“电路分析”课程教学模式探索与改革

姚大杰

（池州学院，安徽 池州 247000）

0 引言

“电路分析”课程是国内高校电类专业（如微电子科学与工程、电子信息科学与技术、光电信息科学与工程、自动化等）的电学理论入门课程。该课程的主要任务是学习和研究电路的基本定理、基本定律以及基本分析方法和应用。课程在整个电类专业的课程体系以及人才培养方案中起着承上启下的作用，是后续专业课程（如“模拟电子技术”“数字电子技术”“电力电子技术”“通信原理”等）能够有效开展的基础［1-3］。此外，该课程虽然作为一门专业的理论入门课程，但逻辑性强，理论严谨，有着丰富的工程知识。因此，学习“电路分析”课程不能完全局限于理论上的学习，还需结合一定的实践教学［4-5］。

可以说，“电路分析”课程是电类专业本科生接触到的第一门专业课。对“电路分析”课程进行教学改革，提高教学水平，将会提升学生对所学专业的理解和专业自信心。使得学生通过该课程的学习，创新能力和实际动手能力得到大力提升，为后续专业课程打下坚实的理论基础［6-7］。因此，必须进行深入探索与改革。

1 高校“电路分析”课程现状分析

1.1 国外现状分析

目前，国外一些高水平大学主推“电路分析”课程同工程实践相结合。这些大学十分重视学生的自我动手能力提升以及对从事课程研究兴趣的培养，对教师专业要求也很高。教师课堂授课需要极大体现电路相关理论的发展以及当前技术的提升，并且要求将当前电路最新设计理念、应用、成果带入课堂。在实践教学中，也要求涉及最新电路元器件知识。以上这些主要是丰富学生的知识面，拓宽学生的眼界，而不仅仅是传输课本上的理论知识。

1.2 国内高校现状分析

“电路分析”课程主要围绕电路基本元件和特性、纯电阻电路的基本分析方法、动态电路（主要为一阶和二阶电路）的时域分析、正弦稳态电路的分析、三相电路、线性动态电路的复频域分析和二端网络等展开。我国“电路分析”课程的开设起步较早，经过几十年时间的打磨，已经形成了良好的教学机制、教学理念、教学方法、教学手段等，具备了一套成熟的教学模式。从而为国家培养了大量的电子电气类人才，为国家的繁荣发展做出了一定贡献。但是必须清醒认识到，同国外一些知名大学相比仍然存在不足，主要表现在以下4个方面。

（1）“电路分析”课程主要偏向于理论宣讲。一直以来，在“电路分析”课程教学体系中，纯理论教学占据绝大部分时间，教师绝大部分时间都在讲解如何用理论知识进行电路分析，而至于电路知识如何在实际进行应用的介绍反而偏少。

（2）所学教材未能体现当前电路知识的最新发展。当前大部分国内大学“电路分析”课程所学教材为邱关源（后由罗先觉修订）所著的高等教育出版社出版的“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材——《电路》，目前已出版至第五版。虽然该教材理论知识饱满，但第五版已是多年前（2006 年5 月）出版，不能及时体现当前日新月异的前沿知识。

（3）课堂授课理论学时以及在课程教学过程中师生交流频次较少。“电路分析”课程的内容较多，所选教材包含的章节内容也偏多，如邱关源主编的《电路》第五版教材一共包括十八章内容，课堂学时偏少只能让这门课程的教学效果“雾里看花”。随着大学的扩招，高校学生人数激增，使得当前国内大学“电路分析”课程只能采用多媒体大班教学，一次授课对象达数十上百人之多，教师难以掌握每个学生的学习动态。此外，课堂之外的时间利用率不高，这就更加降低了授课教师与学生之间的交流时间。

（4）实践教学环节设计不够合理。大部分国内大学虽然增加了“电路分析”课程的实践教学环节，且多为独立实验课程，但实践教学的细节设计不尽合理，主要体现为：一是所开设的实验课程多为验证性实验，设计性和开发性的实验过少；二是所用实验器材大都是封装式的，真正需要学生动手的少。

2 加强课程工程背景

“电路分析”课程具有很强的实践应用，教授课程不应停留在理论知识的宣导上，而要引入一定的工程背景，要“言之有物”。这样学生才能“有物可循”，而不是在“空中漫步”。同时，引入工程背景能够培养学生的工程概念和工程意识，还能提升学生理论与实践结合的能力，使其具备分析问题、解决问题的能力；加强课程与工程的结合还能提升未来学生适应工作的能力。教师在讲解工程背景知识时，多与学生面对面讨论，以启发式教学为主，而不应停留在客观宣导层面上。

例如，在讲解一阶电路充放电时，可以向学生展示电路在断电情形下仍然带电，必须对其进行充分放电才能确保人身安全。尤其带有大电容的设备，断电后仍然会带有危及人身安全的高电压，从而给学生以警示。同时，不断向学生抛出问题，如对于大电容设备如何进行放电，放电过程中应注意哪些事项等。在教授电容和电感知识时，除了向学生讲解基本工作原理，可以适当向学生讲解当前贴片电容和贴片电感的前沿知识，尤其在集成电路中应用；还可以向学生展示贴片机SMT 是如何将很小的贴片器件放置在焊接盘上的。通过教学使学生了解和初步接触现代化工业生产中是如何实现高精度、高速和全自动贴片作业的，增加对贴片电容和电感工程背景的了解。

3 注入前沿知识

近年来，以电子技术和信息技术为代表的新型电子行业的发展突飞猛进，从而促进了电路的应用，同时也对电路的设计产生了较为深远的影响。因此，仅仅依靠邱关源第五版的《电路》教材向学生教授电路知识已经跟不上当前飞速发展的电子行业。此外，邱关源第五版的《电路》教材出版时间已经过去了6年，6年的时间对于电子行业来说是一个很长的时间，甚至有些电子产品、工艺等已经更新了几代，电路设计也经历了很大的变革。故而要求教师在教学过程中必须结合一些电路的前沿知识才能弥补当前教材的不足。为此，可通过以下形式进行一定的弥补。

（1）观看科技视频。利用课前、课间时间给学生播放一些关于电路知识的科技前沿视频，让学生更加直观地感受电路知识的作用以及应用；同时让学生更加直观地了解当前电路知识动态，知道为什么而学，学了有什么用。

（2）开展学术报告。不论是学校层面还是二级学院层面，或是教师个人，都可以邀请专家线上或线下给学生开展学术报告，让学生了解当前电路的学术动态，了解电路都能做哪些学术研究以及有何作用等。

（3）拟定课题，让学生利用课余时间查阅资料，撰写相关报告。教师在授课过程中可以结合实际拟定符合当前电路发展的课题，放手让学生自行查阅资料去完成。

4 增加课时和加强师生交流

4.1 增加课时量

随着当前国内高等教育的一系列改革，实践教学比例和通识类课程学分的增加，导致了“电路分析”理论教学时长的减少［8］。国内高校“电路分析”课程在制定教学大纲时，通常理论教学设置为64 个学时（1周4学时，16周的课时量），甚至有的高校已经锐减至48学时（1周3学时，16周的课时量）。教师在教学过程中为保证教学内容的完整性，不得不加快教学节奏，同时还会精简一些内容，从而导致学生接受知识时的连贯性变差。除此之外，课堂64 学时的教学量很难上到非正选周期电流电路和信号的频谱，以及线性动态电路的复频域分析内容，而这两个方面的内容在后续电类专业课的学习过程中有着很重要的作用。因此，适量地增加“电路分析”课程的学时很重要。具体方法为：（1）将“电路分析”课程的64学时增至80 学时，新增的16 学时不仅可以改变教师教学节奏快、精简教学内容以及学生吸收差等问题，同时还可以增加教学内容，如非正选周期电流电路和信号的频谱，以及线性动态电路的复频域分析内容；（2）改变当前每周3学时和4学时的教学现状，扩充至5学时，即一次课2学时（共90 min），一次课3学时，从而在保证教学质量的同时又能增加师生面对面交流时间。

4.2 增加师生沟通渠道

由于国内大学大都采用多媒体大班对“电路分析”课程进行授课，一个老师常常需要面对几十甚至上百个学生。因此，授课教师在正常的上课时间段很难照顾到每一个学生，更难掌握每一个学生的学习动态。此外，“电路分析”不是一门仅仅依靠课堂上的45 min 就能掌握的课程，更需要教学双方共同努力。因此，如何利用好课后时间显得尤为重要。尤其当前处在新型冠状病毒肺炎疫情的特殊时期，有些高校连正常的线下教学都难开展，师生之间的交流就显得更加困难。因此，通过以下途径搭建师生交流渠道很有必要。

（1）创建便于师生交流的QQ 群或微信群。授课教师可以自行创建一个可以容纳所有学生的QQ 交流群或微信群，利用课余时间解决学生学习上的一些疑难问题。

（2）创建一个公共号。创建一个可供学生学习电路知识的公众号，及时推送一些与授课进度相关的教学内容。

（3）利用雨课堂进行线上教学时允许学生发送弹幕，及时表达自己当前的学习动态，以便于教师及时掌握学生学习效果的反馈，从而及时跟进讲解和调整，实现实时互动。

（4）让学生主动通过慕课进行学习。鼓励学生利用当前发达的互联网络，使用手机、平板电脑、笔记本电脑等工具上网学习优秀教师已经模块化的“电路分析”课程内容。

5 增加实践教学深度

国内高校一般都会给“电路分析”课程配套一个独立电路实验课程，加强学生对理论知识的理解和运用。但大多高校配套的都是简单的验证性实验，即对教材上某一个定理或方法运用实验的手段进行简单验证，这种做法并不能彻底激发学生的学习兴趣以及学生的主动学习能力。除此之外，大多高校采用的电路实验教学器材都是封装式的，学生做实验时只需将线插好就行，不用自己动手连接电路元件。这样简化实验步骤的同时也会造成一个非常不好的现象，即学生不能更进一步地接触电路元器件，会有“镜中花，水中月”的感觉（看得见摸不着），从而使得实验效果大打折扣。为进一步提高实验效果，加强学生对理论知识的理解和运用，可进行以下改革。

（1）增加设计性和开发性实验。当前，国内高校在选取电路实验项目时，大多选用对电路定理或电路分析方法进行验证的实验，如：基尔霍夫定律的验证、线性电路叠加性和齐次性验证、戴维南定理和诺顿定理的验证、最大功率传输条件的研究等。验证性的实验并不能真正开拓学生的思维，只能进一步加深对课本上的电路定理和分析方法的理解。相较于验证性实验，设计性和开发性的实验对学生的要求更高，要求学生除了熟练掌握实验项目所涉及的知识外，还能做到举一反三。因此，设计性和开发性的实验不仅能加深学生对理论知识的理解，还能很好地锻炼学生独立思考和动手能力。

（2）去除封装式实验模式。当前，大多高校电路实验采用的是封装式的教学仪器，即实验电路内置在工作台内，实验时只需在工作台面上进行插接线即可。封装式教学仪器确实有优点，如：简化实验过程、方便教师授课、利于实验室管理等。但由于学生在实验过程中不能接触电路元件和深入了解电路，从而使得实验效率低下。若实验过程中出现故障需要更换元器件时，学生也无法独立完成故障的处理，从而影响实验进程。因此，破除封装式的实验模式很有必要，改为在面包板上让学生自行搭建电路，让学生零距离操作电路，从而进一步加深对电路的理解，提升实验效果。

6 结语

“电路分析”课程是国内高校电类专业基础课程，在整个电类专业的发展过程中起着承上启下的作用。本文通过分析当前国内高校“电路分析”课程教学现状，提出了4个方面的不足，即偏理论、前沿动态涉及少、学时和师生交流少以及实践教学不合理。针对这些不足，文章提出了相应的教学改革措施，通过加强工程背景的融入、提高前沿知识的注入、适当增加学时和加强师生交流，以及增加实践教学深度等提升教学质量和效果。