“电工电子学”课程内容的思考与教学实践

2012-03-30张伯尧潘丽萍

电气电子教学学报 2012年1期

张伯尧，潘丽萍

(浙江大学电气工程学院，浙江杭州 310027)

0 引言

“电工电子学”(“电工学”)是研究电工技术和电子技术基本理论和应用的技术基础课程，是高等学校工科非电类专业一门重要的必修课程。通过本课程的学习，使学生获得电工和电子技术必要的基本理论、基本知识和基本技能，了解电工和电子技术的应用和发展情况，为学习后续课程以及从事涉及电工电子技术的本专业工程技术等工作打下一定的基础，也是工科学生知识结构、能力结构和素质教育的重要组成部分。

随着科学技术的不断发展，尤其是现代计算机技术、现代通信技术、现代测量技术、现代控制技术等等，这些技术的发展与电工电子技术的发展密切相关，而电子技术的发展更是日新月异。这就使得面向非电类专业的“电工电子学”课程的教学内容愈来愈多，而教学学时又在一定程度上减少。所以必须认真思考和重新认识电工电子学中相关内容之间的关系，并合理处理和有效组织电工电子学的教学内容。以下就我校在“电工电子学”课程教学中，对电工技术与电子技术、分立电路与集成电路、基本理论与工程应用、单元电路与综合系统等内容之间的关系和处理所作的探讨和实践与同行交流。

1 电工技术与电子技术

“电工电子学”课程内容通常包含电路分析基础、变压器和电机、模拟电子技术、数字电子技术、测量和电气控制技术等。非电类专业的学生以后一般不会专门从事电工电子工程，尤其不会涉及较深的电路理论，而电子技术在非电专业工程领域的应用非常广泛，如生产过程的控制、产品检验和管理、非电物理量的测量和控制等等。因此，在“电工电子学”课程教学内容中，电路分析的内容可适当减少，而电子技术的内容必须加强。

我们认为，电路分析的内容只要保证两方面的基本内容就可以，一是生活和工程实际中常遇到的如单相交流电路、三相交流电路以及安全用电等方面的基本概念和知识;第二是学习电子电路所必须的电路分析基础知识，包括电路基本定律(如基尔霍夫定律)、基本定理(如叠加定理、等效电源定理)和电路基本分析方法等。因此在电工电子学课程教学中，我们将电路分析基础单设1章，内容包含基尔霍夫定律、支路电流法、叠加定理、等效电源定理、正弦交流电路、三相交流电路、非正弦交流电路、一阶电路的瞬态分析等，而电子技术的内容占6～7章。这样既保证了一定的电路分析基本理论和基础，又大大加强了电子技术的内容。此外，电子技术的内容又渗透到强电电路和电动机的应用控制中，体现电子技术与电工技术的结合，以弱控强。

2 分立电路与集成电路

随着电子技术的飞速发展，电子技术的应用早已从分立电路时代进入到集成电路时代，因此必须削弱分立电路的内容，而以介绍集成电路为主。要明确分立电路的教学目的是建立电子电路工作的基本原理、基本概念。另一方面，对于非电类专业的学生而言，在介绍集成器件时没必要也不可能去介绍集成器件的内部电路原理，而主要介绍集成器件的外部特性、主要功能、主要参数以及如何应用。所以介绍分立电路的另一目的是便于学生了解或想象集成电路(器件)的工作原理，理解其外部特性，以便更好应用。

在“电工电子学”课程教学中，分立电路的内容可大大压缩，没必要进行系统的介绍。如对于放大电路的内容，只要建立放大信号时电路所要满足的基本条件、放大电路的基本原理、基本技术指标和基本分析方法就行，可重点介绍一个基本的分立元件放大电路(如基本的共发射极放大电路。在介绍共发射极放大电路时，除了介绍电路基本组成(各元件的作用)外，应重点讲清什么叫静态和动态(概念)、为什么要静态分析和动态分析(目的和内容)、如何进行静态分析和动态分析(方法)。介绍了共发射极放大电路后，共集电极放大电路和其它电路只要适当提及概念和特点即可，甚至可不介绍。对于门电路的内容，通过简单的二极管分立元件与门、或门和晶体管非门的介绍，使学生掌握基本概念、了解基本原理即可。

通过简单的分立元件电路的介绍，使后续集成电路(如集成运算放大器、集成功率放大器等模拟集成电路和集成门电路、集成触发器等数字集成电路)的学习有了必要的基础和更多的学时保证。

3 基础理论和工程应用

“电工电子学”作为工科非电类专业的技术基础课程，理应使学生获得较为完整的电工电子技术方面必要的基础理论、基本知识和基本技能，这就是强调课程的基础性。因此在课程内容组识和教学过程中，必须保证必要的具有一定系统性的基础理论和基本知识，建立电工电子工程的基本理论和基本方法。同时通过适当的教学手段和实践环节，培养学生严密的思维能力和基本实践技能，提高他们综合分析问题和解决问题的能力。

另一方面，“电工电子学”课程也为学生学习专业知识和从事专业相关的工程技术工作打好电工电子技术方面的基础，也就是为电工电子技术如何应用于非电工程实际打下必要的基础，使学生在将来的工作中有较宽的视野，能从学科交叉应用的角度来思考和处理问题，并能与电气、电子工程师协同工作。因此“电工电子学”课程的教学除了保证其基础性外，还要特别注意其在非电工程领域的应用性。因此在课程的教学内容中要避免完全的纸上谈兵，应强调理论知识的工程应用。

在我校的“电工电子学”课程教学中，在保证一定的基础理论、基本知识，满足基本教学要求的前提下，很多章节中给出了应用举例，使得基础与应用、理论与实际有机结合，力求基础性与应用性的较好统一。这样可使学生感到学有所用，从而提高学习积极性和教学效果。

4 单元电路与综合系统

在电工电子类课程的教学中，为简洁明了阐述某些基本理论、基本知识、基本方法，通常采用相对简单的电路或单元电路来介绍，这样有利基础理论和分析方法的掌握。如在课程教学中通篇内容都是如此，必然造成学生思维相对单一性，所学知识相对局限性，不能使所学知识综合运用，难以建立工程综合应用系统的概念。因此在课程教学内容的组织中，要选取一定量的综合应用系统的例子。通过这些例子的介绍，不但使学生巩固从单元电路学到的基本理论和基本知识，有的例子还拓展了所学知识，更重要的是提高了对不同单元电路、不同知识综合运用的能力，同时还建立了工程应用系统的概念。

在“电工电子学”的课程教学中，学了集成运算放大器构成的比例运算电路、加减运算电路、积分运算电路、微分运算电路和电压比较电路后，介绍了一个综合性较强的温度测量控制系统，该系统包含了温度传感器、跟随器、加法电路、滞回比较器、反相器、光电耦合器、继电器和加热器等，通过该系统的介绍，把多种不同电路加以综合，并拓展内容。另外，在教学内容中还安排非电量电测法和数据采集系统的组成框图，在学生有了系统的总体概念之后，再根据组成框图的各功能模块展开，逐一介绍传感器、有源滤波和测量放大、模拟开关和采样保持、模/数和数/模转换等单元电路。前一例子是从单元电路到综合系统，后一例子是从综合系统到单元电路。这样的处理使学生更好的理解单元电路与综合系统的关系，提高所学知识的综合运用能力。