“電路”實驗教學改革與實踐

劉松齡?覃亮

摘要：“電路”實驗是電路課程教學過程必不可少的環節，同時也是電子技術實驗、課程設計、畢業設計等實踐性教學環節的基礎課程。傳統教學普遍存在重理論輕實踐的觀點，顯然不符合新形勢下對人才培養的要求，對實驗教學的改革勢在必行。文章提出了“電路”實驗在現代實驗教學理念下的改革措施，通過實踐取得了良好的效果。

關鍵詞：實踐教學；教學改革；分層次教學；創新能力

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）36-0170-02

在歐美等發達國家，理論與實踐教學的學時比一般為1：2或1：3，遠高于國內大部分理工科高校。長期以來，國內理工類高校實驗占教學之比重較低，普遍存在重理論輕實踐的傾向，這樣不利于人才的培養。教育部和財政部等單位于2012年2月發布了《關于進一步加強高校實踐育人工作的若干意見》，[1]文中針對加強實踐教學提出了明確的要求和具體的措施。其中第5條指出：深化實踐教學方法改革，加強實踐教學方法是專業建設的重要內容。因此，需要從學生能力培養著手，對過去單一的實驗教學模式包括實驗內容、方法和形式等方面做進一步的探討和改革。

一、實驗教學內容的調整

“電路”課程高等工科院校是電子信息類專業的一門非常重要的專業基礎課。我校電子信息工程學院12版教學大綱規定，電氣類專業的“電路”理論課程在大一的下學期開設，教學共計劃84學時，其中理論課時占64個，實驗課時占12個，共安排6次。實驗涉及到的課程主要內容有：電路的基本概念與基本定律、電阻元件的VCR，電源的等效變換、線性電路的基本分析方法、基本定理、含有理想運放的電路分析、一階電路的時域分析、二階電路的時域分析、正弦穩態電路的分析等。

針對新形勢下對人才培養的要求，“電路”課程的實踐教學改革應該采取對不同教學對象因材施教、人盡其才的分層次教學方法，實踐環節的內容和形式應多樣化。作為民族院校，生源的差異性較大，對基礎較差的學生要求完成必做的驗證性實驗；對基礎較好的學生除完成基本要求之外，還要完成綜合性實驗；對動手能力強和創新意識強的學生，可分成興趣小組，完成設計性和自定項目的實驗。分層次的實驗教學可以充分調動不同層次學生學習的積極性，充分發揮其主觀能動性，為社會的發展培養和提供各種急需的復合型人才。[2]

在“電路”實驗內容的調整上，將原來只要求做驗證性實驗改為計算機仿真實驗和硬件實驗兩大部分，其中硬件實驗又劃分為驗證性、綜合提高性和設計性三個層次。

將計算機仿真技術引入“電路”實驗，[3-4]采用EWB計算機軟件進行仿真實驗，可以實現驗證性、測試性、設計性、糾錯性和創新性等不同形式的針對性訓練，有效地培養學生運用計算機提高分析、應用和創新能力。而且，對復雜的實驗過程在計算機仿真過程中會更便捷高效，可保證一些高壓強電實驗的安全性。安排的相關實驗內容包括電路的直流分析、一階RC電路的瞬時響應、二階RLC串聯電路的瞬時響應、電路的交流分析等。計算機仿真實驗安排兩次實驗，實驗內容在以上指定實驗中選做。

實驗硬件化三個層次的教學內容安排如下：

1.驗證性實驗

驗證性實驗也是基本實驗，教學計劃改革后保留少量的2-3個驗證性的實驗，要求所有的學生一人一組獨立完成。驗證性實驗的部分實驗電路已模塊化，在電路板上連接好；另外的一部分實驗電路要求學生根據實驗要求，自己用給定的元器件在面包板上搭建實驗電路。鑒于學生剛接觸電路實驗，驗證性實驗要求學生在完成指定實驗內容的同時，熟悉各種常規電子儀器儀表的使用，掌握對電路中關鍵物理量的測量方法，掌握常用元器件的識別方法，以及掌握搭建電路的基本技能，學會對實驗數據的分析和處理方法，旨在培養學生實事求是的良好的工作態度和腳踏實地的科學作風。

實驗內容包括：電阻元件伏安關系的測試、受控源特性的測試、疊加定理的驗證、直流電路中戴維寧等效和諾頓等效、交流等效參數的測量等。

2.綜合提高性實驗

綜合提高性實驗的目的是一方面要求學生能合理地選擇和使用元器件，另一方面培養學生扎實的基本功和嚴謹的工作作風，提高分析問題和解決問題的能力，以及撰寫小論文的能力，使一部分學生能夠脫穎而出。學生按照老師提出實驗任務和設計要求，設計好實驗電路、寫出實驗步驟、并估算各元件參數。實驗可讓不同層次的學生進行組合，不再局限于一人一組，安排1-2個實驗內容。內容包括：電阻網絡分壓電路設計、動態調諧電路的設計、運算放大器與有源器件、最大功率傳輸和匹配網絡的設計等。

3.設計性實驗

設計性實驗主要著重培養學生的靈活運用理論知識的想象力和創新能力，為社會的發展輸送高素質的專業人才。設計性實驗對學生提出了更高的要求，不再要求所有學生參加，將有選擇性地挑選有基礎扎實、能力強、有潛力和精力的學生參加，將他們分成興趣小組，由指導教師專門指導其完成設計性和自定項目實驗。通過設計性實驗可以進一步挑選，讓其中能力強的學生進入學院創新團隊，重點培養他們參加全國各類電子設計制作競賽，以獲得更多的成長機會。設計性實驗的內容包括：非正弦周期信號與選頻濾波電路的研究、波形產生和波形變換器的設計、直流穩壓源和恒流源的設計等。

在時間上，實驗室在一定條件下對學生開放；在內容上，除必做實驗外，還安排有選作實驗和采用現場指導、網絡答疑等多種指導方式；充分利用視頻、實物模型和演示等內容豐富、形式多樣的教學手段。對不同程度學生實行因材施教。

二、硬件實驗平臺的改造

我?！半娐贰痹囼灲虒W改造前主要是依托計算與試驗中心的電工實驗室來完成的。該實驗室使用的KHDG-1電工試驗平臺由于存在使用年限長，設備老化嚴重，維護維修不方便，實驗電路已模塊化固定，只能完成驗證性實驗，無法進行綜合設計型的試驗，根本不能滿足新形勢下我院“電路”課程教學改革和實踐教學的要求，以及由此課程展開的培養學生實踐技能和創新活動能力的需要。由此進行了實驗平臺的改造，自制了試驗箱，改造后的實驗平臺的功能主要表現在：

針對驗證性實驗，將實驗中的驗證性實驗電路模塊化；針對綜合提高性和設計性實驗，可以在實驗平臺上自由搭建實驗電路。

引入該電路實驗平臺后，使得“電路”實踐教學具有以下幾個特點：

新的實踐教學平臺的設計制作和實驗內容的調整，以及配套實驗教材的編寫。給任課老師一個提高理論教學與實踐能力的機會，尤其是對年輕教師，由此得到了鍛煉，從而促進了教學改革，使教學質量真正得到了提高。

新的實驗平臺的實施與使用，使學生盡快接觸到實際的電路元器件，熟練掌握元器件的識別與合理選擇及其正確使用，以及熟練掌握搭建電路的技能，在教學上可以靈活設置實驗教學內容。

通過實驗教學改革，提高了實驗平臺的實用性。靈活多樣的實驗內容，真正的使學生通過本課程和實踐環節的訓練后，具備從事電路設計的基本技能和實踐能力。

為創新性活動提供了一個良好的條件。實驗不再局限于課本上的理論知識的驗證，綜合性實驗和設計性實驗培養了學生靈活運用理論知識的應用能力，為學生提早進入各種課外科技活動、各類電子設計競賽等活動提供了良好的條件。

實現了資源共享和優化。新的實踐教學平臺的研制及使用，不僅降低了試驗教學的成本，而且改造后的實驗平臺也適用于其他專業相關學院如生醫學院、計算機學院等同類課程的試驗。

三、實驗教學改革后的效果

改造后的實驗平臺經過兩年多的實踐，表現出良好的教學效果，主要體現在以下方面：

1.規范和完善了教學體系和教材建設

根據新的教學大綱重新編寫了實驗教材， 增加了提高性、綜合設計性的實驗內容，符合了不同層次的教學對象，給學生個性的發展提供了空間和自由，調動了學生的積極性和主動性。

2.獨立性、自信心和學習積極性得到了鍛煉和提高

改造后的實驗平臺性價比高，可操作性強，可實現一人一組，真正使每個學生主動參與到實驗中去，切切實實的通過實驗達到提高，學生普遍反映效果好?；緦嶒灥耐瓿尚Ч浅：?，大部分學生的自信心得到了很大的提升，所有學生的積極性都有明顯的改變。

3.提高了理論知識的靈活應用能力

由改造后的實驗平臺來實行分層次教學，最大限度提高了對理論知識的掌握和實踐的能力，使學生能真正透徹理解電路的基本概念并牢固記憶，切實掌握實驗的基本技能和基本方法，并將課本知識靈活的運用到實際問題中，提高了分析問題和解決問題的能力。

4.創新能力提高

綜合提高性實驗和設計性實驗教學的實施，充分發展學生學習興趣和個人專長，提高了靈活掌握和運用理論知識的能力，培養和提高了學生的創新意識和能力。

5.利用計算機仿真技術提高設計能力

將 EWB計算機仿真技術引入電路實驗，學生在仿真時可以放心大膽地連接電路，大大地激發了學生的創新意識和能力，教師著重引導學生對一個實驗嘗試多種電路，比較優缺點，選擇合適的方案，比較仿真軟件的分析方法、測量方法與硬件電路的異同以及測量結果的差異，引導學生去發現問題。

四、結束語

通過對我院電氣類12級學生使用新實驗平臺的實踐教學情況來看，實踐教學質量較之以前有了很大的提高。在學生實踐能力、思維判斷能力和創新能力的培養等方面都取得了明顯的效果，近年來我院學生在全國各級電子競賽中取得了包括全國一等獎的良好成績。只有積極不斷探索新形勢下的實踐教學規律，勇于實踐，才能培養出適應社會發展的人才。

參考文獻：

[1]《實驗室研究與探索》編輯部.教育部等部門關于進一步加強高校實踐育人工作的若干意見（摘錄）[J].實驗室研究與探索，2012，（6）.

[2]張蛟龍，張偉，韓素敏.工程背景下電路教學中創新思維培養[J].

中國電力教育，2012，（22）：49-50.

[3]金波.電路分析實驗教程[M].西安：西安電子科技大學出版社，

2008.

[4]姚纓英.電路實驗教程[M].北京：高等教育出版社，2006.

（責任編輯：劉翠枝）