一道电路试题的考后分析与教学反思

徐卫林+彭晓春+张法碧+晋良念

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.30.154

摘 要：针对桂林电子科技大学2017年电路分析基础课程的一道期末考试试题，分析了三种典型的求解方法以及考后表现出的两种典型的错误，并在此基础上进行了深入的教学反思，阐述了强化课堂教学中的“能力取向”目标而非“知识取向”目标的重要性，在工程教育专业认证标准的指导下，通过考试分析与教学反思促进以学生为中心的“评价-反馈-改进”的课内循环。

关键词：考试试题 教学反思 能力导向 工程教育认证

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）10（c）-0154-03

Abstract： Based on the terminal examination of the fundamental of circuit analysis course of Guilin University of Electronic Technology in 2017， three typical problem solving strategies and two typical wrong methods are provided. Furthermore， a deeply teaching reflection is performed. The importance of strengthening the goal of "ability orientation" rather than the goal of "knowledge orientation" is expounded. Under the guidance of the accreditation standard of engineering education， through the examination analysis and teaching reflection， the student centered "evaluation， feedback and improvement" curriculum cycle is promoted.

Key Words： Examination question； Teaching reflection； Ability orientation；Accreditation of engineering education

我国于2016年6月在国际工程联盟年会上加入了《华盛顿协议》，该协议旨在推进工程技术专业全球化，建立专业资格与学历教育互认的体系，使得联盟国家的工程教育具有等效性和可比性，因此工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，同时是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的基础，其核心就是要确认工科专业的毕业生达到行业认可的既定质量标准要求，这是一种以培养目标和毕业出口要求为导向的合格性评价[1-3]。

通行的工程教育认证中，将培养目标划分为十二条毕业要求，其中在多条毕业要求中都强调目标的达成情况以及评价反馈与改进措施。课程是本科培养体系中最重要的一环，在以往大部分的课程考核中，考核完之后缺乏应有的评价与分析，更谈不上持续改进了。本文将以2017年6月桂林电子科技大学2016级本科生的一道电路分析基础课程期末考试试题为例进行深入的分析与教学反思，以期对促进教学过程的改善与教学质量的提升。

1 试题解析

在2017年6月桂林电子科技大学的电路分析基础期末考试试题中有这样一道试题：理想变压器的电路如图1所示，试求。这道试题旨在考查学生对理想变压器与正弦电路相量法的掌握情况，可以利用各种方法来进行求解，该题设计得简单而巧妙，充分调动了学生的学习经验，激活了学生的思維，在试卷批改过程中，我们发现学生的正确的解题方法有七八种之多，反映出学生思维的灵活性与掌握知识的不同程度，大体上可以分成以下的三类方法。

方法一

利用网孔法与理想变压器的特性方程直接列写方程组求解，如图2所示的参考方向，可以列出方程组（1）。

（1）

显然方程组（1）的五个方程从上到下依次包含了两个理想变压器的特性方程、两个网孔KVL方程和一个欧姆定理方程，这种方法简便易行，利用的是最基本的基尔霍夫定律与网孔法，不容易出错。采用这种方法的同学占到了40%左右。

方法二

利用戴维南定理，令变压器的次边开路求其戴维南等效阻抗与开路电压，可以列出方程组（2）。

（2）

再依据等效后的电路即图3可得

（3）

这种方法要求很好地理解含有理想变压器的交流电路的戴维南等效的本质含义与应用技巧。大约有20%的同学应用这种方法。

方法三

利用叠加定理，如图4所示，将两个独立电源的作用分开考虑计算。

只有不到10%的同学在本题中应用叠加定理，这种方法的计算过程确实比较复杂，因为这种方法实际上要把方法1或者方法2在这里应用两次，再把两次求出来的电压和进行叠加。

另一方面，从考生答案中，也暴露出了不少的问题，归纳起来主要存在两类毛病。一是完全忽视理想变压器和一般耦合电感的区别，假定出、与进行分析计算，在已知条件下自然解答不出任何结果来。第二种错误如图5（a）所示，犯这种错误的同学占据了所有做错同学的绝大部分。这里同学们在原边对变压器进行了阻抗变换，将变压器及其次边的电路等效为阻抗Zi。很显然，是机械地套用教材的理想变压器变阻抗的章节内容，而并没有注意到教材中所谓的变阻抗是在次边完全是无源元件的情况下得出的。其次，还反映出这部分同学没有掌握好戴维南定理，戴维南定理告诉我们无源网络可以等效为单一的阻抗，而含源网络等效为开路电压与除源等效阻抗的串联，所以正确的阻抗变换结果应该是图5（b）所示。同时，即便是按照图5（b）所示进行求解后，还是要回到次边再次进行求解，过程同样繁琐，因此还不如反过来在次边将变压器及其原边的电路进行阻抗变换，这样可以直接求解出来。endprint

2 教学反思

作为考试试题，课程的考核内容与课程目标应该有非常明确的对应关系，考核方法能够反映学生的学习效果，以便对教学质量进行合理的评价。本题具有较强的综合性，涵盖了电路分析最重要的几个知识点：基尔霍夫定律、网孔法、戴维南定理、相量与相量法、理想变压器特性。与此同时，本题非常鲜明地体现了知识的层次递进性。例如戴维南定理是电路分析基础课程的一个难点与重点，第一层次要求在直流电路中会应用戴维南定理，第二层次要求在正弦电路中会应用戴维南定理，第三层次要求包含理想变压器的正弦电路中会应用戴维南定理。本题显然属于第三层次。

在日程的授课过程中，老师们会经常发现对于一个知识点，通过课堂授课、作业、习题课与答疑等环节的反复训练，感觉学生似乎已经掌握得差不多了，而考试一出来，才发现学生们并没有真正地理解掌握。解题缺乏应有的层次性、逻辑性与条理性，部分同学表现出浅尝辄止，不能到点上，从而无法发现蕴含其中的电路特征与规律，所以只好放弃或是草率下结论导致错误。这些学生表现在平时的学习中，思维与行动上有惰性，平时的学习思维总是在一个肤浅的层面上简单重复，教材研读不够深入，做题较少，缺少纵向深入，所以解题成功的经验少，积累的策略方法很少，慢慢地演变成解题能力薄弱。在基本概念、基本原理的理解不够深入的情况下，自然缺乏在新情境下的解题迁移能力。

对电路分析基础课程而言，解题是最基本最重要的活动形式与掌握途径。要解决这一问题，需要仔细研究知识点与试题的具体特征，学生的知识基础与学习情况以及现有的教学辅导模式，通过教学反思与持续改进来提升课堂教学质量，即通过期末考试、试题分析、总结以及反馈给老师与学生，落实以学生为中心的“评价-反馈-改进”课内循环体系。通过试题分析可以看出，课堂授课中不能简单地把解题过程讲给学生听就可以了，更重要的是培养学生的解题思维，通过充分的课堂互动与课后答疑，暴露出学生解题的思维过程，从中找出引发解题错误的根源，从而真正扫清学生认知上的盲区与思维中的误区。通过试题分析，给我们的重要启发是需要进一步强化课堂教学中的“能力取向”目标而非“知识取向”目标[4]。在制定教学目标时，要着重考虑如何培养学生的基本概念的思维过程和理解运用基本概念的相关能力，培养学生获取、筛选与剖析信息的能力。

3 结语

对考试试题的分析与教学反思的最重要的价值所在是促进教学质量的提升，形成培养过程的良性循环。基于此，我们在考试一周后及时地将试题分析通过QQ群反馈给了2016级本科生，受到了同学们的欢迎，同时将这些试题分析与教学反思也写进了考试质量分析报告，并将着力在明年2017级本科生以及后续的本科生中进行持续改进。

参考文献

[1] 中国工程教育质量报告[Z].教育部高等教育教学评估中心，2016.

[2] 何箐箐，我国工程教育实现国际多边互认[N].中国教育报，2016-06-03（01版要闻栏）.

[3] 徐卫林，彭晓春，岳宏卫，等，工程教育专业认证背景下的微电子专业教改实践研究[J].科技资讯，2016，14（22）：81-84.

[4] 姜蕴.美国能力本位教师教育运动研究[D].福建師范大学，2015（11）：19-20.endprint