羅平,杭麗君

摘要：針對新能源電力及其控制專業(yè)研究生階段“電網絡理論”課程的教學方法改革進行了研究和探索。在對目前“電網絡理論”在教學活動中存在的問題進行歸納和總結的基礎上，對課程的教學理念、教學內容和教學方法等進行了改革，特別是引入了基于Matlab和Multisum的計算機輔助教學實踐環(huán)節(jié)并完善了考核評價機制，并取得了良好的教學效果。

關鍵詞：電網絡理論；教學模式；創(chuàng)新型人才

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）45-0157-02

一、引言

“電網絡理論”課程是杭州電子科技大學新能源電力及其控制專業(yè)碩士研究生的一門重要的專業(yè)必修課。它是對大學本科電路理論課程內容的深化和進一步擴展，主要體現(xiàn)在理論分析的系統(tǒng)性、綜合性和概括性，以及基本原理和方法應用的靈活性上。通過課程的學習，可使學生的電網絡理論體系得到充實和鞏固。然而，由于“電網絡理論”課程中公式多，涉及很多矩陣分析和計算，對學生的綜合素質要求比較高，學生普遍反映該課程比較難學。因此，如何建立基于“電網絡理論”課程的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式，改善學生的學習效果，加強學生的動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一個需要認真思考和面對的問題。

二、存在的問題

目前，對于“電網絡理論”課程內容的講授，國內大學大致分為四種情況：（1）不單獨開設電網絡理論課程，而是把電網絡分析理論的一些內容納入到高等電力網絡課程中講授，講授的內容主要是電網絡分析方法在電力網絡中的應用。（2）單獨設課，網絡分析與網絡綜合并重，內容為電網絡理論的傳統(tǒng)內容。（3）單獨設課，以電網絡分析理論為主，注重引入新思想、新方法。（4）單獨設課，以現(xiàn)代電路理論為主要內容，重點介紹電網絡理論的最新進展。我?！半娋W絡理論”課程以前是第二種授課方式，主要內容為電網絡理論的傳統(tǒng)內容，主要教學方法仍是以傳統(tǒng)的“填鴨式”教育為主。這種以教師為中心，“滿堂灌”的傳統(tǒng)教學方式忽視了學生自身能力的培養(yǎng)，限制了學生主觀能動性的發(fā)揮，很難改善和提高學生的創(chuàng)新能力。教師以完成課堂教學任務為目標，圍繞教材單調乏味地進行知識點的講解和公式的推導，既不重視學生的課堂反饋，也不重視作為輔助手段的實驗環(huán)節(jié)，從而導致對學生動手能力和專業(yè)素養(yǎng)的訓練不夠。此外，大學教師必須具備科研反哺教學的能力，要將本學科研究中最新的動向和前沿課題反映到教學中，從而引導學生盡可能早地參加到科研活動中，從而培養(yǎng)他們開展研究的能力。這是傳統(tǒng)教學模式幾乎不可能做到的。

三、教學改革措施

為了建立基于“電網絡理論”課程的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式，需要對以下幾個方面進行具體而深入的研究。

1.明確教學理念。為了培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，在“電網絡理論”課程的教學過程中，應遵循研究型教學理念，把素質教育放在首位，要注重基本素質、基本知識、基本能力和基本技能的培養(yǎng)。無論是課堂教學內容、課外實踐環(huán)節(jié)還是教學方法等都是圍繞著這種中心確定和展開的，并且是為之服務的。

2.凝練教學內容?！半娋W絡理論”內容包括圖論、有源和無源網絡的綜合、開關電容網絡、網絡診斷、非線性電路、時變電路、電網絡計算機輔助設計等，在有限的學時數下如何選擇授課內容是值得深思的一個問題。經過篩選最終確定將網絡分析和網絡綜合兩大部分內容作為基本的授課內容，課程教材采用開放性體系，教師圍繞教學目標為學生推薦3—4本國內外教材，并教會學生利用學校圖書館里各類國內外文獻數據庫進行最新相關進展的補充和學習。網絡分析是在給定網絡結構和網絡參數的情況下，對其進行分析，而網絡綜合則是給定相應的性能指標，如何設計出滿足要求的電路。因此，在教學內容的安排上，先介紹網絡分析再介紹網絡綜合，由淺入深，更符合學生的認知規(guī)律。網絡分析主要介紹了利用圖論的知識對復雜網絡進行分析的幾種系統(tǒng)分析方法，包括圖論的基礎知識、網絡的矩陣分析、多端和多端口網絡、網絡的拓撲公式和網絡的狀態(tài)方程。網絡綜合部分按照先單口后雙口、先無源后有源的順序學習。授課時及時補充電網絡學科研究的進展和熱點、難點問題，適時引入與課程相關的新思想、新概念和新方法。為了滿足學生閱讀英文文獻的需要，隨堂提供電網絡理論的專業(yè)詞匯。

3.采用啟發(fā)式的教學方法。研究生的課程教學對研究生知識的掌握、能力的提高和科學素養(yǎng)的培養(yǎng)具有重要作用。從某種意義上來看，掌握科學研究問題的一般方法比熟練記憶一些知識更重要。因此，在電網絡分析理論課程教學過程中，不僅要讓學生理解和掌握現(xiàn)有知識，還要使其把握知識的內涵和外延，注重引導學生解決問題的思路，讓學生掌握解決科學研究的一般方法。在設計教學方法時，要打破傳統(tǒng)“填鴨式”的被動教學模式，要以學生為課堂學習的主體，針對不同的教學內容，靈活運用提問、類比等教學方式，激發(fā)學生探索求知的欲望，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維能力。例如在學習網絡矩陣方程時，無論是節(jié)點電壓法、修正節(jié)點電壓法還是割集電壓法都是利用基爾霍夫電壓定律、電流定律以及支路的伏安特性推導得到的。在學習這部分內容時，可以具體講授其中的一種方法，讓學生總結出這一基本規(guī)律，其他集中網絡矩陣分析方法就可以讓學生自己舉一反三推導得到。與本科生教學相比，對研究生研究能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)顯得更加重要，因此可以將討論課作為研究生課堂教學的一種重要方式，提前幾周給學生布置一個討論主題，讓學生以小組的形式準備課堂討論。通過學生課前國內外文獻的查找、PPT的制作以及課堂的小組匯報，既能鍛煉學生的信息搜集能力、書寫和展示研究成果的能力又能提高學生的團隊合作能力。

4.加強實踐環(huán)節(jié)。為了提高學生的創(chuàng)新能力，就必須給學生探索的機會，因此在教學過程中給學生提供動手實踐的環(huán)節(jié)是非常重要的。本課程將基于Matlab的計算機輔助分析引入教學實踐中。在講網絡分析這部分內容時，讓學生利用Matlab語言編程電網絡的節(jié)點分析法、回路分析法和狀態(tài)變量分析法對應的程序。在學習網絡綜合這部分內容的時候，同樣設計了讓學生利用Matlab語言實現(xiàn)了無源單口LC網絡和RC網絡綜合以及無源雙口網絡的計算機輔助設計的環(huán)節(jié)。此外，隨著科學技術的飛速發(fā)展，各種計算機輔助分析軟件也越來越多，熟練掌握這些仿真軟件能極大地提升學生的實踐能力。Multisim是美國國家儀器公司推出的以Windows為基礎的仿真工具，它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。使用Multisim可以交互式地搭建電路原理圖，并可以設計、測試和演示各種電子電路。因此，本課程設置了基于Multisim的無源和有源濾波器的仿真實驗，學生通過對RC、LC無源和有源低通、高通、帶通和帶阻濾波器的設計和調試，掌握了電路階次、品質因數等參數對濾波器性能的影響。通過這些仿真實驗環(huán)節(jié)極大地提高了學生的學習興趣，增強了學生的動手能力，加深了學生對基本概念的理解。

5.制定合理的教學評估方法。通過“過程性評估+終結性評估”的教學評估方法，對學生學習效果采取基于整個學習過程的評價機制，如將考勤、討論課的表現(xiàn)，基于Matlab和Multisim的仿真實驗等平時教學過程的表現(xiàn)也引入教學評價中。同時，適當提高平時成績的比例，從而鼓勵學生積極、主動地參與全部的教學內容，最后的成績也能更加全面和綜合的反映學生掌握知識的真實情況。

四、結語

本文針對研究生“電網絡理論”課程當前存在的問題，對基于“電網絡理論”課程的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式進行了探索和實踐，確定了教學理念，凝練了教學內容，改進了教學方法，尤其是將基于Matlab和Mulitisim的計算機輔助技術引入該課程作為實踐環(huán)節(jié)，并將過程評價納入最終成績的評價體系，極大地提高了學生學習的積極性和創(chuàng)造性。

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