应用型本科电气专业“电路”课程的教学研究*

耿素军，余　剑，史宝忠

(山西工程技术学院信息工程系，山西 阳泉 045000)



应用型本科电气专业“电路”课程的教学研究*

耿素军，余剑，史宝忠

(山西工程技术学院信息工程系，山西 阳泉 045000)

摘要：针对目前应用型电气本科专业“电路”课程教学存在的重分析、轻设计，综合应用电路知识能力弱，学难以致用，不符合应用型人才培养规格等问题，在电路教学内容、教学手段、实验项目、实践评价体系等方面做了一些改革和尝试。实践证明，改革后的电路课程教学在不增加教学课时的前提下，既有利于创新性应用型人才模式的培养，又能极大满足应用型本科院校学生考研对“电路”知识的客观需求。

关键词：应用型本科；电路；教学研究

应用型本科教育既是本科教育，但又区别于普通本科“系统性、理论性、学术性”人才培养模式。应用型本科人才培养要注重实践性和应用型，但也要兼顾到一大批学生有继续深造考研的客观需求。《电路》课程是电气工程及其自动化专业的一门专业基础课，也是该专业研究生入学考试的专业基础必考课，应用型本科院校的《电路》教学需在教学课时不能增加前提下，理论教学和实践应用两者之间找平衡，难度可想而知。但目前《电路》课程教学存在重理论、轻实践，重分析、轻设计，综合应用电路知识不够等问题。

1课程现状与存在问题

该项目自列为校级课题以来，作者走访了大量的相关生产一线单位和考研学生，与他们座谈，了解他们对《电路》知识的需求，《电路》教学存在的问题或不足，对《电路》教学有何建议，同时搜集了很多院校本专业研究生入学考试《电路》试题，通过对其考点整理、归纳，总结。发现目前《电路》教学主要存在如下问题：

1) 《电路》教学重分析、轻设计

重分析、轻设计是电路教学普遍存在的问题，学生对电路分析、计算能力经过学校训练尚可以，但遇到需要设计一个电路时，由于在校时缺乏相关的训练，就显得力不从心。如滤波电路在信号的采集、传输中经常用到，尤其是二阶滤波电路。但学生对这个知识点很欠缺，电路分析还凑乎，设计就不行。但现实中由于信号传输的复杂和不确定性，往往电路的设计比电路的分析更需要，好多莫名其妙的信号传输故障加适当的滤波电路后，马上就可以解决。应用型本科《电路》教学一定要达到应用电路知识去解决实际问题的目的。

2) 动手、实验能力欠缺

应用型本科多由高职高专院校升格而来，师资和设备欠缺，是不争的事实。受《电路》教学课时和实验设备的限制，电路的基本实验尚能保障。但存在验证实验多，综合应用实验少，实验设备套数少，在实验中每位学生达到训练机会不均等问题，大多数院校电工电子实验项目是面向全校电类专业制定的，缺乏针对电气类专业的特殊实验项目等问题。例如电气类专业的学生应列入接地电阻测试仪和兆欧表的使用等实验内容。而目前大多数院校的电路实验中，未将上述仪表的使用列入实验内容。而对于从事电气类工作，这两个仪器的使用又是至关重要。

3) 综合性应用知识的能力欠缺

目前该专业《电路》教学课时大多在110学时左右，按章节按部就班上完课程大纲规定的内容已经很不易了。学生普遍感到学时少、教学内容多，就每章后的习题也未必能做完，更谈不上相互知识点的融会贯通了。而考研的电路知识多是考综合知识，大多数院校电路考研试题全部是综合分析计算题，题量大约在12至15个。不增加课时前提下，如何使学生综合应用能力得到加强，是本课程教学的一个重点也是难点。

2改革的基本思路

总结几年的实践教学经验，作者在以下几个方面做了一些尝试。

2.1合理制定教学大纲，明确教学内容

相比于2011版《电路》教学大纲，新修订的《电路》教学大纲既考虑了电路知识体系完整，又考虑到我院的煤矿特色，体现了电路知识在煤矿方面的应用。同时参考了调研得来的现场工程技术人员和参加过研究生入学考试学生的意见。新大纲相比旧大纲的主要变化有：1) 新大纲不仅强调掌握电路元件外特性，而且还要掌握在实践中如何选用电路元器件。2) 新大纲中增加集成运放线性和非线性应用的知识，因为在矿山设备的信号检测和整形中，微分、积分、比较和移相电路经常用到集成运放和电容、电阻的组合电路的分析和设计。3) 新大纲中强化滤波电路的分析与设计，尤其是一、二阶电路的低通、高通、带通、带阻电路设计和分析。4) 新大纲要求掌握用实验方法测量二端口网络参数的方法，这在实践中经常用到，也是多数高校考研考点。5) 新大纲对支路电流法、结点电压法、回路和网孔电流法等电路分析方法进行了整合，集中整合为基尔霍夫定律的应用。6) 新大纲要求实验内容增加接地电阻测试仪、兆欧表使用等内容。7) 新大纲中要求注重电路知识的综合应用，以满足学生考研需求。限于篇幅，在此不再累赘。

2.2精选案例，增强应用实践能力

为达到应用型本科电路教学的双重教学目的，仅仅局限于某版本教材是不现实的，至少当前是这样。必须在考虑专业特色的基础上，强化应用技术的应用。用成型的电路、实际的课题和实用的小制作为教学案例，广泛搜集材料，以取得良好教学效果。如针对滤波电路设计薄弱环节，我们搜集了四个关于低通、高通、带通、带阻的典型电路，如表1所示，并从这四个典型电路，得出二阶滤波电路的四种典型表达式，为以后二阶滤波电路分析、设计起到了很好的示范。

三建·天易江湾广场项目位于湘潭县天易示范区，占地面积为1.95×105m2，总建筑面积约2.1×105m2，由湖南省第三工程有限公司负责投资与开发，总投资约10亿元。项目有六栋高层住宅，包含市政文体公园、下沉式商业广场和风情水景街等。项目紧邻学校与住宅区，因而对施工噪声、光污染与扬尘控制要求很高，同时又处在金霞山风景区和湘江边，建筑垃圾减量化、施工污水排放及扬尘控制十分重要，项目综合BIM模型如图1所示。

表1　二阶滤波典型电路及其相应表达式

鉴于篇幅，四种滤波电路转移函数的推导过程，不再列出。从二阶滤波电路的表达式来看，四种二阶滤波电路的表达式分母均一样，只是分子有差别。其中表达式中K是一个与集成运放相关的常数，w0是与频率相关的量。

图2

用s=jw代入网络函数，并与上述标准函数形式比较，可得：

可知其为带阻陷波器，且陷波频率w0=1 rad/s。

扩展：若在上述电路中，参数取R=63.6 Ω，C=50 μF，R1=31.8 Ω，C1=100 μF。

此电路广泛用于滤除50 Hz的干扰信号电路设计中。用实际案例教学，不仅提高了学生的学习兴趣，也极大提高了学生动手解决实际问题的能力。

2.3改革教学手段，提高教学效果

由新修订的电路教学大纲内容可见，新的大纲既要满足应用型要求，又要满足学生考研需求，大幅增加了教学内容。在教学课时不能增加的前提下，要保证教学效果，靠传统“口述+板书”的讲授方式，很难完成教学目标。建议采用“口述+板书”和多媒体展示协同进行的教学方法。

对一些概念性、基础性的知识仍然沿用传统的“口述+板书”的讲授方式，便于学生掌握这些基础理论知识。如讲解周期函数有效值、基尔霍夫定律应用等知识点时，采用多媒体展示的方法，教学课时虽然减少了，但教学效果不很理想。但在讲到一些形象、直观或仅需要了解的一些知识的时候，若选择采用多媒体展示的教学方法，往往效果很好。如讲到电路元件选择时，给学生展示电阻的色环、电解电容外形和电容正、负极的识别；讲到滤波电路时，实时引入仿真软件EWB或MULTISIM，通过现场仿真演示滤波电路对信号的影响，结果一目了然，学生普遍反映印象深刻。对于电路大纲要求了解的数学推导和复杂电路图，为了节约时间，也采用多媒体课件讲解。如二阶微分方程求解、傅里叶变换和拉氏变换等内容，均用多媒体课件展示。这样安排，既让学生达到了解的教学目的，又节约了宝贵的时间。避免了将电路基础课变为数学复习课，习题课变为数学解题课。我院电工电子实验室也安装了多媒体展示台，便于有些实验内容的讲解。实践证明此种方法，减少了设备损坏，有效提高了实验效率。

2.4创新实验教学，加强实践能力培养

应用型本科以培养应用型人才为主要目标，要把教学实践环节和实践能力培养放在更加突出的位置，注重培养学生的实践和创新能力。传统的《电路》实验是基于实验箱的验证性实验，学生被动完成实验内容，实验过程很难接触到元器件，无法满足创新能力培养的需求[3]。目前我系已对《电路》实验先行进行教学改革，总的思路是减少验证性实验，增加设计性和综合性实验。鼓励学生自主设计实验，先用仿真软件对实验构想做仿真。仿真通过后，提出实验方案，经实验指导教师同意后，购买电路实验所需的电路元件搭接实验电路，观察实验现象，分析实验结果，进而写出实验报告。为了提高学生动手能力，增加学生的重视程度，将《电路》实验独立设课，单独考核。同时电路实验成绩的考核由原来的结果考核变为由实验过程成绩和实验结果成绩按权重1∶1计入总成绩。此种做法极大调动了学生的注意力，提高了学生动手能力，加强了学生创新能力的培养。很多学生主动要求安装电路学习软件，将电路课程的学习延伸到课下、(实验)室外。尽管此种做法因购买器件经费报销问题还未能大面积推广，但小比例的尝试，已经取得可喜成绩。

2.5鼓励学生参赛、取证，增加就业筹码

应用型本科以应用为目的，为促进学生学以致用，学用无缝衔接，学校将职业资格证书取得引入人才培养方案中，明确要求学生须取得相关行业的两个资格证书，方可毕业。学校的实验实训中心和山西省职业技能鉴定中心合作，负责对学生进行职业技能鉴定考核。同时鼓励学生参加全国大学生电子设计竞赛和全国大学生“挑战杯”等六大竞赛，有多人参与过山西省创新性实验项目研究，全国大学生数学建模比赛、全国大学生电子设计竞赛等。并且分别取得了国家级和省级一、二、三等奖的好成绩。为了鼓励更多学生参与，学校制定并下发了《学生课外科技创新活动奖励条例》，对参加并取得名次的学生和指导教师除进行物质奖励外，学生在奖学金的判定和选先评优中，同等条件下优先推荐和评选。对于获得省级以上奖的指导老师，学校授予“优秀科技辅导员”荣誉称号，作为指导教师的教学成果，记入个人业绩，并颁发证书。这些都极大地调动了师生参赛的积极性，也为学生就业增加了筹码。

3结束语

通过近几年对应用型本科电路的教学内容、教学方法和手段、实践教学等方面的改革与实践，效果已经开始显现，学生对电路理论知识的应用能力显著提高，学生考研达线人数也大幅上升，2011级电气学生考研18人，达线13人。但是，在当前《电路》课程的教学和实验中，仍存在着教学制度不够健全，教学手段不太完善，立体化教材急需编写，教学案例尚需扩充等问题，相信通过不断的教学改革和实践，充分挖掘教师和学生的潜力，应用型本科《电路》课程的教学目的一定能达到。

参考文献

[1]章心因，李先允.应用型本科“电路”课程的改革与实践[J].电气电子教学学报,2011, 33(增刊)：93-94.

[2]邱关源，罗先觉.电路[M].第5版.北京:高等教育出版社,2006.

[3]王红艳，周雅.应用型本科“电路”课程的教学研究[J].科技信息,2011(33)：207.

[4]孙宝江，张绍杰.电路辅导及习题精解[M].吉林:延边大学出版社,2012.

[5]詹姆斯·尼尔森.电路[M].第10版.北京:电子工业出版社,2015.

[6]梁贵书，董华英，丁巧林，等.电路复习指导及习题精解[M].北京:中国电力出版社,2004.

Teaching Research on Circuit Course for the Electrical Major in Applied Undergraduate Institute

Geng Sujun, Yu Jian, Shi Baozhong

(DepartmentofInformationEngineering,ShanxiInstituteofTechnology,YangquanShanxi045000,China)

Abstract:The article makes some reforms and attempts on circuit teaching content, teaching means, experimental project, and practical evaluation system aiming to the existing problems in “circuit” course teaching of the electrical major in applied undergraduate institute. The practice proves that it is not only beneficial to the cultivation of innovative application talent model, but also greatly meet the objectivity needs for the students in applied university to take part in exams for postgraduate schools without increasing the circuit teaching hours.

Key words:applied undergraduate; circuit; teaching research

收稿日期：2016-01-14

基金项目：山西工程技术学院教学改革项目(院教字[2014]2号)的研究成果

作者简介：耿素军(1970- )，男，山西昔阳人，山西工程技术学院信息工程系电气教研室主任，副教授，工学硕士，主要研究方向：单片机开发与应用。

文章编号：1674- 4578(2016)03- 0071- 03

中图分类号：G642；TM13-4

文献标识码：B