李春明，高志奇

(內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010051)

在“電路原理”課程的實際教學(xué)中，常會遇到以下三個問題:①課程內(nèi)容多，信息量大，而學(xué)時相對較少;②理論教學(xué)和工程應(yīng)用脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生不會運用知識;③教學(xué)內(nèi)容和范例主要以抽象的理論分析和計算為主，很少涉及應(yīng)用。針對上述問題，我校在“電路原理”課程的教學(xué)中進(jìn)行了研究性教學(xué)的探索和嘗試，取得了一些有益的成果［1-4］。

研究性教學(xué)已經(jīng)成為高等教育理論研究和實踐的熱點問題。所謂研究性教學(xué)，就是將課內(nèi)講授與課外實踐、教師引導(dǎo)與學(xué)生自學(xué)、教材與閱讀有機結(jié)合，并達(dá)到完整、和諧和統(tǒng)一的教學(xué)。研究性教學(xué)的特點可以概括為“在學(xué)習(xí)中進(jìn)行研究，在研究中進(jìn)行學(xué)習(xí)”［5］。

1 啟發(fā)式與討論式教學(xué)

啟發(fā)式教學(xué)一般用于理論內(nèi)容的引出過程中。通過教師的逐步引導(dǎo)，讓學(xué)生根據(jù)已有知識或經(jīng)驗得到新的知識。

例如，在講解“實際電源的兩種模型及其等效變換”這一知識點時，教師先給出圖1(a)所示的實際電源的示意圖，分析給出圖1電路端口的如圖1(b)所示近似伏安特性曲線，并列出端口電壓u和電流i的方程為u=Uoc－Ri。然后提問:R如何計算?引導(dǎo)學(xué)生計算出R是一個常數(shù)，并具有電阻的量綱。教師然后再提問上述方程滿足前面學(xué)過的哪個定律?當(dāng)有學(xué)生答出是基爾霍夫電壓定律時，進(jìn)一步提問方程中的Uoc可以看作什么電路元件?經(jīng)過啟發(fā)和引導(dǎo)后大部分學(xué)生可以回答出是直流電壓源。最后提問:上述方程可以等效為什么電路模型?給學(xué)生思考之后，鼓勵學(xué)生在黑板上畫出自己的答案。經(jīng)過上述的啟發(fā)引導(dǎo)過程，大多數(shù)學(xué)生最后都能得出正確答案，如圖1(c)所示。

圖1 電源模型及等效變換

討論式教學(xué)主要通過師生交互討論引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步理解教學(xué)內(nèi)容，或者拓展知識面。例如，在講解完電路定理的相關(guān)內(nèi)容之后，我們安排了一個學(xué)時的討論課，對與定理有關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行討論與交流。例如，電路可以化簡的條件?戴維寧定理和諾頓定理是否可以相互轉(zhuǎn)換?等效與替代的概念應(yīng)該如何區(qū)別?應(yīng)用戴維寧定理時，相關(guān)參數(shù)應(yīng)該如何確定?通過師生之間對這些問題的討論和分析，使學(xué)生進(jìn)一步加深了對教學(xué)內(nèi)容的理解，同時也獲得相關(guān)工程應(yīng)用的知識。

2 綜合性和設(shè)計性實驗

我們針對傳統(tǒng)“電路原理”實驗內(nèi)容的弊端，對實驗內(nèi)容進(jìn)行了提煉和擴充，將驗證性實驗轉(zhuǎn)化為綜合性實驗。例如，原來的日光燈實驗只是讓學(xué)生驗證在感性負(fù)載的兩端并聯(lián)電容可以提高功率因數(shù)的事實。現(xiàn)在，我們除了保留驗證性內(nèi)容之外，還向?qū)W生提出能否采用別的方法來提高功率因數(shù)，并要求學(xué)生自己設(shè)計電路來實現(xiàn)，讓學(xué)生在設(shè)計和實現(xiàn)新方法的過程中發(fā)現(xiàn)問題，最后得出正確結(jié)論。

另外，我們開發(fā)了一些有一定難度和深度的設(shè)計性實驗項目。這類實驗教師僅布置選題，由學(xué)生完成電路設(shè)計、元件選型、設(shè)備選擇、實驗內(nèi)容設(shè)計、數(shù)據(jù)記錄和結(jié)果分析等實驗工作。例如利用運放構(gòu)成受控源電路的實驗就是一個典型的設(shè)計性實驗，要求學(xué)生使用運放設(shè)計一種受控源。

在此基礎(chǔ)上，還可以進(jìn)一步由學(xué)生自主設(shè)計實驗。學(xué)生根據(jù)理論內(nèi)容或?qū)嶋H問題，提出實驗構(gòu)想，設(shè)計實驗方案與內(nèi)容，由教師進(jìn)行必要的審核與指導(dǎo)后進(jìn)行實驗。例如，在學(xué)習(xí)了動態(tài)元件的內(nèi)容之后，有時學(xué)生從運放可以構(gòu)成加法電路，聯(lián)想到應(yīng)該也可以構(gòu)成積分電路，于是不僅設(shè)計出了積分電路，而且捂出了驗證的實驗方案，最終通過實驗驗證了電路的正確性。

3 科研訓(xùn)練

科研訓(xùn)練首先要進(jìn)行選題，題目以教學(xué)內(nèi)容為依據(jù)，體現(xiàn)出實用性和研究性。根據(jù)“電路原理”的不同知識單元，教師確定了不同的研究題目供學(xué)生選擇。例如直流電路部分的題目是“電路故障檢查方法”，動態(tài)電路部分的題目是“閃光燈電路”，正弦穩(wěn)態(tài)電路部分的題目是“收音機選頻電路”，非線性電路部分的題目是“溫度檢測與報警電路”等。學(xué)生根據(jù)自己的興趣任意選擇其中的一個研究題目，既可以一人獨立完成，也可以2～3人組隊完成。在研究之前，教師要進(jìn)行科研方法指導(dǎo)，向?qū)W生傳授科學(xué)研究的一般過程與方法，使學(xué)生學(xué)會借助信息技術(shù)進(jìn)行高效學(xué)習(xí)和研究。學(xué)生設(shè)計出的電路要進(jìn)行軟件仿真和硬件電路調(diào)試，提交課題研究總結(jié)報告，并由教師組織考核答辯。

4 結(jié)語

“電路原理”課程研究性教學(xué)的三個環(huán)節(jié)形成了學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的漸進(jìn)式培養(yǎng)模式:①通過啟發(fā)式和討論式的課堂教學(xué)使學(xué)生初步理解和掌握理論內(nèi)容;②通過實驗使理論內(nèi)容得到驗證和深化;③通過科研訓(xùn)練既可以使知識得到應(yīng)用、能力得到提高，又可以促進(jìn)后續(xù)學(xué)習(xí)。這一模式符合人類的具體—抽象—具體認(rèn)知過程，不僅使學(xué)生學(xué)到了理論知識，更重要的是使學(xué)生帶著濃厚的興趣掌握了學(xué)習(xí)方法和應(yīng)用方法。

［1］邱關(guān)源，羅先覺.電路(第五版)［M］.北京:高等教育出版社，2006

［2］肖冬萍，李新，李春燕.在“電路原理”教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念［J］.南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報，2008，30(1):115 ～117.

［3］侯文，李玉鳳.“電路原理”課程建設(shè)與教學(xué)改革的研究［J］.北京:中國現(xiàn)代教育裝備，2008，(2):101 ～102.

［4］李冠林，陳希有，董維杰.“電路理論”課中頻率特性的研究性教學(xué)初探［J］.北京:中國電力教育，2010，(36):95 ～96.

［5］葉國榮，陳達(dá)強，吳碧艷.高校本科生教育中研究型教學(xué)模式探討［J］.北京:中國高教研究，2009，(3):90 ～91.