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        創(chuàng)新教育在電路分析教學(xué)中的應(yīng)用研究*

        2010-09-27 02:36:38李傳鋒徐迎曦
        中國(guó)現(xiàn)代教育裝備 2010年15期
        關(guān)鍵詞:儲(chǔ)能電路分析

        李傳鋒徐迎曦

        1.洛陽(yáng)理工學(xué)院 河南洛陽(yáng) 471003 2.河南科技大學(xué) 河南洛陽(yáng) 471003

        創(chuàng)新教育在電路分析教學(xué)中的應(yīng)用研究*

        李傳鋒1徐迎曦2

        1.洛陽(yáng)理工學(xué)院 河南洛陽(yáng) 471003 2.河南科技大學(xué) 河南洛陽(yáng) 471003

        針對(duì)電路分析課程理論抽象的特點(diǎn),把創(chuàng)新教育思想引入到課程改革中。從提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣出發(fā),通過(guò)典型的實(shí)例分析,讓學(xué)生真正意識(shí)到學(xué)習(xí)這門課程的樂(lè)趣和實(shí)用性。通過(guò)改革教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法,增加師生互動(dòng)和生生互動(dòng),達(dá)到改善教學(xué)效果的目的。通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件仿真實(shí)例及開展第二課堂活動(dòng),增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神。

        創(chuàng)新教育;電路分析;案例教學(xué);計(jì)算機(jī)仿真

        創(chuàng)新教育是以激發(fā)人的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力為重點(diǎn),以培養(yǎng)受教育者創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新習(xí)慣為目標(biāo)的教育形式。電路分析課程是信息類學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)課,也是學(xué)生從事后續(xù)硬件課程學(xué)習(xí)及設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。面對(duì)抽象的電路理論,如何講授該課程對(duì)學(xué)生理解并掌握核心的知識(shí)尤其重要。特別在新的大綱要求下,如何在有限的學(xué)時(shí)里給學(xué)生傳授更多的知識(shí),以及如何引導(dǎo)學(xué)生自覺地開展課外科技制作活動(dòng),對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)有著重要的意義。

        俗話說(shuō)“授人以魚,不如授人以漁”,該道理就充分體現(xiàn)在大學(xué)的課堂教學(xué)過(guò)程中,也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的關(guān)鍵所在。由于大學(xué)新生在電子技術(shù)方面的理論基礎(chǔ)較弱,對(duì)硬件知識(shí)的分析理解能力受到一定的限制,要想在教學(xué)中調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性與主動(dòng)性,必須改革教學(xué)方法、完善實(shí)踐環(huán)節(jié),同時(shí)結(jié)合多媒體技術(shù)與計(jì)算機(jī)仿真軟件,以生動(dòng)形象的圖形來(lái)代替晦澀難懂的理論知識(shí)。因此,把創(chuàng)新教育引入到電路分析教學(xué)中是非常必要的。

        一、構(gòu)筑教學(xué)體系結(jié)構(gòu)

        針對(duì)電路分析課程的特點(diǎn),結(jié)合教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),構(gòu)建出如圖1所示的教學(xué)體系結(jié)構(gòu)。主要包括換位思考法、改革教學(xué)思路和方法、結(jié)合項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行工程實(shí)例教學(xué)以及利用強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)仿真軟件進(jìn)行彌補(bǔ)實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)的不足等。

        圖1 教學(xué)體系結(jié)構(gòu)圖

        二、課堂教學(xué)創(chuàng)新

        1.多媒體課件+板書授課法。針對(duì)所采用的教材,制作集聲音、動(dòng)畫、圖片于一體的多媒體課件進(jìn)行實(shí)施教學(xué),這也是對(duì)傳統(tǒng)板書教學(xué)手段的一種變革。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐及學(xué)生反饋表明,單純采用多媒體教學(xué),會(huì)使得學(xué)生感覺內(nèi)容較多,聽完會(huì)出現(xiàn)很累但大腦中又有一片空白的感覺,所以必須結(jié)合板書來(lái)加深學(xué)生對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容和抽象知識(shí)的掌握和理解,不能一味地采用單一的教學(xué)方法,從而使得兩種方法起到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的效果。

        2.師生課堂互動(dòng)。在教學(xué)中,充分發(fā)揮教與學(xué)的積極性,采用多種教學(xué)方法,注重師生交流。教師不僅站到臺(tái)上講,也要到臺(tái)下講、甚至到學(xué)生中間講,讓老師真正融入其中,從而提高學(xué)生聽講的專注度。不僅教師講,也要讓學(xué)生講,讓他們覺得自己是課堂的主人,同時(shí)也可以鍛煉學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力。要加強(qiáng)師生互動(dòng)環(huán)節(jié),活躍課堂氣氛,促進(jìn)學(xué)生獨(dú)立思考,加強(qiáng)生生互動(dòng),通過(guò)互相提問(wèn)題、解答對(duì)方的問(wèn)題,以及互批作業(yè)找出對(duì)方存在的問(wèn)題等方式,使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體。通過(guò)師生互動(dòng)教學(xué)使學(xué)生感覺聽課是一件很放松的事情。此外,采用啟發(fā)式教學(xué),讓學(xué)生帶著問(wèn)題聽講,以提高他們對(duì)知識(shí)的領(lǐng)悟力,加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵內(nèi)容的理解與掌握。

        3.發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì),建立公共郵箱,加強(qiáng)師生聯(lián)系。為了增強(qiáng)學(xué)生和教師之間的互動(dòng),創(chuàng)建了公共電子郵箱,每次上完課就把最新的教案放到網(wǎng)盤中,供學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固使用。開設(shè)了問(wèn)題反饋欄目,傾聽學(xué)生提出的建議并及時(shí)給予解答或反饋,這樣學(xué)生就有了一個(gè)對(duì)該課程發(fā)表看法的自由天地,同時(shí)也使得教師在給學(xué)生授業(yè)的過(guò)程中,自己的教學(xué)能力也不斷得到提高

        三、舉例教學(xué)模式

        在講授電路的一般分析方法前,為了使學(xué)生對(duì)電路的圖有更深的印象,就為他們擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)圖論等方面的知識(shí)。例如,為學(xué)生舉了一個(gè)“哥尼斯堡七橋難題”的例子。當(dāng)年大數(shù)學(xué)家歐拉以深邃的洞察力證明了“七橋難題”,就是把陸地抽象為節(jié)點(diǎn),橋抽象為支路來(lái)研究實(shí)際問(wèn)題的。歐拉對(duì)“七橋問(wèn)題”的研究是圖論研究的開始,同時(shí)也為拓?fù)鋵W(xué)的研究提供了一個(gè)初等的例子。通過(guò)實(shí)例講解,一下子就把學(xué)生吸引住了,然后對(duì)于電路中引入節(jié)點(diǎn)和支路這些概念知識(shí),學(xué)生就自然而然地得到了理解。

        當(dāng)講到電路的基本元件時(shí),對(duì)于電阻元件是耗能元件,學(xué)生較易理解,而對(duì)于電容、電感儲(chǔ)能元件的用途,學(xué)生不易理解,此時(shí)就為學(xué)生舉幾個(gè)例子,接觸較多的計(jì)算機(jī)主板中就用到許多鋁電容和鉭電容,主要起到穩(wěn)壓、濾波,以及保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用。此外,對(duì)于儲(chǔ)能設(shè)備,從較早的抽水儲(chǔ)能到現(xiàn)在用的廣泛的電動(dòng)車蓄電池儲(chǔ)能,再到較新的普通飛輪儲(chǔ)能裝置,磁懸浮飛輪儲(chǔ)能(FES)以及世界上廣泛研究的超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能(SMES)等。通過(guò)實(shí)例講解,學(xué)生對(duì)儲(chǔ)能元件的用途有了較深的印象,同時(shí)結(jié)合生活實(shí)例講解,學(xué)生更容易接受新知識(shí),也能更好地掌握住相關(guān)理論知識(shí)。

        對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的二端無(wú)源電阻網(wǎng)絡(luò)電路,如果求等效電阻,可采用等電位板法,就是假想有一電流從一個(gè)端子流入,勢(shì)必從另一個(gè)端子流出同樣大小的電流,根據(jù)電阻上流過(guò)電流的先后順序,再結(jié)合電位降的概念知識(shí)就可以確定出不同的等電位點(diǎn)。我們把電位相同的點(diǎn)歸到同一條直線上,這樣就可得到不同的等電位線,然后把每一個(gè)二端電阻元件填入到不同電位線之間,從而就可以清晰地看出各個(gè)電阻間的串、并聯(lián)關(guān)系,最后易求出二端口的等效電阻。

        四、工程案例教學(xué)

        在講授電路功能和三相電路的時(shí)候,以為某電廠做的皮帶機(jī)輸煤監(jiān)控系統(tǒng)為例進(jìn)行講授。從火車輸煤到廠通過(guò)螺旋卸車機(jī)、葉輪給煤機(jī)自動(dòng)地把煤卸到地上煤場(chǎng),再通過(guò)輸煤皮帶一級(jí)級(jí)傳送到高處經(jīng)粉碎燃燒供鍋爐產(chǎn)生蒸汽,送至汽輪機(jī)推動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電,最后通過(guò)變壓器、輸電線路等環(huán)節(jié)送到各用戶負(fù)載,從而把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能或光能的整個(gè)過(guò)程。通過(guò)舉例使學(xué)生明白了從原材料煤-傳輸煤-發(fā)電-傳輸電-負(fù)載用電整個(gè)流程,他們自然而然地就掌握了電能的產(chǎn)生、傳輸、轉(zhuǎn)換等功能,也懂得電路模型是對(duì)分析與解決實(shí)際問(wèn)題的一種抽象描述。

        五、計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)

        仿真實(shí)例應(yīng)結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容,在理論教學(xué)過(guò)程中穿插進(jìn)行,以減小學(xué)生的審美疲勞。在Multisim軟件中連接好電路圖,通過(guò)設(shè)定各元器件參數(shù),用虛擬儀器進(jìn)行在線測(cè)量并分析計(jì)算比較結(jié)果。如正弦交流電路的穩(wěn)態(tài)分析是電路分析教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn),初學(xué)者對(duì)相位的概念理解較困難,此時(shí)可以采用仿真軟件直觀的表現(xiàn)出每個(gè)電壓的之間的關(guān)系。

        如圖2所示,利用Multisim提供的虛擬儀器對(duì)仿真電路進(jìn)行測(cè)量,可以非常直觀的得到各元件上的正弦電壓(或電流)的瞬時(shí)值。通過(guò)3個(gè)電壓表(調(diào)到AC檔)觀察到元件參數(shù)對(duì)電路電壓的影響。并能扭轉(zhuǎn)學(xué)生對(duì)串聯(lián)電路總電壓一定等于各分電壓之和這一錯(cuò)誤觀念,另外也驗(yàn)證了交流串聯(lián)電路中電壓有效值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

        圖2 正弦穩(wěn)態(tài)電路連線圖

        從圖3可以看出,輸出電壓的相位滯后于輸入電壓的相位,并可根據(jù)波形圖準(zhǔn)確測(cè)量計(jì)算出相位差。通過(guò)引入計(jì)算機(jī)仿真軟件,讓學(xué)生先用虛擬儀器把實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容仿真一遍,然后再去實(shí)驗(yàn)室做實(shí)際的實(shí)驗(yàn),就會(huì)簡(jiǎn)單很多,也會(huì)對(duì)所做內(nèi)容有更深刻的理解。此外,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)MATLAB軟件,就可以利用其強(qiáng)大的計(jì)算能力來(lái)求解較復(fù)雜的電路問(wèn)題,同時(shí)也提高他們的學(xué)習(xí)興趣。

        圖3 正弦穩(wěn)態(tài)電路輸入輸出波形

        六、通過(guò)科技制作提高學(xué)生創(chuàng)新能力

        為了提高學(xué)生的創(chuàng)新熱情,挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛力,通過(guò)建立學(xué)生科技創(chuàng)新基地,作為學(xué)生的第二課堂,此外還能逐漸發(fā)展成一個(gè)以學(xué)生為主體的科技產(chǎn)業(yè)孵化中心,將對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面發(fā)揮重要的作用。在日常上課過(guò)程中,逐步給學(xué)生灌輸開展科技制作、增強(qiáng)動(dòng)手能力的重要性,并抽出時(shí)間為學(xué)生講解PROTEL99SE、MATLAB等工具軟件,使他們積極投身于系、校的科技制作活動(dòng)中。所教的2008級(jí)的一些學(xué)生現(xiàn)已成為系科技制作活動(dòng)的重要力量,他們暑假一直堅(jiān)持在校學(xué)習(xí)、參加科技制作活動(dòng),綜合能力大大得到提高,這為他們的以后就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。

        七、結(jié)束語(yǔ)

        創(chuàng)新是一個(gè)民族的靈魂,創(chuàng)新教育是培養(yǎng)開拓創(chuàng)新型人才的關(guān)鍵所在,教師不僅傳道、授業(yè)、解惑,更要去啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造思維。本文對(duì)當(dāng)前電路分析課程中的理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了探討,并提出了自己的一些改進(jìn)措施和方法。通過(guò)CAI教學(xué)擺脫了重復(fù)性工作,并騰出精力投入到教學(xué)內(nèi)容的更新方面。但是,我們也應(yīng)該清醒認(rèn)識(shí)到,許多工作都不是一朝一夕所能解決的,只有經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)積累與工程實(shí)踐,才能為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)自由學(xué)習(xí)、激發(fā)創(chuàng)新靈感的新天地。

        [1]李鳳蓮,張雪英,史健芳.“電路分析基礎(chǔ)”課程教學(xué)方法探究[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào), 2009, 31(9):14~15

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        [3]邱關(guān)源.電路[M].北京:高等教育出版社, 1999

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        [5]于歆杰,朱桂萍,陸文娟,等.電路原理[M].北京:清華大學(xué)出版社,2007

        [6]王靜,邢冰冰,羅文,等.電路分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)施[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理, 2009,26(9):131~134

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        Research on innovation education in circuit analysis teaching

        Li Chuanfeng1, Xu Yingxi2
        1.Department of computer and information engineering, Luoyang, 471003, China 2. Henan university of science and technology, Luoyang, 471003, China

        According to the strong theoretical abstraction of circuit analysis curriculum, we study the creative education idea in teaching reform. First of all, to enhance the interest of students in learning it, we could perform typical examples to make them truly aware of the fun and practicality of this course. Secondly, by improving the quality of teaching content and teaching methods, we can try to increase the interaction between students and teachers and achieve the purpose of improving teaching effectiveness. Finally, we can enhance the students’ practical ability and innovative spirit by learning the computer simulation software and starting the second class.

        innovation education; circuit analysis; case teaching; computer simulation

        2010-04-15

        李傳鋒,碩士,講師。徐迎曦,碩士,講師。*本文獲洛陽(yáng)理工學(xué)院青年基金項(xiàng)目資助(2008QZ12)。

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