鄭麗丹

青島理工大學(xué)琴島學(xué)院 山東青島 266106

“課程群”的概念自從1990年由北京理工大學(xué)王嘉才等提出后，經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)成為國內(nèi)各高校課程建設(shè)改革的發(fā)展趨勢。然而，早在2007年，有文獻對此趨勢提出了質(zhì)疑[1]。文章提出應(yīng)該從課程群建設(shè)的意義、效率、效益以及可行性諸多方面綜合評價，而不應(yīng)該盲目跟風(fēng)。

近年來，我院?？普猩绞接辛酥卮笞兏铮霈F(xiàn)了大類招生、文理兼招等現(xiàn)象，招生方式的變革對學(xué)校和學(xué)生總的效果是好的，但同時也帶來了一些問題。其一是導(dǎo)致我系?？粕写嬖谝徊糠治目粕?，文科生學(xué)習(xí)電氣類專業(yè)沒有物理做基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)起來有難度可想而知。其二，學(xué)生在初學(xué)專業(yè)課時，由于對以后所學(xué)專業(yè)還有選擇的余地，往往抱著盲目觀望的態(tài)度，喜歡就學(xué)，不喜歡就換專業(yè)。總結(jié)起來，如今的專科生主要存在基礎(chǔ)較差并且學(xué)習(xí)熱情不高的問題。本文的課程群建設(shè)，就選擇我院2017自動化類學(xué)生作為項目實施對象。

針對受教育對象的特點，在授課過程中，秉承提高學(xué)生工程應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的理念，介紹在課程群建設(shè)中經(jīng)過預(yù)先計劃、具體實施、分段總結(jié)改進等過程，最終得出的對于教學(xué)效果確實有一定好處的方案。擺脫“空想型”的課程群建設(shè)，以實例說明建設(shè)過程中的細節(jié)問題，希望可以達到拋磚引玉的效果。

本文的課程群是將電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)3門課程整合，形成課程群?？v觀3門課的內(nèi)容，無非是各種電子元器件以及電子元器件在電路中具體應(yīng)用的研究。其中，電子元器件包括電路中的電阻、電容、電感、電壓源、電流源、受控源、三相電源，模擬電子技術(shù)中的二極管、三極管、集成運放，數(shù)字電子技術(shù)中的門電路、存儲電路。眾所周知，現(xiàn)實中的任何一個實用電路幾乎都會同時包含分別屬于3門課程中的元器件，基于此，將3門課程的內(nèi)容重新融合再分解。總體按照先元器件、再典型電路、工程應(yīng)用的順序講解，在具體授課過程中，跟以往相比，做了如下改革。

1 整合教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)內(nèi)容方面，基本的思想是弱化知識點的理論性，以實際應(yīng)用為第一出發(fā)點進行改革，使用研究型教學(xué)方式[2]，采用啟發(fā)式教育方法，引導(dǎo)學(xué)生通過自己的思考和總結(jié)掌握相關(guān)的定理和分析方法，避免死記硬背。以電路原理中的電阻電路的一般分析方法為例，摒棄電路的圖的相關(guān)概念，利用學(xué)生新近學(xué)習(xí)的線性代數(shù)的相關(guān)理論，即可合理解釋支路電流法、網(wǎng)孔電流法、節(jié)點電壓法等各種分析方法中關(guān)于未知數(shù)數(shù)量、方程數(shù)量以及如何列方程能夠最方便地保證方程的獨立性。

下面以支路電流法為例說明。

圖1的典型電路中有4個結(jié)點，6條支路。其中i1～i6為各支路電流，即為本題目中的未知量。

圖1 典型電路

支路電流法，簡單說就是以支路電流作為未知量列出獨立的KCL和KVL方程。

每個結(jié)點均可列出一個KCL方程，如果與某結(jié)點相連的支路至少有一個未被其他方程用過，則稱此結(jié)點為獨立結(jié)點，對應(yīng)的為獨立的KCL方程。而獨立的KCL方程的總個數(shù)以所有支路電流都出現(xiàn)作為終結(jié)。

對結(jié)點①列KCL方程：－i1+ i2+ i6=0

方程中包含i1，i2，i6三個支路電流；

對結(jié)點②列KCL方程：－i2+ i3+ i4=0

上述兩個方程中包含i1，i2，i3，i4，i6五個支路電流；

對結(jié)點③列KCL方程：－i4+i5－i6=0

上述3個方程中包含i1，i2，i3，i4，i5，i6六個支路電流，至此，所有獨立的KCL方程已全部列完，可以證明，含有n個結(jié)點的電路，可以列出n-1個獨立的KCL方程。

每個閉合回路均可列出一個KVL方程。如果某回路至少有一個支路未被其他方程用過，則稱此回路為獨立回路，對應(yīng)的為獨立的KVL方程。而獨立的KVL方程的總個數(shù)以所有支路都被列進方程作為終結(jié)。驗證過程從略。

綜上所述，在利用支路電流法時，學(xué)生只需注意以下兩點便可順利列出獨立的KCL和KVL方程。

(1)為了保證獨立性，后列出的KCL方程需要包含至少一個沒有出現(xiàn)的支路電流，后列出的KVL方程需要包含至少一個沒有出現(xiàn)過的支路。

(2)KCL方程以所有支路電流都被列進方程至少一次作為終結(jié)，KVL方程以所有支路都被列進方程至少一次作為終結(jié)。

上述方法可以直接用于后續(xù)的網(wǎng)孔電流法等其他電路分析方法，可以讓學(xué)生避免死記硬背，訓(xùn)練學(xué)生獨立思考、分析的能力。

2 教學(xué)方式的變革

主要用于認識元器件，以講解半導(dǎo)體器件為例，將半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識全部刪除，通過實驗的方式直接得出二極管、三極管等的相關(guān)特性，以二極管電路為例，授課過程中引入Mulitsim仿真軟件，課堂上直接演示仿真過程。

圖2 二極管接正向電壓

圖3 二極管接反向電壓

通過圖2、圖3中的數(shù)據(jù)，可以容易地得出結(jié)論，二極管具有單向?qū)щ娦?，該方法直觀、容易接受。除了單向?qū)щ娦砸酝猓ㄟ^引導(dǎo)，學(xué)生還可以觀察到下列情況。

(1)二極管加正向電壓時，如果忽略二極管的影響，回路中的電流應(yīng)為12/200=0.06 A，而實際測量電流值為0.055 A，由此可以得出結(jié)論，二極管在加正向電壓導(dǎo)通時有較小的正向壓降。

(2)二極管加反向電壓時，回路電流為7.105 μA，該電流很小，通?？梢越普J為二極管截止，但是，需要注意的是，此時的截止與真正意義的斷開有一定的區(qū)別。

經(jīng)過上述的分析，接下來可以直接引入二極管的伏安關(guān)系曲線，利用這種方法，學(xué)生可以非常容易地接受新知識。“聽到的會忘掉，看到的能記住，做過的才真正明白?！背私處熥鰧嶒灲o學(xué)生看以外，還安排學(xué)生上機親自連接電路，觀察仿真結(jié)果，課后學(xué)生普遍反映效果良好。

3 引入工程應(yīng)用

為了擴展學(xué)生的知識面、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，將任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法引入教學(xué)中，例如在講授元器件及其基本電路的作用時，引入簡單的實用電路，如圖4所示的監(jiān)測報警電路就涉及包括由電阻連接的電橋、二極管、三極管組成的聲光報警電路以及集成運放組成的運算電路和電壓比較電路。采用從整體到局部的方式，利用仿真軟件，首先向?qū)W生展示成品電路的功能，同時，舉耳熟能詳?shù)睦?，激發(fā)學(xué)生興趣，創(chuàng)建教學(xué)情境，使學(xué)生帶著真實的任務(wù)在探索中學(xué)習(xí)；然后幫助學(xué)生采用分解的方式將整個電路劃分為若干部分，逐個部分分析、理解其工作原理，在這個過程中，學(xué)生還會不斷地獲得成就感，可以更大地激發(fā)學(xué)生的求知欲望，逐步形成一個感知心智活動的良性循環(huán)；最后，還要求學(xué)生更改部分電路，從而實現(xiàn)更高層次的要求，培養(yǎng)學(xué)生獨立探索、勇于開拓進取的精神[3-6]。

圖4 監(jiān)測報警電路

4 結(jié)語

本文主要從教學(xué)方面實施課程群建設(shè)，經(jīng)過一年的建設(shè)，絕大多數(shù)學(xué)生對于課程均表示出興趣，另有數(shù)名學(xué)生積極參與到院系的電子競賽小組，渴望繼續(xù)深入研究電子電路。相比較其余的課程群研究，本文詳細講述了實施的過程，希望對他人有所助益，但是，受時間和師資配置的局限，未能全方位開展實施本項目，以后，將繼續(xù)從教材建設(shè)以及師資隊伍建設(shè)方面研究。