创新创业背景下的电路分析基础课程教学方法研究

2022-11-03王怡影金吕峰范程华蒋先伟宛玲玉

现代信息科技 2022年17期

王怡影，金吕峰，范程华，蒋先伟，宛玲玉

（合肥师范学院电子信息系统仿真设计安徽省重点实验室，安徽合肥 230601）

0 引言

随着教学形式的发展，教学内容在不断丰富，对教学手段、实验操作技能的要求也越来越高。从目前来说，电路分析基础课程在这些方面，都难以全面地体现与创新创业人才培养相关的教学改革和成果。为了培养学生的创新意识，提高学生的动手能力，在本课程和实验教学中实施改革创新研究是十分必要的。根据电路分析课程的特点，将初步创建“专业教育+创新创业培养”的教学模式，开展面向创新创业人才培养的电路分析课程的教学改革研究。

本课程与实际工程紧密相连，其中包括实际电路模型的设计与分析。通过本课程的学习，学生进一步掌握电路分析的基本概念、基本原理和基本方法，提高学生的实验技能和动手能力。

1 改革措施

1.1 教学理念导向上培养学生的科学精神和创新思维

电路分析基础教学不是独立的过程，也不能在真空中进行，要主动创新、适应高等教育改革。在教学过程中，要善于发现学生的好奇心和求知欲，培养学生独立思考的能力，引导学生自主学习，拓展学生的知识面，激发学生的创新思维。不仅仅是让学生学习到知识，还要让学生掌握获取新知识的方法，学会寻找解决问题的途径。

面向人才培养，电路分析基础课程可一定程度地突出创新性、应用型、服务化，而不仅仅是纸上谈兵。比如，在具体教学内容方面，可以突出创新精神和创业意识的价值导向和思想；在综合运用方面，可以服务大学生的创新创业能力进步的实际提高、服务地方经济文化建设的创新发展。

1.2 加大教学改革力度构建与时俱进的课程体系

电路分析基础课程的理论性较强，概念较抽象，电路元件的连接方式变化多样，可以构成不同的电路，有一定的学习难度。面向创新创业人才培养，在完成教学目标的前提下，内容体系上，更加突出培养大学生的创新精神和创业意识。在教学内容中导入实际应用，可以增强电路分析基础课程教学内容与后续内容的衔接以及职业能力的培养，如图1所示。

图1 教学内容与职业能力培养

1.3 探索适应时代及科学技术发展的教学内容与方法

面向创新型人才的培养，“填鸭式”的教学方法早就不能满足现代教学的需求，应该积极地找寻以学员为主体的现代教学方法。现有的引导教学式、案例分析式、小组讨论式、翻转课堂等教学法，必须与课堂教学内容有效结合，根据授课内容和学员的具体情况选择最优的教学方法。充分激发学生创新性思维，引导学生从不同的角度获取知识。

“引导教学式”是一种重要的教学方法，指学生在教师的鼓励下，积极探索需要学习的问题，找出解决问题的方法和策略的过程。学生需要借助教材，根据教师给出的问题，从书本中找到具体的内容来解答，通过自学的方式找到解决问题所需要掌握的新知识、技能和行为方式，建立起理论与实践的对应关系，在更高的程度上实现理论与实践的统一。

“案例分析式”是给出具体问题，引导学生在具体的场景下思考讨论。这种方式的宗旨不是直接地展示最终结论，而是让学生对具体例子进行分析，在思考过程中激发学生的创造思维。学生和老师在案例教学课堂都是参与者，不仅可以让学生在老师的引导下解决问题，还可以培养创造性思维，提高解决问题的能力。同时，在这期间让老师更清晰地了解学生的解题思路，便于改进教学方式。

“小组讨论式”采用分组工作的方式，让学生可以一起配合完成课程任务。通过学生间和师生间的相互探讨碰撞出创新思维的火花，注重学生独立思维、自主学习与合作探究等能力培养。

“翻转课堂教学法”利用多媒体技术，将多元化、个性化的特征呈现出来，可以更大地体现自由协作的理念，能够让课上活动和课下活动互相转换。其教学模型由四方面构成，包括经验融入、概念深化、意义建构和探讨应用。

在深化高等学校创新创业教育改革的进程中，肯定会有教学方式方法的改进，期间会有更灵活、更有效的教学方式方法的产生和运用。那么，就不能因循守旧、跟不上节奏。事实上，面向创新创业人才培养，电路分析基础完全可以在理论课与实践课、线上与线下、自主学习与统一教学的协调等方面进行创新。

1.4 引入多种教学手段提升教学质量

随着网络技术的发展，信息技术在改善课堂教学环境，提高教学质量上起着重要作用。在课堂授课过程中，可以适当地利用计算机辅助分析。比如在分析电阻电路中，在观察简单电路后直接列出电路方程并求解出变量；这种方法对于复杂的网络就显得比较困难，此时学生可以借助计算机辅助分析，通过计算机编写电路分析程序，完成电路的绘图和分析，在这个过程中，使学生能够熟练地掌握计算机操作，提高动手能力。根据深化创新创业教育改革与面向创新创业人才培养的需要，可利用多种教学手段，更加突出创新精神、创业意识、创新创业能力观念和创新创业品质，而不是一味地固守呆板。同时，还应该更新教学内容，开展教学研究，及时更新学科前沿信息，制定更合适的教学计划。开发优质的教学视频案例，通过微格教学视频遴选优质典型的教学技能案例视频，作为教学材料。

1.5 加强教学实践

“电路分析基础”虽然是一门技术基础课，但与实际工程密切相关，如电路的串并联谐振问题、电力系统中功率因数的提高、三相负载不对称对电路造成的影响等，因此在教学过程中，注重理论与实际相结合，在实验内容的选取上注意与工程实践相结合，加大设计性、综合性实验的比例，使学生对电路理论的认识更加深入，提升了学生的动手能力，增强了学生的工程实践意识，并鼓励学生根据自己已有的知识、兴趣设计实验项目，为培养高素质人才探索一条新路。引导学生积极参与各类学科竞赛，以工程训练综合能力竞赛为载体，推动项目式教学，在解决问题的过程中，提高学生的工程综合能力和创新能力；在指导学生期间，教师能够及时帮助学生分析遇到的难题，激发学生的创新思维，以学生为主体，采用引导的方式，让学生大胆尝试新的方法；在比赛期间，与其他高校教师积极交流，学习他们好的经验与做法，并用于我校学生指导和竞赛中。

建设面向本科生的开放科研平台，在科学的管理制度约束下，吸引相关学科的本科生进入科研平台开展实践创新、科研创新工作，利用科研平台现有的设备资源、师资资源，学习相关学科的实验技能，独立开展科研实验，培养学生的创新意识。

1.6 建立教学评价体系

学生评价体系是高校教育活动中一个不可或缺的部分，对教师课堂教学有一定的导向作用。传统的考核还不够完善，如何建立公平、公正、有差异的评价机制，并且能够客观公正地评价学生的学习能力，需要制定一个合理的教学评价体系。

2 以叠加定理为例

在电路理论课教学中，教师要利用课堂教学，使学生掌握叠加定理的基本知识，会把电路分割成独立电源作用的电路，求出支路电压或者电流再叠加。叠加定理很好地降低了电路的难度。同时，利用实验教学，让同学动手完成电路的连接，再完成电路的测量，进而和理论值进行比较。

在课前通过长江雨课堂发布叠加定理的例题，观看叠加定理的实验教学视频，让学生巩固叠加定理的用法。通过观看教学视频，让学生熟悉实验设备，了解接线的过程，并在视频中讲解一些实验注意事项，这样有利于提高学生的自主学习能力，同时不同程度的学生可以根据自己的需求观看视频。

在例题中，两路稳压源的输出分别是12 V 和6 V，将它们分别接入到电路中，通过测量得出U1 单独作用时的支路电流和支路电压，U2 单独作用时的支路电流和支路电压，在和U1、U2 共同作用时的支路电流和支路电压相比较，可以得出U1、U2 共同作用时的支路电流和支路电压基本等于U1 单独作用和U2 单独作用的支路电流和支路电压的叠加。电路图如图2所示。

图2 电路图

引导学生利用计算机软件对电路进行计算和仿真分析，使得难点内容得以快速解决。本文利用Multisim 软件完成电路的仿真，进一步提升学生的动手能力，对结果进行验证。图3为U1、U2 共同作用时的仿真图，图4为U1、U2 共同作用时的计算结果，图5为U1 单独作用时的仿真图，图6为U1 单独作用时的计算结果，图7为U2 单独作用时的仿真图，图8为U2 单独作用时的计算结果。