“模拟电子学基础”课程讨论教学环节设计

易 婷， 尹建君

(复旦大学 1. 微电子学院 2.信息科学与工程学院， 上海 200433)

“模拟电子学基础”课程讨论教学环节设计

易 婷1， 尹建君2

(复旦大学 1. 微电子学院 2.信息科学与工程学院， 上海 200433)

本文在“模拟电子学基础”课程的教学过程中设计了线上讨论和线下分组讨论并拍摄视频的教学环节，以帮助学生更好地理解和掌握基本概念。教学实践表明上述教学环节有利于提高学生的学习兴趣、巩固所学的知识以及提高他们的合作能力和探究能力。

模拟电子学基础；讨论教学；无功功率补偿

0 引言

“模拟电子学基础”课程是我校信息科学与工程学院为技术科学实验班一年级学生开设的一门基础课，其主要内容就是电路分析的基本方法及其应用，为第二学年开设的“模拟电子线路”课程打基础。这门课程涉及到的概念多而零碎，相关课程的教师们提出了直觉分析方法[1]，思维导图[2]以及关联教学[3]等方法开展教学工作。

笔者在教学过程中尝试设置线上和线下讨论相结合的教学环节。教学实践表明，这一教学环节的引入可以帮助学生有效地整理和总结所学的知识。

1 讨论教学环节的设计

由于本门课程的教学内容较多，学时较紧，无法在课堂上进行有效的当堂讨论。为此，笔者在教学过程中设计了线上讨论和线下讨论的教学环节。所谓线上讨论，指的是：在我校elearning教学平台的讨论区中发布讨论题并展开讨论。所谓线下讨论指的是：①把学生分成若干个小组；②给各小组分配一道讨论题；③各小组进行小组讨论并将讨论结果拍成视频；④在课堂上播放所有小组的讨论视频并进行点评和评优。

2 讨论实例

2.1 线上讨论

elearning教学平台是我校信息办公室基于开源软件Sakai开发的在线教学平台。任课教师可以在这个平台上为自己授课的课程开设讨论区。在讨论区中，教师和学生都可以发布题目，进行交流。

1)讨论区中讨论题的来源

讨论区中的讨论题是由任课教师和选课学生共同提供的。为了确保每位学生都有发言的机会，讨论区中必须有足够多的讨论题。

任课教师根据授课内容，将一些概念方面或知识拓展方面的讨论题按上课进度依次放入讨论区中。例如，在讲到电阻的星形和三角形联结相互转换时，为了帮助学生记忆它们之间的等效变换公式，笔者就在讨论区中提出了以下讨论题“是否有什么方法可以用来帮助记忆这两组公式呢？”

与此同时，笔者还要求学生将自己在学习过程中遇到的问题放入讨论区中。例如，在学完线性暂态电路的时域求解方法和复频域求解方法后，就有学生在讨论区中发布了以下讨论题“对于高阶电路来说，运算电路模型相比微分方程的方法具有较大的优越性。那么对于一阶电路，与三要素法相比，运算电路是否仍具有优越性？如果有，体现在哪里？”

2)鼓励学生参与讨论的措施

为了让学生都能积极参加线上讨论，同时又避免流于形式，笔者提出了一些要求：例如规定每位学生上线发言的最低次数；不准在讨论区灌水；对于同一道讨论题，后面发言的学生所说的内容不能与前面已发言的重复；学生在讨论区的活跃程度和发言的质量作为平时成绩的一部分计入学期总成绩。

2.2 线下分组讨论，并拍摄视频

笔者在组织线下讨论时，是分以下四个步骤来实施的：

1)分组

将全班58个学生分成14个小组，每个小组人数是4人或5人。每个小组推选一人作为组长。

2)分配讨论题

根据小组的个数，笔者出了14道讨论题，并将它们随机分配给各个小组。每道讨论题都会涵盖教材上多个章节的内容，例如，“根据课后习题和书上例题，结合正弦交流电路、含磁耦合器件的电路及三相电路这三章的内容，总结一下，出一道如何求解有关功率因数提高的题目，包括用多种不同的方法来求解等”就是其中一道讨论题。

3)小组讨论并拍摄视频

各小组拿到讨论题后，在组长的带领下，展开讨论，明确各位组员的分工，寻找有讲解价值的题目和确定拍摄时间、地点以及最终所要拍摄视频的内容等。

为了确保视频的拍摄质量，在拍摄视频前，笔者在课堂上讲了一下拍摄视频的注意事项，包括如何选择待讲解的题目、如何讲解以及如何拍摄等。同时，笔者也会经常与各个小组交流，了解他们的想法以及在讨论和拍摄视频过程中遇到的问题，对他们进行引导，帮助他们解决问题。

视频拍摄的过程是由各小组自主完成的。有些小组会事先将要讲的重点内容以及待讲解的题目写在黑板或白板上，然后再进行拍摄；有些小组则是先将要讲的内容都整理好，写在纸上，然后再进行拍摄。

下面就以前述的那道有关功率因数提高的讨论题为例作进一步的说明：

分到这道题的小组在经过小组讨论后，确定所要拍摄的视频包括以下内容：

(1)功率因数提高问题的三种解法：该组学生是以图1和图2所示电路为例来说明功率因数提高问题的各种解法的。

图1 功率因数提高电路图

图2 带实际电源的无功功率补偿电路图

在已知图1和图2中的电阻R、电感L、电压us和内阻RS的情况下，求出将电路的功率因数提高到某个指定的值(例如0.95)时并联电容C的容值。

对于图1所示电路，可以有三种方法来计算电容C的大小：①通过计算并联电容前后无功功率的变化量以及电容的无功功率计算公式来求解；②通过求解无功功率补偿前后电流中的无功分量的变化量以及电容的端口电压电流公式来求解；③通过求解无功功率补偿前后导纳的变化量以及电容的容纳公式来求解。而对于图2所示电路，则只能采用上述第三种方法进行求解。这是因为采用前两种方法求解此类问题都有一个前提，即在功率补偿前后，负载的有功功率保持不变。图1中给负载供电的是理想电压源，所以并联电容C并不会改变负载两端的电压，所以负载的有功功率是不会发生变化的。而图2中的电源为实际电源，它存在内阻RS，在并联电容前后，负载两端的电压是会变化的，这样负载的有功功率也会随之发生变化，所以在这种情况下，只能采用第三种方法来求解。

(2)当待求电路含有磁耦合器件或者为对称三相电路时，如何提高其功率因数？

对于这两类电路，都可以先对电路进行等效化简，转换成图1和图2所示电路，然后采用前述方法来求解即可。

各小组在拍好视频后，在指定的时间节点前将视频发送给笔者。然后笔者仔细观看这些视频，一旦发现问题，会及时跟相关小组沟通，让他们对视频中存在的不足之处进行改进。

4)视频播放、点评及评优

各小组所拍摄的视频在课堂上进行播放、相互点评和评优，由学生评选出一、二、三等奖共6名，并发放奖品。小组讨论的情况会作为平时成绩的一部分计入学期总成绩。

上述视频及各小组撰写的相应的讨论报告，都会给全班学生共享，使大家更好地学习这门课程。

3 教学反馈

在学期结束时，要求每位学生写一份对讨论教学环节的意见和建议，这一举措的结果总结归纳如下：

(1)巩固了学生所学的知识。为了能够在视频中简单清晰、有条理地把所涉及到的概念讲解出来，各小组就需要格外认真地做好各项准备工作，包括仔细看书、阅读参考资料、深入地讨论相关的知识点、总结题目和易错点，归纳作题的方法等。所有这些都有助于巩固并加深对所学知识的理解。

(2)有利于拓展思维。学生在讨论交流过程中会发生思维火花的碰撞，会尝试着从不同的角度来看待同一个问题，提出不同的解题思路，并对各种解题思路从求解难易等方面进行评价。

(3)可以培养探究能力和合作能力。学生通过讨论，可以发现新的未知，进而寻求方法来解决问题，从而培养自我学习和自我探究能力。同时，由于这个拍摄视频的过程需要小组每一位成员都参与其中，只有大家团结一致、相互协调帮助，才能拍出比较好的视频。在这个过程中，每个人合作能力都得到了培养和锻炼。

(4)可以提高学习兴趣。讨论教学环节，不但可以激发学生的学习兴趣，同时也是个答疑解惑、互帮互助、互相学习的过程。学生在讨论过程中一些错误的想法会得到纠正，同时也可以感受到分享的乐趣，总之收获多多。

4 结语

笔者在“模拟电子学基础”课程的教学过程中引入讨论教学环节。该教学环节通过线上讨论和线下讨论两种方式一方面可以敦促学生对相关的知识点进行整理总结，并将其清晰地表述出来；另一方面可以培养学生自我探究能力和合作能力。从教学反馈看，该教学环节的引入取得了良好的教学效果。

[1] 田社平，张峰，陈洪亮. 直觉分析在电路教学中的应用[J]. 南京：电气电子教学学报，2013，35(3)：96-98.

[2] 任坤，李梅，刘红. “电路分析基础”课程教学设计中的思维导引[J]. 南京：电气电子教学学报，2011，33(5)：85-86.

[3] 张岭，邵天章，杨润生等. “电路分析”课程关联教学探析[J]. 南京：电气电子教学学报，2012，34(4)：43-45.

Design of Discussion Teaching in Fundamentals of Analog Electronics

YI Ting1， YIN Jian-jun2

(1.SchoolofMicroelectronics, 2.SchoolofInformationScienceandTechnology，FudanUniversity，Shanghai200433，China)

In order to help students to grasp the concepts involved in the Fundamentals of Analog Electronics course, online discussions and offline discussions are adopted in its teaching scheme. The teaching experience shows that such kind of discussion teaching has the advantage of increasing students′ interest in the course, consolidating what they have learned in the course and strengthening their ability to cooperate and research.

fundamentals of analog electronics; discussion teaching; reactive power compensation

2017-07-17;

2017-02- 07

易婷(1971- )，女，博士，副教授，主要从事数模混合集成电路的教学和研究,E-mail: yiting@fudan.edu.cn

TM133

A

1008-0686(2017)03-0009-03