孟朝霞，張曉榮，蔣衛(wèi)東，喬凌霄，張文芳

(山西能源學院，山西 晉中 030600)

引言

電路課程一般以傳統(tǒng)的教學方式進行知識傳授，注重理論知識的分節(jié)講授，系統(tǒng)展現(xiàn)電路理論的各種理論思想和分析方法。目前電路理論課程一大缺陷是缺乏從應用入手組織知識架構(gòu)，缺乏從應用角度和專業(yè)培養(yǎng)目標入手進行知識重組和理論分析，與應用脫節(jié)，導致電路理論是理論課的概念禁錮教學改進。

基于上述問題，在充分深入研究電氣工程及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)目標的基礎上，把本專業(yè)課程分為四個課程群：專業(yè)能力課程群、自動控制類課程群、工具類課程群、專業(yè)擴展提升課程群，如圖1所示。從圖1可以看出，電路理論是一門重要的專業(yè)基礎課，在后續(xù)課程中或多或少都應用到本課程的知識。因此，以電工電子教研室和電氣專業(yè)教研室為主，從各門課程中抽取所應用的電路知識，建立應用任務模塊，以此驅(qū)動電路課程的教學組織和教學實施，使得課程高度服務于專業(yè)建設。

在教學實踐過程中，通過“創(chuàng)設情境-確定任務-解決方案-學習評價”的途徑，不斷培養(yǎng)學生的學習興趣、自主學習習慣，提高學生的思維能力、知識綜合應用能力和解決實際問題的能力。在此過程中，隨時對出現(xiàn)的問題進行總結(jié)、修改、完善。

通過本課題的研究與實踐，建設針對電氣工程領(lǐng)域，工程應用技術(shù)性強、教學內(nèi)容生動豐富、教學方法和手段靈活多樣、教學資源優(yōu)質(zhì)精彩、實驗內(nèi)容多層次、應用實踐貼近生活、以學生為主體、以重視應用能力培養(yǎng)為目標的電路理論優(yōu)質(zhì)教學資源。

圖1 課程群分類圖

1. 以任務為導向，精選教學應用案例

由于課程學時的不斷壓縮，深入比對課程間內(nèi)容上的重復與相關(guān)聯(lián)問題，提出了課程內(nèi)容的整合與優(yōu)化策略，做到本門課程與后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程內(nèi)容的銜接，避免出現(xiàn)相同內(nèi)容在不同的課程中重復講述，讓學生擁有更多自由學習時間。同時，構(gòu)建合理可行的綜合性和創(chuàng)新性的系統(tǒng)級實踐，使學生在系統(tǒng)級實踐中有極大的自由度和成長空間，為后續(xù)高電壓技術(shù)、自動控制原理等課程的學習做好理論與實踐鋪墊。[1]

以應用任務為導向，在以下四門專業(yè)課中選擇了與電路知識緊密相關(guān)聯(lián)的主要案例，加強應用任務背景，在應用背景中學習。舉例如下：

1.1 模擬電子技術(shù)應用任務案例舉例

模擬電子技術(shù)中的二極管特性分析；三極管的工作原理分析；低頻小信號等效模型；三極管放大電路的等效電路法；場效應管的小信號等效模型；場效應管基本放大電路模型；單級放大電路的頻率響應；多級放大電路的頻率響應；乙類功放電路的指標估算等。

例如對圖2所示共射放大電路進行靜態(tài)和動態(tài)分析，靜態(tài)工作點的近似估算中用到了基爾霍夫電壓定律，動態(tài)分析中用到了受控源、基爾霍夫定律等知識。提前在此環(huán)節(jié)中引入應用問題分析。

圖2 共射放大電路

1.2 電機學應用案例舉例

電機學中有變壓器的T型等效電路、三繞組變壓器等效電路、變壓器空載等效電路、變壓器負載運行等效電路；直流電機的穩(wěn)態(tài)電路模型、直流電機的勵磁方式；三相異步電機的T型等效電路、隱極同步帶機等效電路模型、單相感應電機等。

圖3 變壓器負載電路

例如：求圖3所示變壓器負載電路運行等效電路。該題求解用到了戴維南等效定理。提前在此環(huán)節(jié)中引入應用問題分析。

1.3 電力電子技術(shù)應用案例舉例

電力電子技術(shù)中有電力二極管的主要參數(shù)涉及正向平均電流(額定電流)、有效電流的計算；單相半波可控整流電路負載直流平均電壓、平均電流及整流電路的功率因數(shù)計算；三相電壓型逆變電路輸出相電壓的基波幅值和有效值、輸出線電壓的基波幅值和有效值、輸出線電壓中諧波的有效值計算；三相半波可控整流電路變壓器一次側(cè)、二次側(cè)連接方式；單相交流調(diào)壓電路輸出電壓、電流有效值及輸入功率和功率因數(shù)計算等。

例如：求圖4所示帶阻感負載時可控整流電路交流側(cè)非正弦信號的基波和各次諧波有效值，位移因數(shù)、功率因數(shù)。該題的求解過程中應用到了非正弦周期電流電路和信號的頻譜分析中傅里葉級數(shù)展開以及功率因數(shù)等知識點。

圖4 帶阻感負載時可控整流電路交流側(cè)非正弦信號

1.4 電力系統(tǒng)分析應用案例舉例

電力系統(tǒng)分析中有單回線路的等值電路、變壓器等值電路、網(wǎng)絡的等值電路、電力系統(tǒng)故障分析等。

例如：求圖5簡單輻射網(wǎng)絡的等值電路。該題用到了電路理論交流電路分析方法以及變壓器阻抗變換等知識點。

圖5 簡單輻射網(wǎng)絡

電路理論是大學生接觸的第一門專業(yè)基礎課，通過以應用為導向，精選后續(xù)課程中涉及電路理論的相關(guān)應用為教學案例，可以增強學生對電路理論學習的實踐性，為后續(xù)課程的學習打好基礎。

2. 應用任務驅(qū)動，精心設計教學環(huán)節(jié)

基于應用任務教學的設計過程如圖6所示，包括教學內(nèi)容設計、課堂教學設計、教學操作示范。

2.1 教學內(nèi)容設計

(1)重組知識結(jié)構(gòu)，建立應用任務模塊

傳統(tǒng)的知識講授不能及時跟上教改的要求，必須進行知識的重組，打破知識點安排傳統(tǒng)的固有格局。在電路理論教學內(nèi)容組織過程中，應從應用入手組織知識架構(gòu)，需要優(yōu)化各章節(jié)知識點，重新編排，形成有序的、相互關(guān)聯(lián)的教學應用任務模塊或單元，避免重復講授。

(2)編寫課程教學大綱，制作課程教學課件

圍繞著應用任務驅(qū)動的課程教學改革工作，必須緊緊圍繞人才培養(yǎng)目標這一主題，按照人才培養(yǎng)方案的要求，做好教改的課程大綱，充分體現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)特色需求。同時改變傳統(tǒng)教學課件，制作一套新穎的，結(jié)合應用任務的動畫(態(tài))式課件，進一步在課程習題上改進傳統(tǒng)作業(yè)習題，體現(xiàn)應用內(nèi)容。

(3)緊盯應用任務目標，編寫實驗教學大綱

圖6 任務教學設計過程

在應用任務驅(qū)動的思考下，盡量改進現(xiàn)有的實驗內(nèi)容。在保留一些傳統(tǒng)的實驗的基礎之上，編寫更多應用任務驅(qū)動的設計性、綜合性和探索性實驗，更大地發(fā)揮學生的主動性和創(chuàng)造性，完成設計性、綜合性和探索性實驗。

(4)提升課程教學內(nèi)涵，建設精品課程網(wǎng)站

應用型人才培養(yǎng)要貫徹到課程中、課堂上，同時也應在網(wǎng)絡環(huán)境中建設相應的課程教學網(wǎng)站，全時空、全方位地與學生交流互動，所以要積極建設課程教學網(wǎng)站，提供更多的應用案例輔導內(nèi)容，提供網(wǎng)絡教學平臺，全方位實現(xiàn)精品課程建設。

2.2 課堂教學設計

課堂教學設計，采用“任務-問題-知識點”的形式，可采用邊解講、邊思考、邊訓練的教學模式，科學運用現(xiàn)代教育技術(shù)、方法和手段，堅持知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展和綜合應用能力提高的原則，使課程做到“教、學、做、思”的統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

2.3 教學操作示范[2]

在整個教學過程中，各個章節(jié)以后續(xù)課程的具體應用為任務，提出問題，學生在教師引導下，結(jié)合以前的知識，解決問題，建構(gòu)新知識，逐步使學生養(yǎng)成探索性、自主性學習的能力，為走向工作崗位學習新知識奠定良好的基礎。在整個教學過程中，還要積極擴展第二課堂及建立課程論壇，完善課前課后環(huán)節(jié)的教育指導。整個教學過程主要包括以下方面：

(1)確定教學目標

通過本節(jié)課的學習，學生應該掌握相關(guān)概念、原理及解決問題的研究方法，培養(yǎng)學生分析、解決問題能力。

(2)創(chuàng)設任務情景

通過創(chuàng)設任務情景，使學生對本節(jié)課的教學內(nèi)容有一個宏觀的應用認識，增強學生學習的興趣，提出問題，引出本節(jié)課的教學內(nèi)容。

(3)組建小組，確定任務，解決方案

結(jié)合任務教學，引導學生科學分組，培養(yǎng)小組合作意識。教師可建議根據(jù)學生自身的興趣、愛好、學生間的關(guān)系、適合的聯(lián)系方式、性別搭配等進行分組，完成課堂理論的學習、討論、總結(jié)及實驗教學的驗證、設計。建議每個小組由3～7人組成，要求有組長，團隊代言人，書記員。組長組織討論、學習和項目設計，團隊代言人負責總結(jié)匯報；書記員負責記錄團隊成員的表現(xiàn)。[3]

課堂中要避免教師唱獨角，搞單向信息灌輸，忽視學生的實際參與。應積極采用比擬法、分類歸納法和對比法等教學方法講授課程中的重點和難點；對于一些能夠通過學生自主歸納或者證明而得出的定理原理，不應急于給出結(jié)論，而是要留給學生討論和思考的時間，充分鼓勵獨立分析歸納。比如對戴維寧定理的講授，前期引導和推導過程對學生思維能力和認識能力的鍛煉遠大于定理內(nèi)容本身。[4]

(4)拓展第二課堂

在電路理論學習中，要充分重視數(shù)學知識、物理知識與電路理論的關(guān)系，增強學生建模和分析數(shù)據(jù)的能力，是提高電路理論教學質(zhì)量的關(guān)鍵。教師在上課前要提前給學生布置下節(jié)課電路理論學習中的數(shù)學、物理知識，提高學生在課上對電路理論知識的學習[5]。

(5)建立課程論壇

教師在教學過程中應該積極引入網(wǎng)絡技術(shù)、多媒體技術(shù)，建立課程論壇，進行網(wǎng)絡答疑，幫助教師及時了解學生上課的學習情況，調(diào)節(jié)教學進度，改進教學方法，便于學生對教學內(nèi)容的消化吸收[6]。

3. 改革教學評價，促進學習效果提升

對學生的學習效果進行評價是任務教學的一個重要環(huán)節(jié)。學生的綜合成績由平時成績、實驗成績、考試成績?nèi)糠纸M成。平時成績占10%，包括課堂表現(xiàn)、作業(yè)；實驗成績占30%，其中實驗操作占15%，實驗數(shù)據(jù)處理占15%；期末成績占60%。

其中實驗環(huán)節(jié)，加大了設計型和綜合型實驗的比例，要求學生通過對實驗大綱所規(guī)定的全部教學內(nèi)容的學習，能夠熟練掌握常用電工儀器、儀表的使用方法和用電安全知識；培養(yǎng)學生的用電安全意識和多條件約束下簡單電路設計能力；能夠熟練應用電路理論和方法及Multisim仿真軟件分析解決實驗過程中的問題，得到有效的實驗結(jié)論；熟悉電路設計方案和實驗報告編寫的要求，培養(yǎng)學生編寫完整可行的實驗設計方案和實驗報告及實驗數(shù)據(jù)處理的能力。

4. 課程教學建設的成果

電路理論教學通過采用基于應用任務驅(qū)動的教學模式，使同學們受益匪淺，電路理論考核成績有了顯著的提高；同時提高了同學們的學習興趣，并且把電路理論的相關(guān)知識成功地應用到了實踐中，在電子設計大賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)+比賽中使用電路知識解決了很多技術(shù)難題，取得了優(yōu)異的成績。

基于任務驅(qū)動的教學方法，通過理清后續(xù)專業(yè)課程教學內(nèi)容與電路基礎課程教學內(nèi)容的關(guān)系，在全面了解后續(xù)專業(yè)課程教學對電路理論知識的需求后，匯總了各種應用電路理論專業(yè)知識分析和解決專業(yè)問題的案例，提煉出了適用于電路理論課程教學的任務案例，使學生學習與后續(xù)專業(yè)課程相切入，在任務講解和案例訓練中加深對了學生對電路理論的理解和應用能力；并成功將專業(yè)課程學習要求、職業(yè)素質(zhì)要求滲透進課程教學培養(yǎng)的各個環(huán)節(jié)，加強了人才培養(yǎng)的職業(yè)導向作用，推動了專業(yè)培養(yǎng)和產(chǎn)業(yè)需求的對接。