電路課程創新教育思路
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摘要:針對電路課程理論概念多、內容抽象的特點，把創新教育引入到電路課程和實驗教學改革中。本文從教學方法創新、實驗教學創新及建立科技創新基地等方面進行探討，創新教學改革的實施有效的改善了教學效果，增強了學生的實踐動手能力和創新精神。
關鍵詞:創新教育;電路課程;教學改革;實驗教學
電路課程作為電氣工程、自動化、電子信息類學生必修的第一門專業基礎課，是學生學習其他專業課程及從事后繼硬件設計的基礎，在本科階段的整個教學環節中起著重要的作用。在當前面向“如何培養具有創新精神和創新能力、綜合素質高的大學生”的問題下，不僅要讓學生通過本課程的學習，掌握電路的基本知識和基本技能，更要培養學生的創新意識和創新能力。因此，在電路課程和實驗教學中引入創新教育是非常必要的，近年來，筆者對電路課程和實驗教學改革進行了積極的探索，提出了一些創新性教學法，現分析如下。
1教學方法創新
1．1引導式教學
俗話說“授人以魚，不如授人以漁”，按照將教學理論知識和創新素質教育相結合，既授之以魚、又授之以漁的教學理念，在課堂教學中教師要加強對學生的“引導”。學生是否參與，是否按照老師的引導去思索，直接關系著學生對所學知識掌握的牢固程度。平鋪直敘的講解使學生容易走神、睡覺，更談不上創新能力的培養。所以教師可采用引導加提問的方式，鼓勵學生積極參與相關問題的討論。提問的方式包括:“怎么去提問”、“提出什么樣的問題”、“什么時間去提問”等等。教師針對授課內容，事先精心設計好問題，學生也可以提出具有普遍代表性的問題，而這些問題需要在課堂上統一解決。通過教師和學生之間靈活多樣的提問，從而建立起“基于問題的教學與學習”。教師圍繞學生共同感興趣的問題，將教學內容有序地組織起來，讓學生理解到知識點的連接不是毫無關系的，而是相互關聯的，直接引導他們形成分析問題的策略和解決問題能力。在講解電容和電感元件時，這兩個元件兩端的電壓電流相位超前滯后關系是非常容易弄混淆的，此時，引入單詞“CIVIL”，漢語意思是“公民的、市民的”，此時提問“單詞CIVIL和電路里面講的電感電容之間的相位超前滯后關系能產生什么樣的聯系”。讓學生自己思考，學生們很容易看出來，“C”代表電容，“I”代表電流，“V”代表電壓，“L”代表電感，從單詞“CIVIL”本身的組合順序來看，“C”后面緊接著“I”和“V”，并且“I”在“V”的前面，說明了什么;“L”前面是“V”和“I”，并且“V”在“I”的前面，又說明了什么。通過這些引導和提問，學生們最后一定能清楚的知道，對電容來說，電流相位超前電壓相位90度，而對電感來說，電壓相位超前電流相位90度。這樣，對過一個單詞“CIVIL”，把電路課程里面非常重要的一種物理現象記憶了。
1．2歸納比較教學
歸納總結是創新能力的一部分，只有善于歸納總結，才能從已有的理論知識中發現問題、解決問題。針對電路課程理論概念和分析方法多的特點，在教學中采用歸納比較法，使學生很容易理清每一章的重點難點內容及整個電路課程的系統脈絡。在講回路電流法時，將回路電流方程歸納總結為:本回路電流乘以自阻，加上相鄰回路乘以互阻，等于回路電壓源的代數和。而再學習結點電壓法時，采用比較的方法，讓學生明白幾組對偶關系，“回路”和“結點”、“電壓”和“電流”、“電阻”和“電導”、“電壓源”和“電流源”分別對應。通過這種對應關系，學生很容易推導出結點電壓方程為:本結點電壓乘以自電導，加上相鄰結點乘以互導，等于流入或流出結點電流源的代數和。通過這樣的歸納和比較，學生的學習興趣不僅增加，同時掌握電路里面兩個非常重要的電路分析方法。
1．3案例式教學
借鑒國外的一些教學方法，在介紹重要的理論或難理解的知識點前，通過一個實際電路或工程問題來引入，這樣不僅使教學過程生動、教學內容飽滿，而且會讓學生感受到學習電路課程的價值和意義，并建立工程實踐意識，更重要的是培養學生獨立思考實際電路問題的能力，為其設計硬件電路打下基礎。在講授串聯諧振時，拿來收音機，并且打開外殼，分析收音機的典型電路，把輸入端電路等效為電阻、電感和可變電容的串聯形式。當我們在英語考試收聽聽力時，要把頻率調節在81－86MHz，通過調諧電容，使電容和電感正好在此頻率處諧振。通過此例讓學生清晰地認識到串聯諧振理論在收音機電路中的應用，從而增強了課堂的趣味性。在講授三相不對稱電路時，結合教學樓多媒體教室中的照明電路來說明中性線的作用和保險絲應安裝的位置。在講解電容元件時，拿來計算機主板，找到鋁電容和鉭電容，并講解這些電容主要起到穩壓、濾波以及保證系統穩定性的作用。在講解正弦穩態電路時，拿來手機充電器，引入變壓器、電感、電容，二極管等將交流電變換為直流電的例子。通過這些實際例子的講解，使學生對實際電路有深刻的印象，更容易接受新知識、掌握新理論，為創新思維打下基礎。
2實驗教學創新
創新能力是和實驗分不開的，實驗教學是掌握科學研究技能、培養學生動手能力和創新能力的重要環節。傳統實驗教學以教師講授和演示為主，學生通常會不假思索地重復操作過程。部分學生在實驗過程中不愛思考，為了應付老師而做實驗，面對實驗過程中出現的實驗儀器出現報警聲音、實驗原件損壞等各種疑難問題不知所措，甚至對所測實驗數據正確與否不能做出判斷和分析。鑒于以上原因，我們對電路的實驗教學進行有效的改革。主要包括:①優化實驗內容，除了驗證性和綜合性實驗外，增加創新設計性實驗，如:設計最大功率傳輸定理、運算放大器的放大倍數等，讓學生自己設計實驗內容，并按照步驟獨立完成實驗過程，最后分析實驗結果;②教師對學生實驗過程中存在的問題和故障，采用引導和啟發方式讓學生自己解決問題;③開放性實驗，實驗室向學生開放，創造了一個讓學生提出問題、發現問題并解決問題的外部環境，學生的學習不再受教材、教師等因素的限制，學生的個性能夠得到充分發展，使學生的創新意識和創新精神能夠得到培養;④學生除了在實驗室動手操作以外，加入計算機仿真實驗，將一些抽象的電路理論、復雜的電路信號變化過程和運動形式，以內容生動、形象逼真的信息展現在學生面前，既驗證了電路理論的正確性，又使抽象的理論變得具體而形象。引導學生學習MATLAB軟件，可以利用其強大的計算能力來求解較復雜的電路問題。比如，在分析二階電路時，通過改變RLC串聯中電阻的阻值，可以讓學生看到二階電路的幾種過渡過程，同時也提高了他們的學習興趣。以上實驗教學改革極大的提高了學生的動手能力和獨立思考能力，激發了學生的創新熱情。
3建立創新基地
為了開發學生的第二課堂，建立了學生科技創新基地。創新基地能逐漸發展成一個以學生為主體的科技產業孵化中心，對學生創新能力的培養發揮著及其重要的作用。在理論和實踐教學過程中，讓學生明白增強動手能力及科技制作的重要性，并為學生講解Multi-sim電路仿真軟件、Matlab輔助分析軟件，使他們積極投身于學校、院系的科技制作活動中。學生每年春季為全校師生義務維修電器，深得師生好評。所教過的部分學生已經成為科技制作活動的重要力量，他們暑假和寒假一直堅持在校參加各種科技制作活動、參加全國大學生電子設計大賽，綜合能力大大得到提高，這為他們的就業打下了良好的基礎。總之，教師不僅要傳道、授業、解惑，更應該培養學生的創新精神、啟發學生的創新思維。本文對當前電路課程和實驗教學改革進行了探討，并提出了自己的一些創新方法，這些方法初見成效。但是，我們應該清醒地認識到，許多問題不是一朝一夕能解決的，只有經過長期的實踐和經驗的積累，才能為學生創造一個自由學習、激發創新靈感的新天地。
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作者：劉曉芳 賀偉 單位：河南城建學院電氣與信息工程學院
