基于专业培养的电路原理教学内容与方法探索

摘要：电路原理是电气专业一门重要的专业基础课程，本文就电路原理课程中的不足展开分析，在知识内容、专业应用、教学手段以及实验开发等方面进行探索，以期深化学生的专业理论知识、应用能力、创新能力和专业素质。

关键字：电路原理；专业培养；电气专业

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）09-0126-02

一、电路原理教学现状

电路原理是电气工程及其自动化专业的一门重要的专业基础课程，在整个专业人才培养方案和课程体系中起着承前启后的重要作用。电路原理的教学目的在于通过教与学，使学生掌握电路理论的基础知识与电路分析和计算的基本方法，并为后续课程准备必要的电路理论知识。

随着电气专业的发展，强调培养有较强的综合素质、良好的职业道德和一定的创新精神，能够从事与电气工程及其自动化领域相关的工程设计、系统运行、控制、电子技术、信息处理、实验分析方面的开发研究，具备管理和计算机应用等领域工作的宽口径复合型工程技术人才。为了适应这个需求，需要学生具备更加完善的电路理论知识和应用实践能力。

针对培养专业人才的要求，目前，電路原理课程中存在着一些不足：（1）原有电路课程内容不能满足后续专业课的需求。电路知识多而广，且知识点联系不明确，学生难以摸清电路知识体系、理清重点和知识点关联。（2）电路课程与后续专业课的联系不够紧密，课程的讲解中没有融入电气专业背景。电路课程重点和专业课需求有脱节的现象。学生虽然学习了电路知识，却较难学会应用于专业课学习中。（3）教学手段过于单一，仅以课件加板书的形式呈现，对于复杂的原理没办法从多方面多角度展现，学生难以真正理解。同时，填鸭式的教学方式，学生缺少学习的主动性，更谈不上学习的兴趣。（4）传统的实验授课，以教师板书讲解和现场演示为主，因受到场地和硬件条件限制，造成部分学生无法理解和操作实验，实验课的教学手段需要加强。传统实验主要以演示和验证为主，无法培养学生的设计能力和创新能力。

为了满足专业培养需求，电路课程需要进一步的改革，以期以较强的教学理念以及新型的教学手段进行电气专业类学生的培养。

二、电路原理教学内容与方法改革

针对电路原理课程中存在的问题，以专业应用为中心，就课程内容、课程结构、专业背景、工程应用、教学手段、实验设计化综合化等方面探索教学内容与方法的改革。

1.扩充课程内容，优化课程结构。电路原理是电气专业重要的专业基础课程，它为后续的专业课提供了基础电路知识和电路分析计算方法。根据后续专业课的需求，课程扩充了线性动态电路的复频域分析、电路方程的矩阵形式、二端口网络和非线性电路等章节知识，为之后的《模拟电子技术》、《电机与拖动基础》、《电力系统基础》、《电力电子技术》、《信号分析与处理》等专业课程奠定必需的理论基础。[1]

电路课程知识点多而杂，为了学生能对电路有全面而清晰的认识，需要建立电路课程结构：（1）电路元件、基本定理及计算。包括电路的理想元件、受控源、非线性元件、基尔霍夫定律、叠加定理、戴维宁定理、支路电流法、网孔电流法（含矩阵形式）、结点电流法（含矩阵形式）。（2）动态电路。包括时域分析法、复频域分析法。（3）交流电路。包括相量法、单相正弦稳态电路、谐振、三相电路、非正弦周期电流电路、耦合电感电路、二端口网络。

通过结构的优化，让学生清晰课程体系、课程重点以及知识点之间的关系，对课程有全局的了解。授课以重、思、用为原则，突出课程重点、重视思路和方法、结合工程应用拓宽专业视野，注重讲重点、讲思路和方法、讲工程应用。

2.引入专业背景，构建应用型实例。电路原理中的理论和分析方法是后续专业课的应用工具。梳理电路原理各知识点在后续专业课中的联系和应用，绘制专业课所需电路知识表。通过电路课与专业课联系分析得到以下收获：（1）使学生了解电路知识的应用方面，开拓学生的专业视野。让学生更加重视电路课程的学习。学生在后续的专业课学习中也可更便捷的回溯重温电路的知识。（2）加强专业课与电路课中的沟通，以应用为出发点，修正课程重点。各专业课的对电路知识的需求可能与电路课程的重点并不一致，比如说在单相交流电画图中，电路课程重视相量图的绘制，但《电力电子技术》则更重视波形的绘制和分析。（3）将工程应用转换为具有电气专业背景的应用型实例，即将后续专业课中的知识点转换为电路中的例子，从电路的角度去分析问题处理问题。例如：在电路原理基尔霍夫定律的讲解中，引入《模拟电子技术》课程中放大电路的静态分析实例。通过专业应用型实例的引入，帮助学生更好的理解和应用电路分析方法，加深专业理解。

3.用立体化教学手段。在教学中，强调教师的主导作用与学生的主体作用，采用启发、讨论、教学互动的多模式教学方法。针对重要知识点采用“设疑—导引—发现—归纳”的教学四步法，引导学生积极思考、讨论问题，加深对知识点的理解，加强师生的互动合作。在电路原理教学过程中注重各种分析方法和原理间的相似性和对偶性，启发学生进行对比分析和总结。[2]

采用多媒体教学方式，利用绘图、图片、动画、视频等多种手段制作精良课件，增大了课堂教学的信息量，节省了绘图时间，真实的展现了器件的形态特性，弥补了学生工程实践性差的弱点。例如，非正弦周期电流电路学习中，学生对于傅里叶级数和抽象的频域难以接受。课程中利用Matlab仿真软件绘制三维图像，直接用图形的形式展示时间轴、频率轴、时域图像和频域图像，增加学生感性认识，使学生对频域有了深入的了解，提高了学生的工程意识。

同时，在课堂教学中大量引入电路仿真软件Multisim和数学仿真软件Matlab辅助教学。利用Multisim软件建立虚拟电路平台，验证电路定理、电路计算方法等，还可改变电路的参数、结构、信号源频率等，方便地观察复杂电路的系统行为。例如：利用Multisim软件显示暂态响应曲线。Matlab有强大的计算和绘图功能，可以用于建立电路数学模型，分析电路、求解绘图。对于比较复杂的电路，课堂讲授费时，且不便于计算，则让学生只列写方程，然后让学生自己上机计算。例如：基于Matlab采用结点电压法编程求解结点电压。

4.發设计性综合性实验。电路实验是电路理论的实践教学环节，对于学生深入理解理论教学内容具有十分重要的作用。受到传统手段和现场环境的限制，教师难以把理论和实践关系讲解清楚，无法让每一个学生清楚的看到每一步操作演示，更不可能实现无限制的重复教学和演示。实验课中引入多媒体教学手段，开发实验电子教案，通过文字、图片、照片、动画和视频多种方式，清楚的向学生展示实验的器材使用和实验演示，实现不受时间和地点限制的实验教学。[3]

通过高水平的设计、开发实验教学，将所有验证性实验课向设计性、综合性实验转变。侧重训练学生对知识的综合运用能力，培养学生的设计能力、动手能力和创新能力。在所有的实验操作之前引入Multisim仿真实验，搭建理论和实践间的桥梁，让学生自行设计实验，并通过仿真平台实现。帮助学生理解电路理论，培养学生的设计思维、熟悉实验原理和接线，检验实验数据。同时重视工科报告撰写和实验数据的分析，要求学生撰写规范的Word文档实验报告，并用Matlab软件绘制数据图形。并且开放实验室，鼓励学生在课外自学开发实验或者通过仿真设计实验。

三、结束语

本文以电气专业的人才培养为出发点，就电路原理课程中知识内容、课程结构、专业应用、教学手段、实验开发展开分析和探索，针对传统教学中的不足提出改革方法，强调培养学生的专业理论知识、应用能力、创新能力、专业素质，满足电气专业技术人才要求。

参考文献：

[1]于歆杰.专业基础课教学内容的选材与创新[J].电气电子教学学报，2006，28（3），：1-5.

[2]张燕君.电路原理课程的多维互动课堂教学探索[J].教学研究，2014，37（6）：71-75.

[3]谢迎娟.“电路实验”课程的教学改革探讨[J].电气电子教学学报，2005，27（4）：23：26.

Exploration on Contents and Methods of Electric Circuit Course Based on Professional Cultivation

HU Yuan，ZHOU Yue，HUO Hai-bo，LI Hong-mei

（College of Engineering Science and Technology，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China）

Abstract：Electric circuit course is an important professional basic course of electrical engineering. This paper discusses the deficiency in electric circuit course. It explores the knowledge content，professional application，and teaching method and experiment development，focusing on training students" professional theoretical knowledge，application ability，innovation ability and professional quality.

Key words：Electric circuit；professional cultivation；electrical professional

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