徐衛(wèi)林+彭曉春+張法碧+晉良念

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.30.154

摘 要：針對(duì)桂林電子科技大學(xué)2017年電路分析基礎(chǔ)課程的一道期末考試試題，分析了三種典型的求解方法以及考后表現(xiàn)出的兩種典型的錯(cuò)誤，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了深入的教學(xué)反思，闡述了強(qiáng)化課堂教學(xué)中的“能力取向”目標(biāo)而非“知識(shí)取向”目標(biāo)的重要性，在工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，通過考試分析與教學(xué)反思促進(jìn)以學(xué)生為中心的“評(píng)價(jià)-反饋-改進(jìn)”的課內(nèi)循環(huán)。

關(guān)鍵詞：考試試題 教學(xué)反思 能力導(dǎo)向 工程教育認(rèn)證

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）10（c）-0154-03

Abstract： Based on the terminal examination of the fundamental of circuit analysis course of Guilin University of Electronic Technology in 2017， three typical problem solving strategies and two typical wrong methods are provided. Furthermore， a deeply teaching reflection is performed. The importance of strengthening the goal of "ability orientation" rather than the goal of "knowledge orientation" is expounded. Under the guidance of the accreditation standard of engineering education， through the examination analysis and teaching reflection， the student centered "evaluation， feedback and improvement" curriculum cycle is promoted.

Key Words： Examination question； Teaching reflection； Ability orientation；Accreditation of engineering education

我國于2016年6月在國際工程聯(lián)盟年會(huì)上加入了《華盛頓協(xié)議》，該協(xié)議旨在推進(jìn)工程技術(shù)專業(yè)全球化，建立專業(yè)資格與學(xué)歷教育互認(rèn)的體系，使得聯(lián)盟國家的工程教育具有等效性和可比性，因此工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，同時(shí)是實(shí)現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的基礎(chǔ)，其核心就是要確認(rèn)工科專業(yè)的畢業(yè)生達(dá)到行業(yè)認(rèn)可的既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，這是一種以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)出口要求為導(dǎo)向的合格性評(píng)價(jià)[1-3]。

通行的工程教育認(rèn)證中，將培養(yǎng)目標(biāo)劃分為十二條畢業(yè)要求，其中在多條畢業(yè)要求中都強(qiáng)調(diào)目標(biāo)的達(dá)成情況以及評(píng)價(jià)反饋與改進(jìn)措施。課程是本科培養(yǎng)體系中最重要的一環(huán)，在以往大部分的課程考核中，考核完之后缺乏應(yīng)有的評(píng)價(jià)與分析，更談不上持續(xù)改進(jìn)了。本文將以2017年6月桂林電子科技大學(xué)2016級(jí)本科生的一道電路分析基礎(chǔ)課程期末考試試題為例進(jìn)行深入的分析與教學(xué)反思，以期對(duì)促進(jìn)教學(xué)過程的改善與教學(xué)質(zhì)量的提升。

1 試題解析

在2017年6月桂林電子科技大學(xué)的電路分析基礎(chǔ)期末考試試題中有這樣一道試題：理想變壓器的電路如圖1所示，試求。這道試題旨在考查學(xué)生對(duì)理想變壓器與正弦電路相量法的掌握情況，可以利用各種方法來進(jìn)行求解，該題設(shè)計(jì)得簡(jiǎn)單而巧妙，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，激活了學(xué)生的思維，在試卷批改過程中，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生的正確的解題方法有七八種之多，反映出學(xué)生思維的靈活性與掌握知識(shí)的不同程度，大體上可以分成以下的三類方法。

方法一

利用網(wǎng)孔法與理想變壓器的特性方程直接列寫方程組求解，如圖2所示的參考方向，可以列出方程組（1）。

（1）

顯然方程組（1）的五個(gè)方程從上到下依次包含了兩個(gè)理想變壓器的特性方程、兩個(gè)網(wǎng)孔KVL方程和一個(gè)歐姆定理方程，這種方法簡(jiǎn)便易行，利用的是最基本的基爾霍夫定律與網(wǎng)孔法，不容易出錯(cuò)。采用這種方法的同學(xué)占到了40%左右。

方法二

利用戴維南定理，令變壓器的次邊開路求其戴維南等效阻抗與開路電壓，可以列出方程組（2）。

（2）

再依據(jù)等效后的電路即圖3可得

（3）

這種方法要求很好地理解含有理想變壓器的交流電路的戴維南等效的本質(zhì)含義與應(yīng)用技巧。大約有20%的同學(xué)應(yīng)用這種方法。

方法三

利用疊加定理，如圖4所示，將兩個(gè)獨(dú)立電源的作用分開考慮計(jì)算。

只有不到10%的同學(xué)在本題中應(yīng)用疊加定理，這種方法的計(jì)算過程確實(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)檫@種方法實(shí)際上要把方法1或者方法2在這里應(yīng)用兩次，再把兩次求出來的電壓和進(jìn)行疊加。

另一方面，從考生答案中，也暴露出了不少的問題，歸納起來主要存在兩類毛病。一是完全忽視理想變壓器和一般耦合電感的區(qū)別，假定出、與進(jìn)行分析計(jì)算，在已知條件下自然解答不出任何結(jié)果來。第二種錯(cuò)誤如圖5（a）所示，犯這種錯(cuò)誤的同學(xué)占據(jù)了所有做錯(cuò)同學(xué)的絕大部分。這里同學(xué)們?cè)谠厡?duì)變壓器進(jìn)行了阻抗變換，將變壓器及其次邊的電路等效為阻抗Zi。很顯然，是機(jī)械地套用教材的理想變壓器變阻抗的章節(jié)內(nèi)容，而并沒有注意到教材中所謂的變阻抗是在次邊完全是無源元件的情況下得出的。其次，還反映出這部分同學(xué)沒有掌握好戴維南定理，戴維南定理告訴我們無源網(wǎng)絡(luò)可以等效為單一的阻抗，而含源網(wǎng)絡(luò)等效為開路電壓與除源等效阻抗的串聯(lián)，所以正確的阻抗變換結(jié)果應(yīng)該是圖5（b）所示。同時(shí)，即便是按照?qǐng)D5（b）所示進(jìn)行求解后，還是要回到次邊再次進(jìn)行求解，過程同樣繁瑣，因此還不如反過來在次邊將變壓器及其原邊的電路進(jìn)行阻抗變換，這樣可以直接求解出來。endprint

2 教學(xué)反思

作為考試試題，課程的考核內(nèi)容與課程目標(biāo)應(yīng)該有非常明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，考核方法能夠反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，以便對(duì)教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行合理的評(píng)價(jià)。本題具有較強(qiáng)的綜合性，涵蓋了電路分析最重要的幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)：基爾霍夫定律、網(wǎng)孔法、戴維南定理、相量與相量法、理想變壓器特性。與此同時(shí)，本題非常鮮明地體現(xiàn)了知識(shí)的層次遞進(jìn)性。例如戴維南定理是電路分析基礎(chǔ)課程的一個(gè)難點(diǎn)與重點(diǎn)，第一層次要求在直流電路中會(huì)應(yīng)用戴維南定理，第二層次要求在正弦電路中會(huì)應(yīng)用戴維南定理，第三層次要求包含理想變壓器的正弦電路中會(huì)應(yīng)用戴維南定理。本題顯然屬于第三層次。

在日程的授課過程中，老師們會(huì)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)對(duì)于一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，通過課堂授課、作業(yè)、習(xí)題課與答疑等環(huán)節(jié)的反復(fù)訓(xùn)練，感覺學(xué)生似乎已經(jīng)掌握得差不多了，而考試一出來，才發(fā)現(xiàn)學(xué)生們并沒有真正地理解掌握。解題缺乏應(yīng)有的層次性、邏輯性與條理性，部分同學(xué)表現(xiàn)出淺嘗輒止，不能到點(diǎn)上，從而無法發(fā)現(xiàn)蘊(yùn)含其中的電路特征與規(guī)律，所以只好放棄或是草率下結(jié)論導(dǎo)致錯(cuò)誤。這些學(xué)生表現(xiàn)在平時(shí)的學(xué)習(xí)中，思維與行動(dòng)上有惰性，平時(shí)的學(xué)習(xí)思維總是在一個(gè)膚淺的層面上簡(jiǎn)單重復(fù)，教材研讀不夠深入，做題較少，缺少縱向深入，所以解題成功的經(jīng)驗(yàn)少，積累的策略方法很少，慢慢地演變成解題能力薄弱。在基本概念、基本原理的理解不夠深入的情況下，自然缺乏在新情境下的解題遷移能力。

對(duì)電路分析基礎(chǔ)課程而言，解題是最基本最重要的活動(dòng)形式與掌握途徑。要解決這一問題，需要仔細(xì)研究知識(shí)點(diǎn)與試題的具體特征，學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)與學(xué)習(xí)情況以及現(xiàn)有的教學(xué)輔導(dǎo)模式，通過教學(xué)反思與持續(xù)改進(jìn)來提升課堂教學(xué)質(zhì)量，即通過期末考試、試題分析、總結(jié)以及反饋給老師與學(xué)生，落實(shí)以學(xué)生為中心的“評(píng)價(jià)-反饋-改進(jìn)”課內(nèi)循環(huán)體系。通過試題分析可以看出，課堂授課中不能簡(jiǎn)單地把解題過程講給學(xué)生聽就可以了，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的解題思維，通過充分的課堂互動(dòng)與課后答疑，暴露出學(xué)生解題的思維過程，從中找出引發(fā)解題錯(cuò)誤的根源，從而真正掃清學(xué)生認(rèn)知上的盲區(qū)與思維中的誤區(qū)。通過試題分析，給我們的重要啟發(fā)是需要進(jìn)一步強(qiáng)化課堂教學(xué)中的“能力取向”目標(biāo)而非“知識(shí)取向”目標(biāo)[4]。在制定教學(xué)目標(biāo)時(shí)，要著重考慮如何培養(yǎng)學(xué)生的基本概念的思維過程和理解運(yùn)用基本概念的相關(guān)能力，培養(yǎng)學(xué)生獲取、篩選與剖析信息的能力。

3 結(jié)語

對(duì)考試試題的分析與教學(xué)反思的最重要的價(jià)值所在是促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提升，形成培養(yǎng)過程的良性循環(huán)?；诖耍覀?cè)诳荚囈恢芎蠹皶r(shí)地將試題分析通過QQ群反饋給了2016級(jí)本科生，受到了同學(xué)們的歡迎，同時(shí)將這些試題分析與教學(xué)反思也寫進(jìn)了考試質(zhì)量分析報(bào)告，并將著力在明年2017級(jí)本科生以及后續(xù)的本科生中進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國工程教育質(zhì)量報(bào)告[Z].教育部高等教育教學(xué)評(píng)估中心，2016.

[2] 何箐箐，我國工程教育實(shí)現(xiàn)國際多邊互認(rèn)[N].中國教育報(bào)，2016-06-03（01版要聞欄）.

[3] 徐衛(wèi)林，彭曉春，岳宏衛(wèi)，等，工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下的微電子專業(yè)教改實(shí)踐研究[J].科技資訊，2016，14（22）：81-84.

[4] 姜蘊(yùn).美國能力本位教師教育運(yùn)動(dòng)研究[D].福建師范大學(xué)，2015（11）：19-20.endprint