電路課程創(chuàng)新教育思路
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摘要:針對(duì)電路課程理論概念多、內(nèi)容抽象的特點(diǎn)，把創(chuàng)新教育引入到電路課程和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中。本文從教學(xué)方法創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新及建立科技創(chuàng)新基地等方面進(jìn)行探討，創(chuàng)新教學(xué)改革的實(shí)施有效的改善了教學(xué)效果，增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神。
關(guān)鍵詞:創(chuàng)新教育;電路課程;教學(xué)改革;實(shí)驗(yàn)教學(xué)
電路課程作為電氣工程、自動(dòng)化、電子信息類學(xué)生必修的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)生學(xué)習(xí)其他專業(yè)課程及從事后繼硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，在本科階段的整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中起著重要的作用。在當(dāng)前面向“如何培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力、綜合素質(zhì)高的大學(xué)生”的問題下，不僅要讓學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握電路的基本知識(shí)和基本技能，更要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。因此，在電路課程和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入創(chuàng)新教育是非常必要的，近年來，筆者對(duì)電路課程和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行了積極的探索，提出了一些創(chuàng)新性教學(xué)法，現(xiàn)分析如下。
1教學(xué)方法創(chuàng)新
1．1引導(dǎo)式教學(xué)
俗話說“授人以魚，不如授人以漁”，按照將教學(xué)理論知識(shí)和創(chuàng)新素質(zhì)教育相結(jié)合，既授之以魚、又授之以漁的教學(xué)理念，在課堂教學(xué)中教師要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的“引導(dǎo)”。學(xué)生是否參與，是否按照老師的引導(dǎo)去思索，直接關(guān)系著學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)掌握的牢固程度。平鋪直敘的講解使學(xué)生容易走神、睡覺，更談不上創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。所以教師可采用引導(dǎo)加提問的方式，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與相關(guān)問題的討論。提問的方式包括:“怎么去提問”、“提出什么樣的問題”、“什么時(shí)間去提問”等等。教師針對(duì)授課內(nèi)容，事先精心設(shè)計(jì)好問題，學(xué)生也可以提出具有普遍代表性的問題，而這些問題需要在課堂上統(tǒng)一解決。通過教師和學(xué)生之間靈活多樣的提問，從而建立起“基于問題的教學(xué)與學(xué)習(xí)”。教師圍繞學(xué)生共同感興趣的問題，將教學(xué)內(nèi)容有序地組織起來，讓學(xué)生理解到知識(shí)點(diǎn)的連接不是毫無關(guān)系的，而是相互關(guān)聯(lián)的，直接引導(dǎo)他們形成分析問題的策略和解決問題能力。在講解電容和電感元件時(shí)，這兩個(gè)元件兩端的電壓電流相位超前滯后關(guān)系是非常容易弄混淆的，此時(shí)，引入單詞“CIVIL”，漢語意思是“公民的、市民的”，此時(shí)提問“單詞CIVIL和電路里面講的電感電容之間的相位超前滯后關(guān)系能產(chǎn)生什么樣的聯(lián)系”。讓學(xué)生自己思考，學(xué)生們很容易看出來，“C”代表電容，“I”代表電流，“V”代表電壓，“L”代表電感，從單詞“CIVIL”本身的組合順序來看，“C”后面緊接著“I”和“V”，并且“I”在“V”的前面，說明了什么;“L”前面是“V”和“I”，并且“V”在“I”的前面，又說明了什么。通過這些引導(dǎo)和提問，學(xué)生們最后一定能清楚的知道，對(duì)電容來說，電流相位超前電壓相位90度，而對(duì)電感來說，電壓相位超前電流相位90度。這樣，對(duì)過一個(gè)單詞“CIVIL”，把電路課程里面非常重要的一種物理現(xiàn)象記憶了。
1．2歸納比較教學(xué)
歸納總結(jié)是創(chuàng)新能力的一部分，只有善于歸納總結(jié)，才能從已有的理論知識(shí)中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。針對(duì)電路課程理論概念和分析方法多的特點(diǎn)，在教學(xué)中采用歸納比較法，使學(xué)生很容易理清每一章的重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容及整個(gè)電路課程的系統(tǒng)脈絡(luò)。在講回路電流法時(shí)，將回路電流方程歸納總結(jié)為:本回路電流乘以自阻，加上相鄰回路乘以互阻，等于回路電壓源的代數(shù)和。而再學(xué)習(xí)結(jié)點(diǎn)電壓法時(shí)，采用比較的方法，讓學(xué)生明白幾組對(duì)偶關(guān)系，“回路”和“結(jié)點(diǎn)”、“電壓”和“電流”、“電阻”和“電導(dǎo)”、“電壓源”和“電流源”分別對(duì)應(yīng)。通過這種對(duì)應(yīng)關(guān)系，學(xué)生很容易推導(dǎo)出結(jié)點(diǎn)電壓方程為:本結(jié)點(diǎn)電壓乘以自電導(dǎo)，加上相鄰結(jié)點(diǎn)乘以互導(dǎo)，等于流入或流出結(jié)點(diǎn)電流源的代數(shù)和。通過這樣的歸納和比較，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不僅增加，同時(shí)掌握電路里面兩個(gè)非常重要的電路分析方法。
1．3案例式教學(xué)
借鑒國外的一些教學(xué)方法，在介紹重要的理論或難理解的知識(shí)點(diǎn)前，通過一個(gè)實(shí)際電路或工程問題來引入，這樣不僅使教學(xué)過程生動(dòng)、教學(xué)內(nèi)容飽滿，而且會(huì)讓學(xué)生感受到學(xué)習(xí)電路課程的價(jià)值和意義，并建立工程實(shí)踐意識(shí)，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考實(shí)際電路問題的能力，為其設(shè)計(jì)硬件電路打下基礎(chǔ)。在講授串聯(lián)諧振時(shí)，拿來收音機(jī)，并且打開外殼，分析收音機(jī)的典型電路，把輸入端電路等效為電阻、電感和可變電容的串聯(lián)形式。當(dāng)我們?cè)谟⒄Z考試收聽聽力時(shí)，要把頻率調(diào)節(jié)在81－86MHz，通過調(diào)諧電容，使電容和電感正好在此頻率處諧振。通過此例讓學(xué)生清晰地認(rèn)識(shí)到串聯(lián)諧振理論在收音機(jī)電路中的應(yīng)用，從而增強(qiáng)了課堂的趣味性。在講授三相不對(duì)稱電路時(shí)，結(jié)合教學(xué)樓多媒體教室中的照明電路來說明中性線的作用和保險(xiǎn)絲應(yīng)安裝的位置。在講解電容元件時(shí)，拿來計(jì)算機(jī)主板，找到鋁電容和鉭電容，并講解這些電容主要起到穩(wěn)壓、濾波以及保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用。在講解正弦穩(wěn)態(tài)電路時(shí)，拿來手機(jī)充電器，引入變壓器、電感、電容，二極管等將交流電變換為直流電的例子。通過這些實(shí)際例子的講解，使學(xué)生對(duì)實(shí)際電路有深刻的印象，更容易接受新知識(shí)、掌握新理論，為創(chuàng)新思維打下基礎(chǔ)。
2實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新
創(chuàng)新能力是和實(shí)驗(yàn)分不開的，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是掌握科學(xué)研究技能、培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以教師講授和演示為主，學(xué)生通常會(huì)不假思索地重復(fù)操作過程。部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中不愛思考，為了應(yīng)付老師而做實(shí)驗(yàn)，面對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)儀器出現(xiàn)報(bào)警聲音、實(shí)驗(yàn)原件損壞等各種疑難問題不知所措，甚至對(duì)所測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)正確與否不能做出判斷和分析。鑒于以上原因，我們對(duì)電路的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行有效的改革。主要包括:①優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，除了驗(yàn)證性和綜合性實(shí)驗(yàn)外，增加創(chuàng)新設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，如:設(shè)計(jì)最大功率傳輸定理、運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)等，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并按照步驟獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)過程，最后分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果;②教師對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題和故障，采用引導(dǎo)和啟發(fā)方式讓學(xué)生自己解決問題;③開放性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室向?qū)W生開放，創(chuàng)造了一個(gè)讓學(xué)生提出問題、發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的外部環(huán)境，學(xué)生的學(xué)習(xí)不再受教材、教師等因素的限制，學(xué)生的個(gè)性能夠得到充分發(fā)展，使學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神能夠得到培養(yǎng);④學(xué)生除了在實(shí)驗(yàn)室動(dòng)手操作以外，加入計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，將一些抽象的電路理論、復(fù)雜的電路信號(hào)變化過程和運(yùn)動(dòng)形式，以內(nèi)容生動(dòng)、形象逼真的信息展現(xiàn)在學(xué)生面前，既驗(yàn)證了電路理論的正確性，又使抽象的理論變得具體而形象。引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)MATLAB軟件，可以利用其強(qiáng)大的計(jì)算能力來求解較復(fù)雜的電路問題。比如，在分析二階電路時(shí)，通過改變RLC串聯(lián)中電阻的阻值，可以讓學(xué)生看到二階電路的幾種過渡過程，同時(shí)也提高了他們的學(xué)習(xí)興趣。以上實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革極大的提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和獨(dú)立思考能力，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新熱情。
3建立創(chuàng)新基地
為了開發(fā)學(xué)生的第二課堂，建立了學(xué)生科技創(chuàng)新基地。創(chuàng)新基地能逐漸發(fā)展成一個(gè)以學(xué)生為主體的科技產(chǎn)業(yè)孵化中心，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)發(fā)揮著及其重要的作用。在理論和實(shí)踐教學(xué)過程中，讓學(xué)生明白增強(qiáng)動(dòng)手能力及科技制作的重要性，并為學(xué)生講解Multi-sim電路仿真軟件、Matlab輔助分析軟件，使他們積極投身于學(xué)校、院系的科技制作活動(dòng)中。學(xué)生每年春季為全校師生義務(wù)維修電器，深得師生好評(píng)。所教過的部分學(xué)生已經(jīng)成為科技制作活動(dòng)的重要力量，他們暑假和寒假一直堅(jiān)持在校參加各種科技制作活動(dòng)、參加全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽，綜合能力大大得到提高，這為他們的就業(yè)打下了良好的基礎(chǔ)。總之，教師不僅要傳道、授業(yè)、解惑，更應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。本文對(duì)當(dāng)前電路課程和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行了探討，并提出了自己的一些創(chuàng)新方法，這些方法初見成效。但是，我們應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到，許多問題不是一朝一夕能解決的，只有經(jīng)過長(zhǎng)期的實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)的積累，才能為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)自由學(xué)習(xí)、激發(fā)創(chuàng)新靈感的新天地。
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作者：劉曉芳 賀偉 單位：河南城建學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院
