電路課程創(chuàng)新教育思路
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摘要:針對電路課程理論概念多、內(nèi)容抽象的特點，把創(chuàng)新教育引入到電路課程和實驗教學(xué)改革中。本文從教學(xué)方法創(chuàng)新、實驗教學(xué)創(chuàng)新及建立科技創(chuàng)新基地等方面進行探討，創(chuàng)新教學(xué)改革的實施有效的改善了教學(xué)效果，增強了學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新精神。
關(guān)鍵詞:創(chuàng)新教育;電路課程;教學(xué)改革;實驗教學(xué)
電路課程作為電氣工程、自動化、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)計的基礎(chǔ)，在本科階段的整個教學(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和基本技能，更要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。因此，在電路課程和實驗教學(xué)中引入創(chuàng)新教育是非常必要的，近年來，筆者對電路課程和實驗教學(xué)改革進行了積極的探索，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)中教師要加強對學(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)生對所學(xué)知識掌握的牢固程度。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”、“什么時間去提問”等等。教師針對授課內(nèi)容，事先精心設(shè)計好問題，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)生理解到知識點的連接不是毫無關(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，這兩個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，引入單詞“CIVIL”，漢語意思是“公民的、市民的”，此時提問“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，對電容來說，電流相位超前電壓相位90度，而對電感來說，電壓相位超前電流相位90度。這樣，對過一個單詞“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中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。針對電路課程理論概念和分析方法多的特點，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難點內(nèi)容及整個電路課程的系統(tǒng)脈絡(luò)。在講回路電流法時，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)點電壓法時，采用比較的方法，讓學(xué)生明白幾組對偶關(guān)系，“回路”和“結(jié)點”、“電壓”和“電流”、“電阻”和“電導(dǎo)”、“電壓源”和“電流源”分別對應(yīng)。通過這種對應(yīng)關(guān)系，學(xué)生很容易推導(dǎo)出結(jié)點電壓方程為:本結(jié)點電壓乘以自電導(dǎo)，加上相鄰結(jié)點乘以互導(dǎo)，等于流入或流出結(jié)點電流源的代數(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，同時掌握電路里面兩個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點前，通過一個實際電路或工程問題來引入，這樣不僅使教學(xué)過程生動、教學(xué)內(nèi)容飽滿，而且會讓學(xué)生感受到學(xué)習(xí)電路課程的價值和意義，并建立工程實踐意識，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生獨立思考實際電路問題的能力，為其設(shè)計硬件電路打下基礎(chǔ)。在講授串聯(lián)諧振時，拿來收音機，并且打開外殼，分析收音機的典型電路，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)我們在英語考試收聽聽力時，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)生清晰地認識到串聯(lián)諧振理論在收音機電路中的應(yīng)用，從而增強了課堂的趣味性。在講授三相不對稱電路時，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絲應(yīng)安裝的位置。在講解電容元件時，拿來計算機主板，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，拿來手機充電器，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。通過這些實際例子的講解，使學(xué)生對實際電路有深刻的印象，更容易接受新知識、掌握新理論，為創(chuàng)新思維打下基礎(chǔ)。
2實驗教學(xué)創(chuàng)新
創(chuàng)新能力是和實驗分不開的，實驗教學(xué)是掌握科學(xué)研究技能、培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)實驗教學(xué)以教師講授和演示為主，學(xué)生通常會不假思索地重復(fù)操作過程。部分學(xué)生在實驗過程中不愛思考，為了應(yīng)付老師而做實驗，面對實驗過程中出現(xiàn)的實驗儀器出現(xiàn)報警聲音、實驗原件損壞等各種疑難問題不知所措，甚至對所測實驗數(shù)據(jù)正確與否不能做出判斷和分析。鑒于以上原因，我們對電路的實驗教學(xué)進行有效的改革。主要包括:①優(yōu)化實驗內(nèi)容，除了驗證性和綜合性實驗外，增加創(chuàng)新設(shè)計性實驗，如:設(shè)計最大功率傳輸定理、運算放大器的放大倍數(shù)等，讓學(xué)生自己設(shè)計實驗內(nèi)容，并按照步驟獨立完成實驗過程，最后分析實驗結(jié)果;②教師對學(xué)生實驗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開放性實驗，實驗室向?qū)W生開放，創(chuàng)造了一個讓學(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)生的個性能夠得到充分發(fā)展，使學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神能夠得到培養(yǎng);④學(xué)生除了在實驗室動手操作以外，加入計算機仿真實驗，將一些抽象的電路理論、復(fù)雜的電路信號變化過程和運動形式，以內(nèi)容生動、形象逼真的信息展現(xiàn)在學(xué)生面前，既驗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，可以利用其強大的計算能力來求解較復(fù)雜的電路問題。比如，在分析二階電路時，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，同時也提高了他們的學(xué)習(xí)興趣。以上實驗教學(xué)改革極大的提高了學(xué)生的動手能力和獨立思考能力，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)展成一個以學(xué)生為主體的科技產(chǎn)業(yè)孵化中心，對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)發(fā)揮著及其重要的作用。在理論和實踐教學(xué)過程中，讓學(xué)生明白增強動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。所教過的部分學(xué)生已經(jīng)成為科技制作活動的重要力量，他們暑假和寒假一直堅持在校參加各種科技制作活動、參加全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽，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)?？傊處煵粌H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。本文對當(dāng)前電路課程和實驗教學(xué)改革進行了探討，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)該清醒地認識到，許多問題不是一朝一夕能解決的，只有經(jīng)過長期的實踐和經(jīng)驗的積累，才能為學(xué)生創(chuàng)造一個自由學(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
