關(guān)鍵詞：電氣工程及其自動(dòng)化；電路；OBE理念；教學(xué)改革；仿真軟件

文章編號(hào)：1671-489X（2025）10-0073-05

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.10.073

0 引言

2017年，《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃的通知》發(fā)布，明確提出：推動(dòng)具備條件的普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變[1]。同年，山西省應(yīng)用型高等學(xué)校聯(lián)盟成立，成為首批應(yīng)用型試點(diǎn)高校之一。該聯(lián)盟的成立有利于激發(fā)應(yīng)用型高校創(chuàng)新活力，增強(qiáng)應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)型動(dòng)力。2023年，順利通過教育部普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作合格評(píng)估，接下來將朝著工程教育專業(yè)認(rèn)證、碩士學(xué)位授予單位申報(bào)等新的任務(wù)奮勇前行，這就對(duì)課程教學(xué)提出更新、更高、更全面的要求。

1電路課程教學(xué)現(xiàn)狀

電路課程是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是專業(yè)核心課，是學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)課的橋梁，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生電路分析、計(jì)算、實(shí)踐的專業(yè)素養(yǎng)和綜合能力具有至關(guān)重要的作用。但是當(dāng)前電路課程教學(xué)中存在一系列問題，亟待進(jìn)行教學(xué)改革。

1.1教師主導(dǎo)過強(qiáng)，學(xué)生參與不夠

教師拘泥于傳統(tǒng)教學(xué)理念，“滿堂灌”“一言堂”，采用課件、板書等教學(xué)手段，教學(xué)過程以教師為中心，學(xué)生處于被動(dòng)接受的地位[2]，參與度不高，缺乏互動(dòng)和反饋，課程教學(xué)對(duì)學(xué)生吸引力不夠。

1.2內(nèi)容局限于理論，缺乏與實(shí)踐的結(jié)合

課程教學(xué)學(xué)時(shí)少，內(nèi)容多，重難點(diǎn)不突出，教師未能結(jié)合不同教材的異同對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，未能把生活、實(shí)踐或者科研中的實(shí)例融入教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)內(nèi)容顯得單薄，缺乏吸引力[3]。學(xué)生學(xué)習(xí)目的不明確，積極性不高。

1.3實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)較少，輕視實(shí)踐能力培養(yǎng)

課程理論教學(xué)多，實(shí)踐操作少，學(xué)生學(xué)習(xí)枯燥，不利于知識(shí)的掌握，容易對(duì)學(xué)習(xí)失去興趣；理論與實(shí)踐脫節(jié)，缺乏實(shí)踐機(jī)會(huì)，學(xué)生無法掌握實(shí)踐技能，導(dǎo)致培養(yǎng)的人才創(chuàng)新性不足、個(gè)性化不強(qiáng)、專業(yè)能力較差[4]。

2教學(xué)改革探索與實(shí)踐

以立德樹人為根本，以學(xué)生全面發(fā)展為中心，按照學(xué)院特色鮮明高水平應(yīng)用型本科高校建設(shè)相關(guān)要求，踐行OBE理念，改進(jìn)教學(xué)思路，充實(shí)教學(xué)內(nèi)容，豐富教學(xué)手段，支撐電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)本科人才培養(yǎng)。

2.1問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)，培養(yǎng)思維能力，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果

基于問題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)思路，以發(fā)現(xiàn)“問”題、“解”決問題、“歸”納知識(shí)、“擴(kuò)”展學(xué)習(xí)、“練”習(xí)掌握的“問、解、歸、擴(kuò)、練”為主要教學(xué)環(huán)節(jié)組織實(shí)施教學(xué)，如圖1所示。

2.1.1 發(fā)現(xiàn)問題

課前或者上課前段，針對(duì)本節(jié)重、難點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容，通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)發(fā)布習(xí)題、背景資料、視頻等，在學(xué)生完成習(xí)題解答、資料閱讀、視頻觀看后，引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)問題，引發(fā)好奇與思考。

2.1.2 解決問題

課中，教師引導(dǎo)，學(xué)生獨(dú)自或者分組通過公式推導(dǎo)或者仿真等方式對(duì)之前的問題進(jìn)行分析、求解、驗(yàn)證，全程自主動(dòng)腦、動(dòng)手解決問題。對(duì)于個(gè)別完成較快的學(xué)生，可以將問題難度提升，引導(dǎo)其完成進(jìn)階任務(wù)。

2.1.3 歸納知識(shí)

課中，通過隨堂測(cè)驗(yàn)、討論、個(gè)別提問等方式，引導(dǎo)學(xué)生將之前解決問題的方法、步驟、結(jié)果進(jìn)行歸納小結(jié)，形成知識(shí)點(diǎn)或者分析求解電路的思路、方法。以關(guān)鍵字、表格、圖形等形式強(qiáng)調(diào)相關(guān)內(nèi)容，便于學(xué)生理解掌握。

2.1.4擴(kuò)展學(xué)習(xí)

課中，通過圖片、視頻、網(wǎng)頁、論文等，或者課后通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)上傳擴(kuò)展知識(shí)，將所學(xué)內(nèi)容與思政元素聯(lián)系、與工程實(shí)踐聯(lián)系、與本專業(yè)前修或后修課程聯(lián)系、與跨專業(yè)相關(guān)知識(shí)聯(lián)系，讓學(xué)生進(jìn)行擴(kuò)展學(xué)習(xí)。

2.1.5 練習(xí)掌握

上課后段，通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)發(fā)布隨堂測(cè)驗(yàn)，或者課后發(fā)布平時(shí)作業(yè)、期中測(cè)驗(yàn)等，考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。讓學(xué)生完成后實(shí)時(shí)或盡快反饋存在的問題，引導(dǎo)他們對(duì)知識(shí)進(jìn)行鞏固、反思、總結(jié)。

各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)之間的關(guān)系獨(dú)立且關(guān)聯(lián)。針對(duì)不同教學(xué)內(nèi)容，可選擇合適的教學(xué)環(huán)節(jié)，如某小節(jié)無擴(kuò)展學(xué)習(xí)，可省去；個(gè)別教學(xué)環(huán)節(jié)可重復(fù)多次，如在解決問題、練習(xí)掌握過程中發(fā)現(xiàn)其他問題，可整理后繼續(xù)解決問題、歸納知識(shí)?；趩栴}驅(qū)動(dòng)的教學(xué)思路，以“問、解、歸、擴(kuò)、練”為主要教學(xué)環(huán)節(jié)組織實(shí)施教學(xué)，旨在激發(fā)學(xué)生思考，激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，提升學(xué)習(xí)自信，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。

2.2多元內(nèi)容融入，明確學(xué)習(xí)目的，加深知識(shí)理解

依據(jù)人才培養(yǎng)方案、教學(xué)大綱，考慮前修、后修課程的聯(lián)系，實(shí)驗(yàn)室條件等因素，選擇、確定理論和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如圖2所示（圖中方框加粗部分包含實(shí)驗(yàn)）。結(jié)合課程實(shí)際，梳理教學(xué)內(nèi)容，挖掘13個(gè)思政元素、22個(gè)工程實(shí)踐實(shí)例、16個(gè)本專業(yè)相關(guān)知識(shí)、3個(gè)跨專業(yè)相關(guān)知識(shí)，融入教學(xué)過程。部分教學(xué)內(nèi)容梳理如下。

2.2.1挖掘疊加定理的思政元素

如疊加定理及相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容的思想，針對(duì)線性電路可將復(fù)雜信號(hào)用多個(gè)簡(jiǎn)單信號(hào)的加權(quán)和表示，從而簡(jiǎn)化復(fù)雜問題的分析?？梢砸龑?dǎo)學(xué)生運(yùn)用類似的思想將生活中遇到的復(fù)雜問題分解為多個(gè)簡(jiǎn)單問題分別加以解決。這樣可以鼓勵(lì)學(xué)生建立自信，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)面對(duì)挫折并克服困難。

2.2.2挖掘一階電路全響應(yīng)的工程實(shí)踐實(shí)例

電氣設(shè)備，尤其是大容量設(shè)備，如圖3所示某型礦用隔爆兼本質(zhì)安全型變頻器，要求“斷電十五分鐘后開蓋”，是因?yàn)槠鋬?nèi)部可能存留大量的電荷，需要一段時(shí)間才能消散，與一階電路換路后，需經(jīng)一段時(shí)間才能達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)近似。另外，提醒學(xué)生在工作中要遵守規(guī)章制度，注意安全。

2.2.3挖掘網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的本專業(yè)相關(guān)知識(shí)

在電路理論中，網(wǎng)絡(luò)函數(shù)被定義為線性時(shí)不變電路在單一激勵(lì)下零狀態(tài)響應(yīng)的象函數(shù)與激勵(lì)象函數(shù)之比，反映了電路在特定激勵(lì)下的響應(yīng)。在后續(xù)課程自動(dòng)控制原理、信號(hào)分析與處理中，網(wǎng)絡(luò)函數(shù)可以用來評(píng)估控制系統(tǒng)的性能，揭示信號(hào)在傳輸過程中的衰減、延遲等特性。

2.2.4挖掘諧振的跨專業(yè)相關(guān)知識(shí)

諧振與物理學(xué)中共振表述的現(xiàn)象一致，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率和系統(tǒng)固有頻率相等時(shí)，系統(tǒng)受迫振動(dòng)的振幅最大。在通信工程領(lǐng)域，諧振電路能夠選擇性地放大或者傳輸特定頻率的信號(hào)，同時(shí)抑制其他頻率的信號(hào)。其中，收音機(jī)就是一個(gè)經(jīng)典實(shí)例，通過改變收音機(jī)的諧振頻率與某電臺(tái)頻率一致時(shí)，即可收到對(duì)應(yīng)的電臺(tái)播出的節(jié)目。

深度挖掘教學(xué)內(nèi)容中的思政元素、實(shí)踐實(shí)例、本專業(yè)相關(guān)知識(shí)、跨專業(yè)相關(guān)知識(shí)，注重教學(xué)內(nèi)容與其聯(lián)系，堅(jiān)持正確的政治方向和價(jià)值導(dǎo)向，有助于學(xué)生明確學(xué)習(xí)目的，更有針對(duì)性地進(jìn)行學(xué)習(xí)，提升學(xué)習(xí)積極性，更好地構(gòu)建所學(xué)內(nèi)容的知識(shí)體系，理解、掌握所學(xué)理論知識(shí)及其應(yīng)用，全面學(xué)習(xí)、全面發(fā)展。

2.3仿真軟件輔助，提升學(xué)習(xí)興趣，增長(zhǎng)實(shí)踐技能

引入電路仿真軟件輔助教學(xué)，制作基爾霍夫定律、疊加定理、戴維南定理、一階電路的時(shí)域分析等20多個(gè)仿真實(shí)例，對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行仿真推導(dǎo)或者驗(yàn)證，弱化公式推導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)、熟悉仿真軟件的操作和使用。

以戴維南定理仿真推導(dǎo)、驗(yàn)證為例，說明電路仿真軟件輔助教學(xué)的應(yīng)用。戴維南定理可以簡(jiǎn)單表述為：一個(gè)有源線性一端口，對(duì)外電路來說，可以等效為電壓源和電阻的串聯(lián)組合。運(yùn)用戴維南定理分析計(jì)算電路的過程較多、相對(duì)復(fù)雜，需要計(jì)算電路開路電壓、電路中有源部分置零后的等效電阻，再對(duì)組合后的等效電路進(jìn)行分析計(jì)算，學(xué)生不易理解、掌握。

利用電路仿真軟件對(duì)電路進(jìn)行仿真，如圖4所示，修改電阻R5參數(shù)，該支路電流隨之發(fā)生變化。

運(yùn)用戴維南定理分析計(jì)算電路，去掉R5支路，用萬用表測(cè)量開路電壓，如圖5所示，測(cè)得開路電壓為6V。

電路中有源部分置零后，用萬用表測(cè)量等效電阻，如圖6所示，測(cè)得等效電阻為 6Ω 。

將電路用戴維南定理進(jìn)行等效，電壓源電壓等于開路電壓6V，電阻等于等效電阻 6Ω 。最后將去掉的R5支路接回，與原電路進(jìn)行對(duì)比，如圖7所示。同時(shí)修改電阻R5、R7參數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)，支路電流相同，從而證明運(yùn)用戴維南定理可以將有源線性一端口等效為電壓源和電阻的串聯(lián)組合。

電路仿真軟件的使用有助于學(xué)生更形象地理解、掌握知識(shí)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生對(duì)電路仿真軟件的操作、使用，可以自主設(shè)計(jì)、解決電路問題，掌握實(shí)踐技能，提高解決實(shí)際問題的能力，為未來的學(xué)習(xí)和工作打下基礎(chǔ)。

2.4多元、全過程評(píng)定

通過平時(shí)作業(yè)、期中測(cè)驗(yàn)、課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)和課程結(jié)課考核等五個(gè)環(huán)節(jié)考查學(xué)生的知識(shí)掌握程度、實(shí)踐能力水平，各環(huán)節(jié)對(duì)課程教學(xué)目標(biāo)達(dá)成貢獻(xiàn)率和評(píng)定方式如表1所示。電路課程理論教學(xué)56學(xué)時(shí)，每周4學(xué)時(shí)，14周完成教學(xué)。每 2～3 周發(fā)布平時(shí)作業(yè)，期中測(cè)驗(yàn)考查學(xué)生對(duì)前一階段所學(xué)知識(shí)的掌握情況；隨堂測(cè)驗(yàn)實(shí)時(shí)考查學(xué)生對(duì)本節(jié)所學(xué)知識(shí)的掌握情況；實(shí)驗(yàn)教學(xué)8學(xué)時(shí)，4個(gè)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)，全方面考查學(xué)生知識(shí)應(yīng)用能力、實(shí)驗(yàn)操作能力等；課程結(jié)課考核考查學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握程度和運(yùn)用能力，形成多元、全過程課程評(píng)定模式。

3教學(xué)改革效果評(píng)價(jià)

按照以上教學(xué)改革思路，2023年秋季學(xué)期，兩位教師對(duì)2022級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)本科生開展電路課程教學(xué)。課程結(jié)束前，采用匿名的方式向197名學(xué)生發(fā)放課程滿意度調(diào)查問卷，收回有效問卷167份。調(diào)查結(jié)果顯示，107名學(xué)生 （64.07% ）對(duì)教師的專業(yè)水平、教學(xué)方式非常滿意，51名學(xué)生（ 30.54% ）對(duì)教師的專業(yè)水平、教學(xué)方式滿意；85名學(xué)生（ 50.90% ）認(rèn)為教學(xué)內(nèi)容安排非常合理，69名學(xué)生（41. 32% ）認(rèn)為教學(xué)內(nèi)容安排合理。

學(xué)期結(jié)束前，校教學(xué)質(zhì)量評(píng)估建設(shè)部向?qū)W生、同行教師開展教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，182名學(xué)生給兩位教師執(zhí)教課程評(píng)分的平均得分為91.10分，高于全系課程得分（88.32分），稍低于全校課程得分（91.27分）；同行教師評(píng)價(jià)共23次，給出兩位教師執(zhí)教課程評(píng)分的平均得分為87.50分，高于全系課程得分（87.05分），接近全校課程得分（88.86分）。

4結(jié)束語

圍繞電路基本概念、基本原理、分析方法等主要教學(xué)內(nèi)容，基于問題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)設(shè)計(jì)思路，以“問、解、歸、擴(kuò)、練”為主要教學(xué)環(huán)節(jié)組織實(shí)施教學(xué)；對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重組，弱化公式推導(dǎo)，與思政元素、工程實(shí)踐案例、本專業(yè)相關(guān)知識(shí)等聯(lián)系；引入電路仿真軟件，對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行仿真推導(dǎo)或者驗(yàn)證，旨在引導(dǎo)學(xué)生筑牢電路分析理論基礎(chǔ)，形成電路分析思維意識(shí)，提高電路分析計(jì)算能力，提升綜合素質(zhì)。

在未來的工作中希望能通過調(diào)整課程內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)、更新教學(xué)方法與手段、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)、建立有效的評(píng)價(jià)體系以及注重課程與行業(yè)的對(duì)接等措施，有效地推進(jìn)電路課程教學(xué)改革與實(shí)踐，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，以培養(yǎng)出更多具有創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的優(yōu)秀人才。

5 參考文獻(xiàn)

[1］國務(wù)院關(guān)于印發(fā)國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃的通知[A/OL].（2017-01-19）[2024-10-23].https：//www.gov.cn/zhengce/content/2017-01/19/content_5161341.htm.

[2]石昊，王棟，余劍，等．基于項(xiàng)目的自主探究式教學(xué)模式研究與實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2023，45（6）：218-223.

[3]余群，李麗．《電路》課堂教學(xué)方法的整合與創(chuàng)新［J].輕工科技，2019，35（4）：187-189.

[4］張曉明，張自雷，楊培宏，等．基于OBE理念的高校人才培養(yǎng)模式改革研究［J].成才之路，2024（1）：5-8.