郝憲鋒　劉復(fù)玉　李 林

中國石油大學(xué)(華東)　山東青島　266580

電路分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與探索

郝憲鋒劉復(fù)玉李 林

中國石油大學(xué)(華東)山東青島266580

從電路分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)際需求出發(fā)，通過分析傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的弊端，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法、考核方法幾方面提出了改革要求。經(jīng)過團(tuán)隊(duì)研討、試點(diǎn)班級(jí)試行，形成了切實(shí)可行的改革方案，取得了良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

電路分析實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；教學(xué)方法；考核方法

電路分析實(shí)驗(yàn)是一門和電路分析理論課程緊密結(jié)合的基礎(chǔ)實(shí)踐課程，也是電類專業(yè)電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、高頻電路等課程的先導(dǎo)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課。其對(duì)于加深理解電路基本理論知識(shí)、掌握基本實(shí)驗(yàn)測(cè)試技能、培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思考，獨(dú)立解決工程實(shí)際問題的綜合能力具有重要作用。

然而，傳統(tǒng)的電路分析實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容以經(jīng)典為主，實(shí)驗(yàn)方法也主要局限于對(duì)已知定理定律的驗(yàn)證，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比重較小。對(duì)學(xué)生采用相同的教學(xué)手段，啟發(fā)式教學(xué)較少，實(shí)驗(yàn)中很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性。課題組在過去幾年的電路分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生預(yù)習(xí)只為應(yīng)付教師檢查，預(yù)習(xí)報(bào)告主要以抄書為主，學(xué)生并沒有理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該注意的事項(xiàng)，預(yù)習(xí)效果差。很大一部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到問題時(shí)，不會(huì)分析問題，因此只能選擇重復(fù)連線，實(shí)驗(yàn)常常陷入被動(dòng)狀態(tài)，非常不利于學(xué)生分析問題、解決問題能力的提高。為此，結(jié)合我校正在逐步深化的教學(xué)改革，就如何改革我校電路分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)，進(jìn)行了一些改革與探索。

1　改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

電路分析實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)以及綜合性實(shí)驗(yàn)。以往的驗(yàn)證性內(nèi)容比例偏大，而且內(nèi)容比較單一，缺乏層次性，不利于新的分層次教學(xué)方法的實(shí)施。通過實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革，將更多的知識(shí)點(diǎn)綜合到實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目變得多樣化、特色化，更有助于激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣。

1.1篩選、優(yōu)化現(xiàn)有經(jīng)典實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

以實(shí)驗(yàn)內(nèi)容新體系要求為出發(fā)點(diǎn)，通過對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的篩選及優(yōu)化，豐富已有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。一些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如戴維寧定理的驗(yàn)證、疊加定理的驗(yàn)證等內(nèi)容都是對(duì)電路中重要定理的驗(yàn)證，有利于學(xué)生加深對(duì)定理的理解。但是，目前實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較為單一，學(xué)生往往較早完成實(shí)驗(yàn)，覺得沒有挑戰(zhàn)性。針對(duì)此問題，在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中增加了故障排查部分，在實(shí)驗(yàn)電路中為學(xué)生設(shè)置1～2處故障點(diǎn)，讓學(xué)生通過分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，利用儀器設(shè)備查找電路故障點(diǎn)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。另外，將部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行改造，例如學(xué)生在做完前兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目(基本元器件伏安特性的測(cè)試、戴維寧定理的驗(yàn)證)后，已經(jīng)初步掌握了實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的使用和基本的實(shí)驗(yàn)調(diào)試方法，在進(jìn)行疊加定理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)時(shí)，要求學(xué)生對(duì)含有多個(gè)電源，多個(gè)網(wǎng)孔的線性網(wǎng)絡(luò)，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)線路，將一個(gè)驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)改造成了設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)。改革后，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括基本元器件伏安特性的測(cè)試、戴維寧定理的驗(yàn)證等受控源的研究、常用電子儀器的使用等。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)包括疊加定理的研究、一階RC電路過渡過程的研究、RLC元件頻率特性的測(cè)試等。

1.2開發(fā)綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

依托實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有硬環(huán)境，根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求開發(fā)了新的電路分析實(shí)驗(yàn)箱，并重新編寫了實(shí)驗(yàn)講義，調(diào)整了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)的比例。綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目將理論課程中多個(gè)知識(shí)點(diǎn)集中到一起，對(duì)于鞏固知識(shí)點(diǎn)起到舉一反三的作用。另外，實(shí)驗(yàn)形式和手段的多樣性對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和提高學(xué)生綜合實(shí)踐能力具有重要意義。原來一些仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，教學(xué)效果不理想。例如，改革前RC選頻網(wǎng)絡(luò)特性的測(cè)量實(shí)驗(yàn)是仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只需掌握Multisim基本功能的使用，很容易在計(jì)算機(jī)上完成幅頻特性和相頻特性曲線仿真，但這種方式不利于學(xué)生深刻理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)際實(shí)驗(yàn)方法。改革后，將此內(nèi)容改為綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，要求學(xué)生在課前預(yù)習(xí)階段完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容仿真，課堂上再通過動(dòng)手搭建文氏電橋電路，并利用示波器、交流毫伏表等儀器測(cè)量一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)后通過在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上描點(diǎn)得到電路幅頻特性和相頻特性曲線，該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目綜合了軟件仿真、儀器使用和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等多項(xiàng)技能，使學(xué)生受益更大。改革后，綜合性實(shí)驗(yàn)包括RC選頻網(wǎng)絡(luò)測(cè)量、交流電路元件參數(shù)的測(cè)量、三相電路的研究。另外，增加濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、移相器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等選做內(nèi)容。

2　改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

啟發(fā)學(xué)生自己動(dòng)手解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，堅(jiān)持“教師為輔，學(xué)生為主”的原則，逐步培養(yǎng)學(xué)生故障分析及實(shí)際問題解決的能力。針對(duì)不同層次的學(xué)生設(shè)置不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，采取不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，提出不同的實(shí)驗(yàn)要求，以達(dá)到“各盡其能，各取所需”。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革，使得實(shí)驗(yàn)操作更加規(guī)范，更有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和基本實(shí)驗(yàn)技能分析、解決實(shí)際問題的能力。

2.1規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作流程

“無規(guī)矩，不成方圓”。在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于缺乏嚴(yán)格細(xì)化的實(shí)驗(yàn)規(guī)范，學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性、實(shí)驗(yàn)操作的獨(dú)立性、儀器設(shè)備及導(dǎo)線的規(guī)范性等問題一直困擾著實(shí)驗(yàn)教師。改革中通過設(shè)立嚴(yán)格詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)操作規(guī)章制度，并且和實(shí)驗(yàn)操作成績掛鉤，有效地約束了學(xué)生規(guī)范操作，誠實(shí)實(shí)驗(yàn)行為。

2.2分層次設(shè)立實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容

在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的安排上分層次設(shè)立實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容，既有基礎(chǔ)部分，又有拓展提高部分，充分適應(yīng)不同層次學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的需求。對(duì)于基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過課前充分預(yù)習(xí)，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；對(duì)于設(shè)計(jì)性及綜合性實(shí)驗(yàn)，教師只提出要求和提供必要的設(shè)計(jì)指導(dǎo)，具體設(shè)計(jì)過程、計(jì)算機(jī)仿真及實(shí)驗(yàn)調(diào)試過程均由學(xué)生獨(dú)立完成。讓基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生能夠通過實(shí)驗(yàn)掌握基本原理和技能，讓學(xué)有余力的學(xué)生在完成規(guī)定內(nèi)容后輔助參與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，或者參與常規(guī)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)工作，使其具有更高的動(dòng)手能力提升空間。通過試點(diǎn)班級(jí)試運(yùn)行，班級(jí)中優(yōu)秀學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后，在實(shí)驗(yàn)教師的幫助和指導(dǎo)下，陸續(xù)對(duì)電路分析實(shí)驗(yàn)室的儀器線和部分實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行了維修。學(xué)生通過實(shí)際動(dòng)手操作，故障查找，切實(shí)體會(huì)到了學(xué)以致用的道理。

2.3增強(qiáng)輔助教學(xué)手段

傳統(tǒng)的預(yù)習(xí)模式下，預(yù)習(xí)方法單一，很多學(xué)生看不到實(shí)際實(shí)驗(yàn)設(shè)備和器件，覺得預(yù)習(xí)枯燥，缺少積極性和主動(dòng)性，往往只是機(jī)械的抄寫實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理，預(yù)習(xí)效果差。針對(duì)這些實(shí)際問題，我們利用網(wǎng)絡(luò)、視頻等輔助教學(xué)手段將更多的信息傳送給學(xué)生，學(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí)就可以直觀地了解實(shí)驗(yàn)室，了解實(shí)驗(yàn)中用到的儀器和器件。例如，可以將常用電子儀器的使用方法、實(shí)驗(yàn)室常用電子元器件及其標(biāo)稱方法、實(shí)驗(yàn)箱的使用方法等內(nèi)容錄制為視頻，并上傳到互聯(lián)網(wǎng)，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)即可直觀的完成預(yù)習(xí)，收到了良好的效果。

3　改革實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制

實(shí)驗(yàn)考核是評(píng)判學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要手段，通過實(shí)驗(yàn)考核可以檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果，激發(fā)其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性、創(chuàng)新精神，其公平性和有效性在很大程度上影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。因此，建立公平公正的考核機(jī)制對(duì)于真實(shí)有效的評(píng)價(jià)學(xué)生，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果意義重大?，F(xiàn)有考核模式下，考核內(nèi)容包括課前預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、期末考核等環(huán)節(jié)。這種考核模式已經(jīng)沿用多年，存在一定的弊端，往往那些預(yù)習(xí)報(bào)告內(nèi)容翔實(shí)、實(shí)驗(yàn)速度快、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的學(xué)生容易得到高分，并不能真正反映學(xué)生對(duì)儀器設(shè)備、電路基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度，不能客觀地衡量學(xué)生電路設(shè)計(jì)及故障分析能力，因而不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。例如在實(shí)驗(yàn)過程中，有學(xué)生遇到了內(nèi)部斷路的導(dǎo)線，通過自己分析判斷，獨(dú)立查找出了問題，但是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)速度慢，往往得不到理想的實(shí)驗(yàn)成績。但那些沒有遇到此類問題的學(xué)生卻不一定具有很好的分析判斷能力，有時(shí)只是運(yùn)氣好些。新的考核模式下，將建立完善的考核機(jī)制，并對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)考試方法進(jìn)行改革，以利于建立公平、公正、合理的考核制度。

3.1建立全方位、獎(jiǎng)罰分明的實(shí)驗(yàn)過程考核機(jī)制

新的實(shí)驗(yàn)考核模式下，根據(jù)階梯式的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將實(shí)驗(yàn)考核內(nèi)容劃分為3個(gè)層次，即基礎(chǔ)層、設(shè)計(jì)提高層以及應(yīng)用創(chuàng)新層。通過課堂提問的方式，考核學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和儀器設(shè)備的掌握程度，對(duì)電路的設(shè)計(jì)及線路故障的排查能力，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的拓展應(yīng)用。不再以速度論成績，更加注重考核實(shí)驗(yàn)過程，同時(shí)也注重考核學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析、總結(jié)能力。考核內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、故障分析、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫、期末考試等環(huán)節(jié)。

實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)教師通過巡查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的問題，加以引導(dǎo)，并將發(fā)現(xiàn)的低級(jí)錯(cuò)誤問題記錄下來，作為扣分項(xiàng)。例如，學(xué)生在測(cè)量電流時(shí)因?yàn)殡娐愤B接錯(cuò)誤，燒毀了實(shí)驗(yàn)箱上的電流表保護(hù)熔斷器，此問題屬于馬虎大意造成，所以應(yīng)加以記錄，作為實(shí)驗(yàn)扣分項(xiàng)。對(duì)于學(xué)生在報(bào)告中利用新方法、新工具處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，或者對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提出具有見解性的建議等則進(jìn)行加分鼓勵(lì)。由此做到獎(jiǎng)罰分明，以達(dá)到督促學(xué)生規(guī)范操作，嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)，激勵(lì)學(xué)生積極思考，善于總結(jié)的目的。

3.2改革實(shí)驗(yàn)考核方法建立規(guī)范的實(shí)驗(yàn)考試題庫

改革以往只注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果的考核方法，加大實(shí)驗(yàn)過程監(jiān)督力度，根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中遇到的實(shí)際問題及獨(dú)立解決的程度，給出實(shí)驗(yàn)操作分?jǐn)?shù)。因?qū)嶒?yàn)室條件限制，無法同時(shí)對(duì)多個(gè)班級(jí)進(jìn)行考核，期末實(shí)驗(yàn)考核不同于理論課期末考試。這樣一來，如果不同班級(jí)的實(shí)驗(yàn)考試試題一樣，后續(xù)考試學(xué)生往往通過和已考學(xué)生交流，獲取部分考試信息，勢(shì)必造成后考班級(jí)平均成績偏高的考試結(jié)果。如果每個(gè)班級(jí)均采用不同考題，考題之間的難度系數(shù)不同也不利于對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ψ龀龉皆u(píng)判。另外，相同專業(yè)的學(xué)生可能由不同實(shí)驗(yàn)教師指導(dǎo)，不同教師分別出題時(shí)，試題難度可能存在較大偏差。

針對(duì)期末實(shí)驗(yàn)考核存在的實(shí)際問題，組織電路分析全體實(shí)驗(yàn)教師，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件編寫考試試題。經(jīng)過大家討論測(cè)試后，選取那些有助于測(cè)試學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ脑囶}入庫，作為期末實(shí)驗(yàn)考試題庫。期末考試時(shí)從試題庫隨機(jī)抽取，對(duì)學(xué)生進(jìn)行期末實(shí)驗(yàn)考核。

4　結(jié)束語

針對(duì)傳統(tǒng)的電路分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的實(shí)際問題，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制三方面進(jìn)行了改革與探索。通過篩選及優(yōu)化經(jīng)典實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，開發(fā)部分綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，建立起了更加完善的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容新體系。通過規(guī)范化教學(xué)、分層次教學(xué)、多樣性輔助教學(xué)方法的實(shí)施，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和實(shí)驗(yàn)過程的規(guī)范性。通過細(xì)化實(shí)驗(yàn)過程考核及建立規(guī)范的實(shí)驗(yàn)考試試題庫，建立起了較為完善的實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制，更加真實(shí)有效、公平公正的評(píng)價(jià)學(xué)生。我們對(duì)電氣專業(yè)2014級(jí)班進(jìn)行了試點(diǎn)教學(xué)，取得了良好的教學(xué)效果。電路分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，有利于培養(yǎng)其良好的工程實(shí)踐意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

[1] 陳壽坤.電路分析實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的研究[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2012,15(6):6-9.

[2]王靜,刑冰冰,羅文.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.

[3] 李欣茂,姚敏,黃家敏.電路分析課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].南學(xué)院學(xué)報(bào),2012,33(2):79-82.

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[5] 王艷松.電路分析實(shí)驗(yàn)與學(xué)習(xí)指導(dǎo)[M].東營:中國石油大學(xué)出版社,2007.

Reformation and Exploration on Circuit Analysis Experiment Course

Hao Xianfeng, Liu Fuyu, Li Lin
China University of Petroleum, Qingdao, 266580, China

For the purpose of serving for the needing of circuit analysis experiment teaching, we made demands for reform from the experimental contents, experimental methods and assessment methods. An effective reform program was formed after our discussing and operation on tested class. At the same time, we achieved good teaching results from the reform.

circuit analysis experiment; teaching reform; experimental content; teaching method; assessment methods

2016-03-19

郝憲鋒，碩士，實(shí)驗(yàn)師。劉復(fù)玉，副教授，主任。李林，碩士，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師。

中國石油大學(xué)(華東)2014青年教師教學(xué)改革項(xiàng)目—基于學(xué)生創(chuàng)新能力和工程意識(shí)培養(yǎng)的《電路分析》教學(xué)改革與實(shí)踐探索(編號(hào)：QN201413)。