为了适应时代的发展和教改的要求，本课从教学内容，教

2、学方法及手段到考核标准都需要不断调整。电路分析这门课内容的核心属于经典电路理论，在教学中应突出经典理论的基本概念及规律，提高教学效率。随着电路理论的发展和计算机的普遍应用，大量繁杂的计算应放在现代电路分析中解决。在教学方法上，应将传统的注重知识内容的顺序教学方式与注重知识关系的知识结构教学方式相结合。从培养科研能力，提高学生素质出发，应强调电路分析中的模型概念，它是电路分析的基础。教学方式及手段是使学生掌握课程内容的关键，应将课堂教学与计算机辅助教学相结合，标准化教学与电子教案相结合，同时还应该将答疑与质疑相结合，理论教学与实验相结合，笔试考核与实验能力，平时作业，甚至口试相结合。本文就以上几

3、方面做了初步探讨。二. 经典电路理论与现代分析手段相结合 电路理论发展至今已近一个世纪。早期的电路理论是在物理学中电磁学的基础上发展起来的。当时主要研究的对象是线性非时变无源电路，并形成了一整套完整的经典分析方法，这些方法同时也是近代电路分析方法的基础，因此应该是学生学习中必须牢固掌握的。传统的教学内容包括直流电路的分析，交流电路的分析及动态电路的分析。教学中应以分析简单电路为主，突出基本概念，力图避免繁杂的数学计算。自20世纪60年代，电路理论发生了重大变革，从原来主要研究线性非时变无源电路，进一步发展到非线性时变有源电路。由于近代大规模及超大规模集成电路的发展，传统的分析手段难以完成复杂的

4、分析。为了适应电路理论发展的要求，应在教学中适量增加近代电路的分析方法及手段，如有源电路的分析，非线性电路的分析，矩阵分析方法，网络分析方法等。其主要特征是计算机辅助分析的应用。加强这方面的教学是该课发展的要求，也是学生学好后续课程的基础。三. 顺序教学方式与知识结构教学方式相结合 过去的教学方式是以注重知识内容的顺序教学方式为主，按部就班地一章一章地进行，学生只是被动地一章一章地学，难以形成对所学知识的整体认识。实际上，电路分析同许多其它学科一样，都有一套完整的体系，其中的各要素有着有机的联系，它同知识的具体内容，公式，定理相比，更容易理解和掌握。学生在大学学习期间要学习许多具体的知识内容，

5、要求学生几年以后仍然牢记如此众多的具体内容既不实际，也不必要。从提高能力和素质出发，应培养学生在今后遇到实际问题时，能分析问题的性质，知道解决问题途径的能力，而不是死记书本知识。知识的具体内容是知识结构的内涵，知识结构是知识的具体内容的有机联系。两种方式相结合可以取长补短，既培养了技能，又提高了素质及科研能力。图一归纳出了电路经典分析方法的知识结构，其中每个要素还可以进一步细化。四. 注重模型概念 同许多其它学科一样，电路分析也是试图用建立一种模型的方法描述某部分物理世界中所发生的现象。当然，这个模型应基于对物理世界的观察，并经得起时间的检验。建立模型的目的是为了让我们了解自然现象，但不仅如此

6、，我们还期望由此而推出的结论能使我们在建立模型所要求的条件下，预测模型的行为。如果我们能在物理世界中重现模型所表现出的现象，就可以用实验的方法来验证 实际电路 实验电路输出变量(电压，电流，功率，能量) 符号模型 电路模型 数学模型 对分析依据 拓扑约束 照 元件约束 验 证 经验法 分析手段 规范法 主要定理应用 分析结果 模型输出变量(电压，电流，功率，能量) 图一 电路经典分析方法知识结构我们的预测。如果预测得到了证实，则证明这是一个正确的模型，否则必须要修整模型。建立模型的第一步应该是仔细观察物理世界，然后通过实验，建立可测物理量间的普遍关系，并推出一般性结论。当然，如何建立各种电路模

7、型已超出电路分析这门课的内容，但应该使学生了解建立模型的概念及重要性，认识到实际电路同电路模型的关系。因为在电路分析这门课中所讨论的对象大多属于电路模型，应该使学生清楚，在使用所学模型分析一个具体的实际电路时，首先应确保所用模型能真实反映实际电路，否则，就应修正模型。模型的概念可以培养学生的创造性思维，提高科研素质和工程应用水平。五. 课堂教学与计算机辅助教学相结合 传统的教学手段是以黑板式教学为主，它有众所周知的缺点，主要表现为被动式教学，老师讲，学生听。这主要是受过去传统教学观念和教学手段的限制，这样就造成学生认为只有写到黑板上的内容才是课程所要求的。随着计算机的普及，教学中应采用计算机辅

8、助教学手段，其优点是可使教学标准化。电子教案的应用，电子课件的建立可溶入各个从事该课教学工作教师集体的经验。但同时也应看到计算机教学的弱点，它缺乏个性。每位教师都有其各自的教学风格，在许多方面是计算机辅助教学不能替代的。所以应使过去单调的黑板式教学向课堂教学与计算机辅助教学相结合的方向发展。课堂不应该是单向灌输知识的场所，应该是教师与学生相互交流的场所，是体现主讲教师教学风格，教学思想以及各自对知识内容理解的舞台。六. 标准化考核与能力考核相结合 一杆笔一张纸式的考核方式一直是考核学生学习效果的主要形式。考虑到实际教学环境，笔者认为在今后一段时期这仍然是考核的主要形式。但是，为了使考核标准化，使其具有一定的客观型，合理性和可比性，应逐步建立同计算机辅助教学相配套的试题库，评分标准及考核成绩分析系统。能力考核一直是考试改革的难点，它受许多因素的限制。在目前情况下，应将笔试与实验相结合，期末考试与平时成绩相结合，有条件时可结合口试或部分口试。七. 总结 本文就目前电路分析这门课的教学现状进行了分析，并针对教学方法，教学手段及知识结构教学，模型教学和考核标准