电路基础教学十篇

发布时间:2024-04-29 08:09:08

电路基础教学篇1

关键词:multisim2001电路仿真电路基础高职高专

电路基础课程是高职院系通信类专业基础课,由于学生基础较薄弱,抽象思维较欠缺,所以学生普遍感觉该课程太抽象,难以理解。鉴于此,笔者尝试将电路仿真软件――multisim2001引入课堂教学。multisim2001软件是一种电子电路计算机仿真设计软件,适用于电子电路的设计及仿真。本文以电路分析课程中串联谐振电路的讲解为例说明如何通过模拟仿真辅助教学,使教学内容形象、直观。

启动multisim2001后,建立如图1所示的串联谐振仿真电路图。

图1串联谐振电路仿真电路图

1.用交流分析法分析串联谐振电路的频率特性

启动软件菜单栏Simulate,analyses,aCanalysis等选项,选择节点4为分析节点,点击“Simulate”按钮得到电路的频率特性曲线,如图2所示。

图2串联电路频率特性曲线

图2中上面的曲线是幅频曲线,下面的曲线是相频曲线。移动数轴至曲线的峰值处,可以读得电路的谐振频率为5.0119kHz,同时从相频曲线上可以看到谐振时电路中的电流与电压的相位差为0,即电流、电压同相。串联电路谐振频率为f■≈■=■=5.035×10■=5.035Hz,忽略读数的误差,测量结果与理论计算结果基本一致。

2.品质因数Q对频率特性曲线的影响

品质因数是一个非常重要的概念,Q值越大,电路的选择性越强。L和C保持不变,改变电阻R=1Ω,观察电路的谐振特性曲线如图3所示。

图3R=1Ω的频率特性曲线

比较图2、图3的波形,可以明显看出,Q值越高,曲线越尖锐,电路的选择性越好,通频带也越窄。

综上所述,multisim电路仿真软件对电路基础教学是一种很好的辅助手段,它弥补了传统教学模式的不足,培养和提高了学生的创新能力和综合实践能力,同时提高了教学质量。

参考文献:

[1]钟化兰.multisim在模拟电子技术设计性实验中应用的研究[J].华东交通大学学报,2005,22(4):88-89.

[2]聂典,丁伟.muhisim10计算机仿真在电子电路设计中的应用[m].北京:电子工业出版社,2009.

[3]程勇.实例讲解muhisim10电路仿真[m].北京:人民邮电出版社,2010.

电路基础教学篇2

关键词:tinapro;仿真;计算

一、前言

《电路分析基础》是电类专业必修的技术基础课,其任务是使学生掌握电工基础理论、电路基本分析方法,是学习后续专业课程和从事专业技术工作的必备基础。但该课程的教学抽象、难懂,尤其是电路的计算很烦琐。对工科院校的学生而言,数学是一只拦路虎,许多精力都耗费在数学课程的学习上面。

二、问题的提出

以复杂直流电路的计算为例,使用支路电流法、节点电压法和网孔分析法等求解电压、电流等电量,要列写电压方程式和电流方程式,其求解过程比较烦琐,效率也较低。在正弦交流电路的计算中,由于电路中的电压、电流往往存在着相位差,其电压和电流相量计算也是很烦琐的。

三、问题的解决

为解决这些问题,可采用电路分析软件tinapro进行分析和计算。

tinapro“涵盖了直流分析、列写电路的频域传递函数表达式、对电路参数进行最优化设计等约10种常用电路仿真功能。其虚拟测量仪器(如多踪示波器)的动态演示功能,是极好的电类教学辅助工具”。该软件的10种常用电路仿真功能是:直流分析、正弦稳态分析、瞬时分析、傅里叶级数及傅里叶频谱分析、符号分析、噪声分析、电路参数的最优化设计、电路元件的参数扫描分析、蒙特卡罗及最差情况分析和数字电路分析。这10种电路分析功能大多数是在《电路分析基础》中常用的,非常适宜用于《电路分析基础》的教学。

下面以网孔电流法为例,先使用传统方法解题,然后使用tinapro软件解题,并进行对比分析。

在图1所示电路中,已知e1=240V,e2=260V,R1=10Ω,R2=2Ω,R3=10Ω,求各支路电流和UaB。

若用传统的方法求解,则要列写2个回路电压方程和1个电流方程。

对于回路a有:R1i1-R2i2=e1-e2

对于回路b有:R2i2-R3i3=-e2

对于节点a有:i1+i2=i3

代入数据得:

10i1-2i2=240-260

2i2+10i3=260

i1+i2=i3

解得:i1=2a;i2=20a;i3=22a。UaB=220V。

如果电路复杂的话,则计算会相当烦琐。

若用tinapro电路分析软件来求解各支路电流和UaB,则过程非常简单。

用tinapro构建如图2所示电路:

选择菜单分析――DC分析――计算节点电压,见图3。

可见,结果一样,且方便、快捷。

如将tinapro电路分析软件用于正弦交流电路的电量计算,则效果更佳。

下面以图4电路为例,简要说明正弦交流电路的电量计算。

在图4电路中,已知US1=10sin(314t)V、US2=20sin(314t+30o)

V、R1=5Ω、R2=10Ω、R3=2Ω、R4=4Ω、C1=1μF、L1=1mH,求各支路电流。

用传统的方法求各支路电流,若采用网孔电流法,需列写

3个回路电压方程和3个节点电流方程(图略),以求出各支路电流。

求解电路方程的过程比较烦琐,笔者就不一一列写了,请大家自行分析。

四、小结

用电路分析软件tinapro来解决《电路分析基础》中的电路分析和计算问题,方便、快捷,省时省力,不易出错,既提高了教学效率,也提高了教学质量。若把这两门课程融合起来教学,可以实现资源共享,优势互补,互为促进、互为补充。因此,笔者认为,完全可以把《电路分析软件tinapro》的教学融入到《电路分析基础》的教学之中,根据《电路分析基础》的教学的需要,讲解电路分析软件tinapro的使用方法。这样,学生在学习的过程中,就会目的明确、主题鲜明,学习的积极性、主动性和针对性就会明显提高,也易于激发学生的学习兴趣,有利于《电路分析基础》教学工作的开展。

参考文献:

[1]卢秉娟.电路分析基础[m].北京:机械工业出版社,2008.

[2]谷良,电路仿真软件tinapro导读[m].北京:中央广播电视大

电路基础教学篇3

关键词:教学内容;教学方法;教学手段

中图分类号:G642文献标志码:a文章编号:1674-9324(2016)31-0102-02

电路分析基础课程是我院电类相关专业的专业基础课。通过本课程的学习,可以使学生掌握电路的基本概念、基本理论、基本分析方法以及基本实践技能,在为后续基础教学(如模拟电子技术、数字电子技术、高频电子电路、信号与系统等)和专业教学(如装备电气系统、雷达原理等)打下基础的同时,着力培养学生科学思维能力、分析计算能力、归纳总结能力、研究创新能力。随着教学改革的深入,教学时数逐渐减少,如何保证教学质量和教学效果,是教师需要直面的问题。

一、优化教学内容,构建知识体系

电路分析基础课程面向我院电类直通车学生开设,这些学生所学专业门类复杂多样,在后续的专业课中所学的装备也不同,它们所需的专业基础知识也就各有不同,侧重点也不一样,因此需要认真分析传授的内容与专业需要是否匹配,通过在主要内容上合理地分配学时,加深学生对主要知识点的把握。因此将课程内容模块化,主要包括:直流线性电路模块、交流线性电路模块和非线性电路模块[1],每一个模块又分为若干小模块。例如,直流线性电路模块又分为电路基础模块、RS电路模块、RLCS电路模块;交流线性电路模块又分为正弦稳态电路模块、三相电路模块、非周期电源电路模块、耦合电路模块等。在讲授时,通过将课程内容的灵活组合,对模块和知识点进行适当调整,就可适应不同专业需求。

在教学内容安排上,按照电路组成元件的种类和数量由简到繁的原则,依据电源元件的时域特性和频域特性,按照先易后难的认知规律进行讲授。例如在讲授直流线性电路模块时,首先讲授电路基础模块,其中主要讲授电路中的四类基本元件――电源、电阻、电感、电容的特性和伏安关系,在此基础上,讲授单类电路元件的电路分析,然后讲授具有两类电路元件的电路分析(包括RS电路、RL电路和RC电路),再讲授具有三类电路元件的电路分析(包括RLS电路和RCS电路),最后讲授具有四类电路元件的电路分析(RLCS电路)。在讲授完直流线性电路模块后,以其为基础,通过引入Z元件(阻抗元件)和S元件(运算阻抗元件),将正弦稳态电路分析和线性电路复频域分析归为直流线性电路分析方法的应用。在讲授过程中,要紧紧抓住“两类约束”(即元件约束――元件的伏安关系,拓扑约束――基尔霍夫定律)在电路分析中的具体运用,让学生了解电路分析中的许多方法都是在这两类约束具体应用的基础上演变而来的,让学生知道各种分析方法的来龙去脉,做到不但知其然,而且知其所以然,以加深对各种分析方法的理解。这样的教学内容安排,内容更加简洁,条理更加清晰,结构更加合理,便于学生对知识的掌握。

二、改进教学方法,提高教学效果

在电路分析基础课程教学改革过程中,由于课时数减少,如何在较短的时间内使学生掌握知识,提高授课效果,是值得思考的问题。在授课过程中除采用传统的启发式、研讨式等传统教学方法外,还尝试采用工程案例式、比照推演式等教学方法,着力培养学生的工程实践能力和敛散思维。

1.工程案例式教学培养学生工程实践能力。工程案例式教学是在教师的指导下,根据教学目的的要求,组织学生通过对案例的阅读、思考、分析、讨论和交流等活动,引导学生把案例与理论相结合,运用所学知识对案例进行分析和探讨,从中得出经验和教训,从而使学生更深切地理解理论的真谛,训练学生分析问题和解决问题的实际能力,从而加深他们对基本原理和概念理解[2]。例如在讲授最大功率传输定理时,可以以晶体管收音机为例进行讲解。首先简单给学生介绍一下收音机电路的组成和工作原理,然后提出“如何才能使得扬声器发出的声音最大?”这一问题,引导学生思考、讨论、相互交流,经过充分思考、讨论之后,将收音机电路中原有的扬声器去掉,换接几个不同阻值的扬声器进行实验,发现扬声器的阻值不同,其发出的最大声音也不一样。接下来继续探讨问题的成因,将除扬声器以外的电路看成一个含源二端网络,将含源二端网络运用刚刚讲过的戴维南定理进行等效,通过极值定理的条件,可以得出只有当扬声器的阻值与戴维南定理的等效电阻相等时,扬声器上得到的功率最大,声音也就最响,从而使学生了解最大功率传输定理的内容和本质。

2.比照推演式教学方法培养学生敛散思维。比照推演式教学方法就是通过与学生已熟悉知识的对比,引出新的教学内容,从而使得学生听得懂、学得明白[3]。在“电路分析基础”课程中,很多知识点(如电路与磁路、直流电路与交流电路、正弦周期电路和非正弦周期电路等)都可以采用比照推演式教学方法来讲授,使学生将不同知识点比照学习,在已知知识的基础上通过进一步探讨,就可以获得新知识,达到事半功倍的效果。例如,在直流电阻电路中,欧姆定律和基尔霍夫定律是分析电路的基础,通过这两个定律可以引出支路电流法、节点电压法、网孔电流法等分析方法,因为这些方法就是这两个定律的具体应用,只不过是针对于不同的电路拓扑而推导出的相对简单的解题方法而已。如果将直流电阻电路中的电源变成正弦交流电,将电阻元件(R元件)变为阻抗元件(Z元件),将各物理量变为相量,则正弦交流电路的分析方法与直流电阻电路的分析方法相类似,只不过是将欧姆定律、基尔霍夫定律转化为了相量形式,而支路电流法、节点电压法、网孔电流法等分析方法仍然适用。这样,在学生具有直流电阻电路相关知识的基础上,只需把正弦交流电的特性、阻抗元件的变换、物理量的相量表示讲清楚,正弦交流电路的求解也就迎刃而解。

三、完善教学手段,培养创新能力

电路分析基础课程内容理论性和实践性都很强,如果只靠课堂讲授的办法很难激发学生的学习兴趣,因此需要采用多种教学手段,来激发学生学习兴趣,培养学生的创新能力和探索精神。

1.现代化教学激发学生兴趣。在课堂教学中,传统的教学方法主要以教师讲授基本理论和方法为重点,尤其对于一些理论性强、与现实生活联系不紧密的内容,单纯采用讲授的方法效果往往不佳。而对于多媒体技术,可以借助动画、短视频、微课等多种表现形式辅助讲解,从而使学生的注意力、观察力、想象力等智力因素积极参与,提高学习的成效。针对课程内容理论性强的特点,引入matLaB、ewB等计算机辅助分析与仿真手段[4],使电路理论分析计算与计算机仿真技术有机结合起来,为学生呈现一种更为直观的电路工作状态和结果,将看不见摸不着的理论分析转化为实际电路,对学生更有说服力,可极大激发学生的学习兴趣,有效提高学习效果。

2.实验教学培养学生动手能力。针对课程实践性强的特点,充分利用线上和线下的资源提高学生的动手能力。线上资源主要依托校园网的网络教学平台网上实验室来进行,线下资源主要依托电工电子实验中心的开放性基础教学实验室来完成。在设计实验时,根据实验的类型和特点,分为验证性实验、综合性实验和设计性实验[5]。验证性实验的主要目的是使学生加深对理论知识的理解和掌握,强化基础实验技能;综合性实验的主要目的是使学生综合运用所学知识来解决实际问题,利用新技术、新方法拓宽学生思维,提高综合应用知识的能力;设计性实验的主要目的是使学生自行设计内容并完成相关实验,锻炼学生独立思考的能力和创新能力。通过实验分级可以使学生完成知识消化、知识拓展和知识创新的过程。

3.开辟第二课堂培养探索精神。高校第二课堂作为培养学生创新能力和提升综合素质的重要载体,能有效激发学生的学习兴趣[6],提高学生独立研究问题与解决问题的能力,培养学生的探索精神。因此,依托电工电子实验中心的创新实验室和相关专业实验室,每年组织学生积极参加学院组织的“创新杯”科技制作竞赛活动,在此基础上选择优秀项目参加全国大学生电子设计竞赛,一方面可以充分展示学生的想象力和创造力,开拓学生的视野,培养学生探索精神,另一方面在增强学生的自学能力、独立思考能力、团队合作能力等方面也具有显著的促进作用。

四、结束语

电路分析基础课程教学改革是一个不断探索和不断创新的过程,除课程本身的教学内容、教学方法需要不断优化、改进外,教师在教学理念上也要与时俱进,采用多种教学手段充分调动学生的积极性和主动性,让学生真正参与到实际教学当中,实现教与学的有机融合,为把学生培养成为厚基础、宽口径、强实践的复合型创新人才打下坚实的基础。

参考文献:

[1]朱长青,邢娅浪.电路分析基础[m].北京:科学出版社,2015.

[2]经柏龙,罗岩.论案例教学及其运用[J].沈阳师范大学学报(社会科学版),2006,(1):38-41.

[3]徐华平.比照推演式教学方法在工科“随机过程理论”课的应用[J].高教论坛,2011,(11):42-43.

[4]张小梅,江雪梅,娄平.浅谈“电路分析基础”课程的教学改革方法[J].教育教学论坛,2015,(21):180-181.

电路基础教学篇4

摘要:针对电路基础课程理论性强、抽象难懂和实践性强等特点,本文将multisim10引入电路基础教学过程,详细分析了multisim10在电路基础教学中的应用,取得了良好的教学效果,大大激发了学生的学习兴趣,提升了学生的职业能力和职业素质,是提高电路基础教学质量的有效方法。

关键词:电路基础multisim10电路仿真

1概述

电路基础课程是高职电气自动化技术、机电一体化技术及电子信息技术等专业的一门专业基础必修课,是一系列后续课程的前导课程。学好本课程对于其他课程有着极其重要的作用。但本课程特点是定理、概念众多,理论内容抽象难懂,分析计算量大,要求学生有较高的抽象思维能力和逻辑思维能力。而当前由于扩招和单招的实施,使得高职学生整体生源质量大幅下滑,再加上高职学生普遍理论基础薄弱,学习积极性差,接受新知识的能力弱,这些无疑使得电路基础课程的教学更加雪上加霜。如何让高职学生掌握电路基础相关知识并加以应用,是摆在每一个讲授电路基础老师面前的一个新课题。

multisim10是美国国家仪器公司推出的一款原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。multisim10具有操作界面直观、仿真能力强大、虚拟测试仪器种类丰富以及数据分析手段完善等特点。故利用multisim10仿真软件构建虚拟实验室,克服理论内容枯燥难懂、实验内容单一无趣等缺点,让学生在教中学,在学中做,做到“教学做一体”,使学生不再感到电路基础课程的抽象难学。

2multisim10在电路基础教学中应用

2.1加深相关基本定理定律内容的理解在讲授相关基本定理定律如基尔霍夫定律、叠加定理等时,为加深对理论内容的理解,一般会进行验证性实验。而验证性实验受实际实验台条件的限制,不利于高职学生的创造性发挥。现以基尔霍夫定律的验证实验为例,将multisim10软件引入后,老师和学生一起分工合作,根据定理内容,制定设计任务,学生自己根据设计任务动手设计实验方案,在仿真环境下构建虚拟电路模型。图1为基尔霍夫定律验证实验仿真电路,每条支路上的电流值和每个元件上的电压值都一目了然。这时引导学生来分析电路图,先分析电流,如果按照流入电流为正,流出电流为负,电流的代数和为零;然后再分析左右回路各元器件的电压代数和也为零,所以可以得出结论:在任意时刻,流入流出某一个节点的电流代数和等于零;在电路中任意闭合回路内各段电压的代数和恒等于零。为了证实结论的可靠性,可以让学生修改电阻和电压源的数值,让学生自行分析。

如果学生已基本掌握相关定理定律的内容,老师可以在原验证性实验的基础上对实验进行一定延伸,设置若干故障点,例如设置短路、开路;阻值增大或减小等等,让学生通过仿真测量的数据去分析计算,从而找出故障点的位置和原因。这样做既可以让学生对所学知识有进一步的理解,更加发挥了学生的主观能动性、积极性和创造性;又不用担心对实训设备造成损坏。

2.2辅助理论教学在某些抽象难懂的知识点的讲解过程中,以往的板书加多媒体课件的教学效果较差,学生无法直观地看到电路的物理过程。例如,在讲授一阶RC动态电路的过渡过程这部分内容时,需要分析输入信号为方波时电容C两端电压的变化过程,以往只能用板书加ppt课件来描述其物理过程,等到做实验时才能用示波器观察其电压波形。这无疑不能很好地满足教学需要。使用multisim10,就可以当即取得相应波形图,并且通过图形使学生可以非常直观地看到它的变化规律及各个关键点的函数值。如图2所示。

2.3拓展实训内容“功率因数的提高———单相交流日光灯电路实验”是电路基础课程实验中一个典型实验项目,它既具有基础性又具有现实的广泛应用性,对学生理

解基本理论和培养实践操作能力都是极为重要的。但是交流电路实验要求电压较高,存在一定安全隐患,同时在进行实训操作时也容易造成器材损坏。因此,通过multisim10软件来完成相应交流电路的仿真分析就成为一个相对较好的实验方法。

图3为multisim10仿真环境下提高功率因数的实验电路。图中用一个电感线圈与一个电阻并联的电路模型等效代替实际的日光灯模型。通过图4可知,日光灯是一个感性负载,此时电路功率因数较低,在未进行功率补偿的情况下,功率因数为0.6左右。当在日光灯两端并联一个可调电容后,改变电容C的值,电路的功率因数也随之发生变化。但需要强调的是,这种变化并不是线性变化。当电容C增大到3μf时,功率因数达到最大值0.99,但随着电容C的继续增大,功率因数非增反减,当电容C增至9μf时,功率因数减小至0.4左右。这是因为一旦电容C过大,发生过补偿,无功功率增加,所以在实际应用中要根据具体情况分析,选择一个大小合适的电容。

2.4仿真作业习题传统教学方法下,每学习完一章节内容后,为了解学生对所学知识的掌握程度,会留下典型的习题。学生大都是被动地完成作业或是上交老师,或等老师课堂讲解。而现在完全可以要求学生以multisim10仿真的形式完成相关习题。这样做一方面有利于学生对所学知识的巩固,也提高了学生的学习兴趣;另一方面有利于学生从工程实际角度来分析问题,同时也利于学生动手能力的提升。

3结束语

实践证明,将multisim10引入电路基础教学取得了良好的教学效果。学生利用multisim10,把自己变为教学过程的主体,在教中学,学中做,将理论知识通过仿真实验生动形象地展现在面前,缩短了理论到实践的过程;同时启发和扩宽了学生的思路,还锻炼了学生解决实践问题的动手能力,对提升学生的职业能力和职业素质起到了积极的作用。

参考文献:

[1]雷跃,谭永红.基于multisim10的电子电路可靠性研究[J].计算机仿真,2009,26(8):300-302.

电路基础教学篇5

关键词:拓展式教学电路分析基础受控源

1.引言

《电路分析基础》是电子类专业第一门重要的基础专业课,其中的概念和分析方法广泛应用于《电子线路》、《数字电路》、《信号与系统》等后续专业课[1]。该课程的特点是基本概念抽象、逻辑性强、分析方法多样化,并且涉及微积分、复数、极限等众多数学知识[2],[3],因此,为了将抽象的内容,繁杂的公式,以及定理清晰明了地传授给学生,提高学生的学习兴趣及积极性,授课教师可以在课程内容基础上适当采取拓展式教学。

拓展式教学是指在课堂教学过程中依据该课的教学内容、教学目标、教学目的,在一定范围和深度上和外部相关的内容密切联系起来的教学活动。适当开展拓展式教学可以让学生掌握科学的思维方法和探究方法,同时使学生在认识问题和解决问题的能力上得到提高,促进学生均衡而有个性地发展。随着教育部新《课程标准》(新课标)的贯彻执行,拓展式教学已成为课堂教学的重要组成部分。本文结合实际教学经验,给出了《电路分析基础》课程拓展式教学的实例。

2.受控源拓展式教学实例

受控源是一种双口元件,它含有两条支路,其中一条为控制支路,另一条为受控支路,这条支路可以用一个受控“电压源”表明该支路电压受控制的性质或用一个受控“电流源”表明该支路的电流受控的性质。受控源根据控制支路是开路还是短路和受控支路是电压源还是电流源,分为电流控制的电流源(CCCS)、电流控制的电压源(CCVS)、电压控制的电流源(VCCS)和电压控制的电压源(VCVS)四种类型[4]:

图1受控源类型

下面以CCCS为例介绍拓展式教学的应用。

在CCCS中,u■=0,i■=β■,其中β称为转移电流比,i■和i■的约束关系即转移特性用曲线表示如图2(a)所示,输出特性如图2(b)所示。

图2CCCS的转移特性及输出特性

CCCS可以用晶体三极管来实现。晶体三极管是半导体基本器件之一,具有电流放大作用,是电子电路中的核心元件。晶体三极管有npn和pnp两种类型[5],每个三极管有三个极:基极(B)、发射极(e)和集电极极(C),图3(a)所示为npn类型的晶体三极管的电路符号,图3(b)为其对应的输出特性曲线,其中输入电流i■和输出电流i■之间的关系为:i■=βi■,即输出电流i■大小与输出电压V■无关,而受输入电流i■的控制。因此,晶体三极管可以用电流控制的电流源的模型表示,如图3(c)所示。

图3晶体三极管

通过介绍和讨论受控源电流源在晶体三极管中的应用,可以有效拓宽学生的知识面,加深学生对受控源的理解,启发学生思维,同时为学生以后学习晶体三极管起到了铺垫作用。

3.三相电路拓展式教学实例

三相电源用输电导线与三相负载连接称为三相电路,也称为三相供电系统。典型的三相电路是Y—Y联结,即三相电源采用Y形联结,负载也采用Y形联结。下面对对称的Y-Y三相电路进行分析。如图4所示,Z为负载阻抗,Z■为端线阻抗,Z■为中线阻抗,求负载端的电流和电压。

图4对称Y-Y形三相电路

根据节点法,以n为参考节点,有

■■=■

由于■■+■■+■■=0,所以■■=0。

负载电流:

■■=■=■■■=■=■■∠-120°■■=■=■■∠-120°。

中性电流:■■=■■+■■+■■=0。

负载端相电压:

■■■=■■Z■■■=■■Z=■■■∠-120°■■■=■■Z=■■■∠120°。

该电路的特点:

(1)负载和电源中性点间电压为零;

(2)负载端的相电流、相电压及线电压均是三相对称的;

(3)中线电流为零(中线可省);

(4)各相独立。

为了更好地理解Y—Y形联结的三相电路,下面将三相电路往应用上进行拓展。

对称的Y-Y形照明三相电路(三相四线制)如图5(a)所示,正确接法:每层楼的灯相互并联,然后分别接至各相电压上。

设电源电压为:U■/U■=380/220V,则每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。

照明电路能否采用三相三线制供电方式?

问题1:若一楼全部断开,二、三楼仍然接通,情况如何?

分析:设线电压为380V。如图(b)所示,a相断开后,B、C两相串联,电压U■(380V)加在B、C负载上。如果两相负载对称,则每相负载上的电压为190V。结果二、三楼电灯全部变暗,不能正常工作。

图5照明电路

问题2:如图(c)所示,若一楼断开,二、三楼接通。但两层楼灯的数量不等(设二楼灯的数量为三层的1/4)结果如何?

分析:U■=■×380=76V,U■=■×380=304V,结果二楼灯泡上的电压超过额定电压,灯泡被烧毁,三楼的灯不亮。

通过将三相电路进行应用拓展,能激发学生的学习兴趣,同时加深学生对三相电路的理解。

4.结语

拓展式教学的核心是激发学生学习的兴趣,发展学生系统化的思维方式。在《电路分析基础》课程中采用拓展式教学,不仅能够加深学生对本门课程内容的理解,而且对后续课程的学习起到铺垫作用。

参考文献:

[1]张岭,张勇,刘金宁,谷志锋,叶秀羲.横向关联教学在“电路分析”课程中的应用[J].电力系统及其自动化学报,2013,25(1):161-166.

[2].面向工程教育认证的电路分析基础课程体系建设[J].教育教学论坛,2013,(11):152-153.

[3]武永华,胡绍祖.“电路分析基础”课程教学改革刍议[J].中国电力教育,2013,(2):73-75.

[4]李瀚荪.电路分析基础[m].高等教育出版社,2010.

电路基础教学篇6

一、引言

实践教学环节是全国理工类专业教学的重要组成部分,教育部颁布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》中明确提出,要着力提高学生勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力。培养具有实践创新能力的应用型、实用型人才是三亚学院“让学生更好地走向社会”办学理念的具体体现。笔者以国家教育发展纲要为指导,紧密结合三亚学院的实际情况和特点,在对“电路分析基础”实验教学进行分析的基础上,提出了改革与创新。

二、课程现状

“电路分析基础”课程系统讲授了电路理论中的基本概念、基本定理和基本分析方法。是电信、通信和测控等专业的第一门专业基础课程。三亚学院“电路分析基础”课程原有80学时,理论64学时,实验16学时。实验内容共分8个实验项目,其中基础性实验1项,验证性实验7项,缺少综合设计性实验项目;实验环节监控力度小,实验管理制度有待完善;实验考核方式随机性较大,不能非常公平、公正地反映学生的实际情况。

三、改革与创新

1.改革目标

围绕“应用型、实用型”人才培养目标,结合“3+3”实验教学模式,通过课程内容体系、监控体系和评价体系等方面的建设,将“电路分析基础实验”课程建设成为一门操作规范,内容完整,实用性较强,具有一定综合设计性实验项目的重点实验课程,为后续课程及电子竞赛奠定基础。

2.措施

(1)内容体系改革。在保证原有的实验项目不变的前提下,根据学生已有的基础知识设计2个符合学生实际的综合设计性实验项目——“多地开关控制电路分析”和“电流表和电压表的设计”——供学生选择。实验项目4学时,由学生独立完成。在综合设计性实验项目中,引入虚拟仪器技术,通过eLViS教学平台将电路设计、电路实现及电路测试等一系列环节融为一体,为学生今后参加电子设计竞赛及更好地走上工作岗位奠定了良好的基础。

通过内容体系的改革,完善课程体系建设,培养学生动手能力、独立思考能力和创新能力。

(2)监控体系改革。根据多年教学实践的经验及实验设备的特点,将现有的管理制度体系进一步完善,修订相关制度和规定,使实验操作流程更加规范;进一步明确教师、实验管理员和学生的职责、权利及义务,将责任落实到位,为妥善保管和合理使用实验设备提供完善的管理制度。

根据实验的内容,加强课前预习检查、实验原理及实验注意事项讲解、实验过程监控及实验分析、总结和实验报告批改等教学过程的管理;制定“凡无故缺席实验的同学最终成绩为不及格”的规定,杜绝学生无故旷课;通过提问考查学生预习效果;通过实验过程的监督考查学生实验的掌握程度;通过实验报告的批改考查学生分析和总结实验的能力,从而提高教学效果。

通过监控体系的改革,加强教学过程的监控,培养学生科学、严谨的实验态度。

(3)评价体系改革。通过制定实验报告评价标准、实验操作评价标准、课程总体评价标准,对学生进行定质定量的考核,促使学生达到更高的标准。

课程期末成绩由每个实验的成绩按比例计算得出。实验性质不同,则实验成绩在期末成绩中的比例不同。基础性实验和验证性实验(共6个)每个实验10分,综合性实验和设计性实验(共2个)每个实验20分,期末成绩总分为100分。基础性实验和验证性实验中实验操作分占50%,实验报告分50%;综合性实验和设计性实验实验操作分占70%,实验报告分30%。

不同内容的实验,实验操作分和实验报告分的评分标准也不相同。例如,“多地开关控制电灯电路设计”实验项目的实验操作分的评分标准为:①预习实验(10分);②能独立设计要求的电路(30分);③能独立实现所设计的电路(30分);④独立完成实验报告,回答思考题(30分)。

设计性实验的实验报告分评分标准为:①实验目的明确,实验仪器的型号和规格正确(5分);②实验原理表述简洁、准确,主要电路原理图画法规范,主要公式准确,参数含义清楚(5分);③实验内容设计合理、安全,设计的电路原理图正确,电路参数准确,原始数据的测量合理、准确(30分);④实验数据处理过程规范、正确,实验误差的计算准确,实验结论图画法标准、正确,实验数据能得出所设计的结论(30分);⑤实验小结能正确总结所设计的方案,并能通过实验结果对所设计的方案提出较合理的改进,能正确回答实验思考题(30分)。

不同性质实验的实验报告评分标准不同,因此实验报告的模板也有所区别。四种性质实验的实验报告评分分配如下表所示。

评价体系中“实验报告评价”和“实验操作评价”包含了对所有监控体系中教学环节的评价标准。通过“内容体系”“监控体系”和“评价体系”三个体系相互联系,融合一体,形成一个完整的课程考核体系,如下图所示。

(4)其他改革。加强教师队伍建设,通过与本校及外校教学经验丰富的优秀教师讨论和学习,提高青年教师的业务水平和研究能力;通过对现有实验项目的改进和综合设计实验项目的开发,加强实验教学研究能力;通过对现有实验设备的检查及损坏率的统计,对现有实验设备进行维修及完善补充;并根据综合设计性实验项目的内容购买所需的电子元器件,构建电子元器件库;根据实验设备、实验内容的具体情况,编写符合本校学生使用的实验指导讲义。

四、结束语

电路基础教学篇7

关键词:实训教学模式;实习工厂;应用能力

高职教育人才培养的特点是培养训练学生的高等职业技能,为社会和企业生产建设服务提供合格的应用型技能人才。

理论与实践相结合的教学方法,在高等职业技术教育中得到了广泛应用,学生有了扎实的理论基础,才能逐步提高理论水平、学习新技术、新科技。《电路基础》是一门实践性很强的专业基础课,它是学好电工、电子、自动控制、计算机等专业的基础课。

一、把课堂教学搬进实习工厂,使学生容易接受理论知识

如,学习“三相异步电动机”这一节时,把三相电动机理论教学内容放到实习工厂里对照实物进行讲解,让学生边听理论边识别部件,并用仪器仪表测量,使学生很容易接受理论知识,巩固了常用仪器仪表的使用方法。既调动了学生学习的积极性,又将各种能力的培养贯穿于教学中,在教学中老师提出问题,学生分组讨论、解决问题,有计划地培养了学生分析问题的能力和团队协作能力。具体可以分两步:

1.首先熟悉三相异步电动机的结构

向学生演示电动机各部件并提出问题。

电动机由定子和转子两个基本部分组成,定子与转子之间有空隙。此外还有端盖、轴承、接线盒、铭牌等其他附件。

(1)三相异步电动机的定子由哪几部分组成?

老师解释:机座作用是固定铁心和定子绕组,通常用铸铁、铸钢或钢板制成,固定前后两个端盖支承转子轴,有的外表面铸有散热筋,以增加散热面积。

(2)转子是异步电动机的旋转部分,由哪几部分组成?

电动机是利用电磁感应原理,把电能转换为机械能,输出机械转矩的原动机。

通过逐步拆解电动机各部件,讲解各个部件工作原理,通过实物与多媒体演示可以得出结论:当空间彼此相差120°的三个相同的线圈通入对称三相交流电时,就能够产生与电流有相同角速度的旋转磁场;感应电流的导体在磁场中受力,使转子旋转起来。

2.通过实际操作得出结论

要使旋转磁场反转,只要改变电源的相序,即只要把接到三相绕组始端上的任意两根电源线对调,就可以实现旋转磁场的反转,也就改变异步电动机的转向。

二、设计合理的实训模式,逐步提高学生实际应用能力

在实习工厂的教学中,教师针对教学计划提出不同的实训任务(电动机的实际计算与设计、旧电动机的拆装与维修、制作电动机绕组等),学生要自己去查阅资料、完成设计方案、实施步骤,这个教学过程就是学生不断学习的过程。

1.认识电动机型号及熟练常用计算方法

如,电动机铭牌上“Y132m-4”含义:三相异步电动机、机座中心高132mm、机座长度代号(S表示短机座,m表示中机座,L表示长机座)、磁极数。输出功率p2=7.5kw,输入功率p1=3-2U1i1cosφ=3-2×380×15.4×0.85≈8.6kw;效率η=■×100%≈87%。

2.三相异步电动机的拆装

电动机因故障或维护保养等需要拆卸和安装,如果拆装不当,就会损坏电动机零部件或绕组,因而必须按一定步骤和要求进行。

电动机拆卸步骤及要求:(1)拆卸皮带轮。将皮带轮上的紧固螺钉松脱,用拉具拉出皮带轮。如拉时没有松动感,则需要在紧固螺钉孔内加入油;如仍拉不出,可用煤油灯或酒精灯在皮带轮轴套外圆周围加热后再拉。(2)拆卸轴承盖及转子。拆除前轴承盖、风罩及后端盖螺栓、螺钉,然后用木槌向后端盖方向敲轴伸端,使后端盖与机座离缝,再用手或平衡吊将转子带着后端盖一起抽出。(3)拆除前端盖。绕线式转子在拆卸前,先提起或拆除电刷、电刷架和引接线,然后拆除前端盖。

3.三相异步电动机的试验

经维修而重新装配的电机必须进行一定的检查和试验:检查引接线标志是否正确,接线头联接是否牢固;绝缘电阻测定;绕组应能承受相对相、相对地的耐压试验;空载试验;测量空载电流;匝间绝缘介电强度试验。

通过完成不同的实训任务,可以充分发挥学生自己的想象力。在每个任务的设计中都能融入自己的观点,有利于培养学生的自主创新能力,很适合岗位培训和创业教育;能够充分发挥实训教学模式的优势,使教学更加贴近企业岗位的需求,对培养合格的专业技能人才起到非常重要的作用。

三、充分利用电子软件,全面提高学生专业技能

可将matLaB语言、multiSim9.0等电子软件用于电路教学中,一方面可节省大量数学计算的时间,将时间更多地用于掌握基本概念和定理上;另一方面,数据结果的可视化也给予学生最直观的理解和启迪,激发学生的兴趣,从而提高学生的学习积极性和主动性。

重视实训教学,把课堂教学搬进实习工厂中进行,并不意味着理论教学就可以放松了,相反更要督促学生掌握基础理论知识。通过设计不同实训教学模式,教师不仅要指导学生掌握专业理论知识、实际操作能力、分析问题和解决问题的能力,还要学习职业岗位的基本技能,以适应职业岗位的要求,同时还要了解市场,为自主创业做好充分准备。

参考文献:

[1]杨元挺,唐果南.电子技术技能训练.高等教育出版社,2002-07.

电路基础教学篇8

《电路分析基础》是我校电类专业的核心课程,作为武汉理工大学信息工程学院通信工程、电子信息工程、电子科学与技术、信息工程等专业的基础课程大平台的主干课程,是电类专业必修的专业基础理论课程,是学生接触的第一门具有工程特点的专业基础课,是培养卓越人才的重要组成部分。《电路分析基础》所涉及的概念、方法和理论大量地应用在模拟电路、数字电路、信号与系统、电磁场与电磁波、高频电子线路等专业课程中。它不仅是基础课与专业课之间的桥梁,还是学好其他专业课程的基础。因此,该门课程的学习效果,不仅影响到电路基础知识的掌握,还影响到相关专业的整个教学效果及学生对后续专业课程的学习兴趣。

近年来,电路分析基础课程组的全体教师,以培养卓越人才培养为目标,对《电路分析基础》教学改革与质量提升的途径进行积极探索研究与实践,在教学方法、教学手段、教学内容及课程体系上进行了一系列的改革,主要内容如下。

一、重视电路课程建设

电路分析基础课程是一门跨专业的重要基础课程,课程组的教师来自不同专业。在教学改革中,学院将包括电路分析基础课程在内的10门课程设为重点建设的平台课。从专业角度来看,电路分析基础是其他平台课的奠基性课程,建设好电路分析基础课程对其他平台课的教学具有非常重要的意义。电路分析基础这门平台课程要求做到六个统一,即课程名称统一、学时(含实验学时)统一、教学大纲统一、教材统一、考试方式统一、试卷统一,这样从教学组织上消除了课程教学的差异,保证了课程教学的质量。

学院非常重视电路分析基础课程的各方面建设。在学院资助下,课程组建设了课程网站;在质量工程建设方面,在课程组全体老师的努力下,2006年电路分析基础课程被评为校级精品课;在教材建设方面,课程组教师于2010年编写出版了《电路分析基础》教材(高等教育出版社);2012年编写出版了《电路分析》教材(科学出版社)。在教学改革方面,从2012年起,课程主讲老师连续申报《电路分析基础》为学校的教学内容方法及考核方式改革试点课程,均获得学校的批准,对课程的改革与实践一直持续进行。

二、加强教师队伍建设

在平台课程组织形式下,电路分析基础课程组的教师们在教学活动中深入研究现代教育理论在电路分析基础教学中的体现方式,树立先进的教学理念,将加强基础、重视素质培养落实到课程教学的过程中。课程组通过定期组织教师进行教学研讨、及时听取学生交流反馈、积极进行示范教学等活动不断改进和提高教师的教学水平。几年来,电路分析基础课程组教师队伍的学历结构、职称结构、知识结构和能力结构不断提高,形成了一支师德高尚、学术造诣较深、教学能力较强、结构合理、协作互助的授课团队。

三、保持课程内容体系的先进性

《电路分析基础》是电子信息类专业的一门专业基础课,学好本课程对学生后续课程进一步学习有重要的影响,也对培养学生的学习方法、工程概念、专业素养起到非常重要的作用。近年来,课程组持续跟踪本学科领域的技术发展,不断拓展系列课程的内涵和功能,并进行优化整合,构建一套基本理论完整、综合性与工程实践性强的先进教学内容体系,为培养具有创新意识和实践能力的高素质电子信息工程人才打下了扎实的基础。

为了构建教学体系,对《电路分析基础》课程的教学内容进行了一定的调整。比如,非正弦周期信号的傅里叶级数展开以及拉普拉斯变换的引出及其推导,使学生在后续课程如信号与系统的学习中具备必要的理论基础。强调了频率特性的分析,从离散频谱到连续频谱进行了数学描述,使学生建立起频率分析的概念和方法;非线性电阻电路的分析方法的引入为后续的模拟电子技术、信号与系统、高频电子线路等课程奠定基础,从而与后续课程一起形成相互关联的教学体系。

另外一方面,根据电子信息类学科发展对专业基础课以及专业课提出的要求,课程组将传输线理论和非线性电路纳入电路分析课程中,使学生能够更好地与后续的高频电路、微波电路等课程进行衔接。

四、课程教学中体现特色

电路理论作为科学研究领域中一门独立的学科出现在历史中已经大约有二百多年了,经典电路理论、近代电路理论和电路与系统理论这三个发展阶段贯穿于整个电气科学的发展之中。电路理论发展到近代已经与起源于电路的系统理论密切结合,全面引入网络图论,深受计算机的冲击,非线性电路与系统的研究方兴未艾,集成电路的出现并向超大规模迅速发展的状况将在相当长时间里左右电路与系统学科的发展;在器件上多端化、集成化;在分析方法上系统化、通用化、计算机辅助化;在综合上有源化、最佳化、数字化(离散化)、可集成化;在体系上从线性扩大到非线性、从无源扩大到有源、从时不变扩大到时变、从模拟扩大到数字、从单元件分立扩大到电路系统的集成。

将这些内容融会贯通到电路分析基础课程的教学中,就能够表现出电路分析基础课程的时代特色;将这些相关技术引入到电路分析基础课程的教学中,就能够形成电路分析基础课程的技术特色。为此,课程组在编制教材和编制电路分析基础课程教案时,充分注意了基础理论与新技术的融合,使得电路分析基础课程教学具有特色。

五、教学方法改革

在《电路分析基础》及后续课程教学中尽可能采用案例教学、实物教学、仿真教学、现场教学(实训教室)、网络教学相结合,即将新方法、新技术引入课堂教学中,而将作业、答疑、讨论等环节引入到网络教学中,从而树立以学生为中心的教学思想,加强教与学的信息交流,重视对学生主动式学习的培养,通过问题和思考题等启发学生的探索精神。

六、教学手段改革

研制电路分析基础课程的电子教案及多媒体课件,开展适应现代技术的多媒体教学。采用多种教学手段,研究和探讨多媒体在正常教学中的应用问题,在课堂教学中,以讲授基本理论和方法为重点,采用多媒体技术辅助讲解具有动态性质的知识点和扩充知识面的观点,使传统教学与多媒体教学有机结合,拓展了知识面,提高了教学效率。引入matLaB、ewB等计算机辅助分析与仿真手段,使电路理论分析计算与计算机仿真技术有机结合,为学生呈现更直观的电路工作状态,极大地激发了学生的学习兴趣,有效地改善了学习效果。

七、考试方法改革

以往的电路分析基础课程考试形式单一,以学生卷面成绩作为评定标准,无法全面准确地反映出学生对电路分析基础课程内容的掌握情况。为了更加客观、科学地考核学生,电路分析基础课程的考试方法改革从关注学生的平时学习情况、理论掌握情况和解决问题的能力情况等方面入手,将理论考试、平时考查和实践动手能力考核相结合。教师按时批改学生作业,及时发现学生理论掌握情况,并作出相应的举措。而在考试命题方面则突出能力考核,考试命题原则是:重视基础,突出重点;淡化技巧,注重方法;重视应用,侧重能力;题型多样,结构合理。全院实现统一命题,统一评分标准,集中流水阅卷。考后进行试卷分析,评估教学效果,并提出改进方案。

电路基础教学篇9

abstract:Forthenewaviationcommunicationtechnologyprofessional"circuitbasis"course,thispaperexplorestheteachingmodebasedontheconceptofprojectdevelopmentfromteachingcontents,teachingmethodsandmeans,andanalyzestheexistingproblemsandthesolutionsintheprocessofteaching.

关键词:项目开发;教学模式;教学过程

Keywords:projectdevelopment;teachingmode;teachingprocess

中图分类号:G712文献标识码:a文章编号:1006-4311(2014)09-0203-02

0引言

航空通信技术专业是长沙航空职业技术学院2013年新增专业,2013年上半年通过座谈、企业走访等多种方式,并结合湖南省专业技能抽查内容,根据航空通信技术专业对学生知识与技能的要求,制定出了适应行业与企业发展的专业标准与课程标准。依据标准对“电路基础”的课程内容进行科学选取与编排,基于项目开发的理念,将项目分解为多个工作任务,根据工作任务来组织课程内容,以实际工作过程为导向来实施课程教学,对“电路基础”的教学内容、教学方法与手段等进行了全面深入的探索。

1教学内容设计

整合后的课程内容由实践教学项目与仿真教学项目两部分组成,所有教学项目都是围绕航空通信技术专业的技能要求来选取,以工作任务为主线进行精心设计,将每个项目分解为几个子任务,通过任务需求来组织教学内容,突出对学生职业能力的训练,并融合了相关职业资格取证、专业技能抽查对知识、技能和态度的要求。

1.1实践教学项目通过精挑细选实践教学项目载体,确定实践教学项目3个。为确保项目实施过程贴近实际工作过程,所有实践教学项目均在“教、学、做”合一的实训场所完成。项目一——万用表的使用、安装与调试:要求学生掌握直流电路的基本概念、定理与分析方法,培养学生正确使用万用表等常用电工仪表、搭建常规直流电路、故障检测与排除等能力。项目二——室内照明电路的设计与安装:要求学生掌握单相交流电的基本特征与应用,培养学生正确使用电工工具,正确识别和选择常用配电和照明电器的能力,使学生具备简单照明电路的识图、设计、安装和维修等能力。项目三——异步电动机起动控制线路安装与调试:要求学生掌握三相交流电路的分析方法,低压电器及电动机的结构、原理及使用等,培养学生电动机拆装和维护,低压电器识别和选择,电动机起动控制电路的电气图识读及控制电路的安装与排故能力。各项目的具体工作任务与实施过程如表1所示。

1.2仿真教学项目精选仿真教学项目3个,安排在仿真机房实施。利用multisim仿真软件对RLC谐振电路、电路过渡过程及非正弦周期信号合成与分解进行模拟仿真,形象逼真地对电路进行频谱分析、瞬态分析及傅里叶分析等。各项目的具体任务及实施过程如表2所示。

2教学方法与手段

以“电工电子电气设备的安装、测试和维护”工作过程为主线,以“真实设备、实训场地与仿真机房”为基础,采取基于工作过程的“项目化、任务化”教学[1]。对每个项目里的每个任务,又分六个阶段实施教学[2]:资讯——下达任务书,学生接受任务根据任务描述查找资料、收集信息;计划——分组讨论实施方案,论证其可行性并在组内进行任务分配;决策——在教师指导下,根据本组的学习基础及动手能力情况确定最终实施方案、步骤、任务完成时间等;实施——每组根据方案进行项目实施,组员协作完成既定方案,汇集工作中的问题,交流工作中的收获;检查——通过过程检查、在线检查、总结汇报检查进一步提高方案的可行性与科学性;评价——通过个人自评、组内互评、组间互评、教师评价对任务进行整体评价。在项目与任务实施过程中,同时借助FLaSH技术、视频技术、网络技术等多种现代教育技术手段,融合情景模拟、操作演示、分组讨论[3]、专家讲座等多种行之有效的教学方法,改变了传统教学模式,取得良好的教学效果。为方便学生课外自主学习,将所有课程资源上传至学校校园网和世界大学城云空间,同时还在网上建立群空间与学生进行互动交流,及时解决学生在学习过程中遇到的各种问题。将课堂延伸至课外,拓宽了学生的学习领域与学习空间,提高了学生的学习效率与兴趣。

3存在的问题及解决方案

3.1基础参差不齐,采用分层次教学高职学校生源多元化,既有理科生、又有文科生与职高生,学生基础参差不齐。职高生由于中学时接触过电路,学习起来相对轻松,而文科生普遍感觉课程太过抽象,学习起来很吃力。针对这种情况,采取分层次教学[4],将任务进行分解与扩展,对于动手能力欠缺的学生只用完成必做任务,而动手能力强的学生在完成必做题目的基础上还要完成扩展题。

3.2英语底子薄,仿真项目实施困难仿真软件multisim是英文版本,即便汉化也只是对主命令与菜单进行了汉化,具体的参数设置与操作说明依然是英文。然而高职生的英语基础普遍较差,多数学生看不懂说明、搞不清命令,导致仿真项目实施困难。解决办法:将软件中常用命令及重要参数的中英文对照写出来以供学生共享使用,同时在机房电脑上安装英语科技词典,方便学生对应查询。

4结语

通过一个学期的实践探索,“电路基础”课程教学取得了非常好的效果,多数学生尤其是文科生不再惧怕抽象的专业基础课及专业课,而且愿意甚至喜欢上了动手操作。下一步要继续深化基于项目开发的教学模式,进一步修改与调整各项目实施方案,使仿真教学项目内容的专业性与针对性更强,使实作教学项目任务的操作性与实用性更贴合生产实际。

参考文献:

[1]蒋媛.基于行动导向的高职《电路基础》教学改革[J].职业技术教育,2009(23):48.

[2]陈湘令.“电气安装的规划与实施”教学思考[J].苏州市职业大学学报,2011,22(2):63.

电路基础教学篇10

关键词:电路分析基础;类比式教学;关联性

作者简介:张世刚(1976-),男,安徽肥西人,南京信息职业技术学院,讲师,工程师;段向军(1978-),男,黑龙江哈尔滨人,南京信息职业技术学院,副教授。(江苏南京210023)

中图分类号:G712文献标识码:a文章编号:1007-0079(2014)09-0088-02

电路分析基础是工科高等院校许多专业均要开设的基础课程,是一门知识涉及面广、理论性强的技术基础课程,教学目的是通过本课程的学习,使学生掌握电路的基本理论知识,学会电路分析的基本方法和初步的实验技能。为学习后续有关课程(如模拟电子技术、数字电子技术等课程)准备必要的电路基本知识,为今后从事电类各专业的学习和工作打下必备的基础。该课程理论与实际联系相当紧密,具有较强的逻辑分析计算性,但其直观性、形象性不够,要求学员具有较扎实的高等数学和大学物理等基础。这样的课程特点,对教学效果影响很大,教师必须从教学方法、教学模式上进行深层次的设计,以促进学生对电路课程知识的掌握和吸收。

类比式教学是利用课程相似或相对内容进行“由此及彼”的一种教学方法,在电路课程中可运用到多方面的内容教学,如电阻的串联与并联、电容元件与电感元件、理想电压源与理想电流源、一阶动态电路的零输入响应与零状态响应等,该方法的实施既有利于学员对教学内容的顺利理解和掌握,还可以提高学员自主分析问题和总结归纳能力。本文就电阻的串联与并联、电容元件与电感元件、理想电压源与理想电流源等三专题内容进行类比式教学的组织、实施和教学效果分别阐述和介绍。

一、类比式教学简介

“类比”是根据两个对象或两类事物的一些属性相同、相似或相反,猜想另一些属性也可能相同、相似或相反的思维方式。类比式教学在高等院校一些基础或是公共课程中,应用非常广泛。它是对课程知识点之间及知识点本身的条件与结构之间的同与异矛盾的分析和转化,是对类似的程度进行比较,再寻求突破以使问题得到解决的一种教学模式。该教学模式一般流程如图1所示。

1.创设情境,提出问置

问题是思维的起点,是学生主动探究的动力教师要根据学生的年龄特点以及电路课程自身的特点,精心创设问题情境。在教学过程中,要因需制宜、因时制宜地精心设计问题情境,使学生自主探究学式真正成为可能。要善于把课程中的知识、问题设计成学生感兴趣的情境,创设具有思考性、探索性、实践性、趣味性或能引起认知冲突的问题。既可由教师创设问题情景,推动学生认知冲突,启发思维,提出问题,也可在教师指导下学生自己提出问题。

2.类比猜想,限定推广

类比猜想指运用类比的方法,通过比较两个对象或问题的相似性――部分相同或整体类似,也可以利用相反的特性,从而得出新命题或解决问题的新方法。类比方式有形象类比、形式类比、实质类比、特性类比、相似类比、关系类比及方法类比等。在电路课程问题解决中,要解决一个新问题,首先进一个类似的、较易的、特殊的问题,即把问题引向特殊,进行类比限定,这种类比可导致对问题更深入的认识,寻找出解决此问题的解决思路。然后通过类比推理,再利用这个方法或模式来解决新的问题或是猜想问题的答案或结论。最后又利用类比推广,即把问题引向一般,把问题引向未研究过的更为广阔的领域,引申出新的、有价值的问题或做出新发现。

3.探索证明,得出培论

类比是一种寻求解题思路,猜想问题答案或结论的发现方法。它通过计数据的观察和分析,进行类比猜想,推测出某种规律性的结果,并对这一结果进行合理的解释。但类比推理只是种合情推理,由类比推理得出的结论不一定正确,因此还需要进一步的逻辑证明。这不仅要使学生知道应该怎样去发现问题,进行猜想,还要让学生正确对待教学猜想,通过事实判断说明猜想正确与否,或者通过证明、论证猜想是成立的,或者通过列举反例来否定猜想。对类比猜想的规律性结果,经过严格的逻辑证明后,才能得出明确的结论说明猜想出的结果正确与否,进而引导学生去发现新知识和新规律。

4.反思总结,拓展延伸

一方面引导学生对探究过程进行反思,熟悉如何提出假设、收集资料、验证结论,进一步掌握探究技巧,提升探究能力。另一方面进一步提出新问题或进行变式运用,适时地引导学生对共同探究的成果进行归纳、提升和评价。根据不同的学习内容、目标及学生的实际情况,给学生留下适当拓展、延伸的空间和时间,使学生的思维从课内延伸到课外,使课堂的探究活动得以延续。下面就电路课程中电阻的串联与并联、电容元件与电感元件、理想电压源与理想电流源等三专题内容来说明此教学模式的具体实施过程。

二、电阻串联与并联的类比式教学

通过教师详细讲解和推导电阻串联相关的知识,引导学生归纳出电阻串联相关的基本特点,形成适用于电阻并联的知识框架,即对应的知识主线,包括定义、电路特点(含相同变量、变量和关系、等效电阻、分量关系、各功率比和总功率)两大方面,如图2所示。则电阻并联相关的知识,可交由学生在知识主线的牵引下先进行预习,然后了解相应知识主线对应的新知识内容。具体的实施方法可采取以下几种方式:第一,教师根据知识主线设计新旧知识表格,引导学生将知识主线与已学内容先填入表格中,经过类比式教学后,由学生独立完成新知识的填入;第二,经过内容预习、讨论和分工后,每组推荐一名学生担当小教师,上立讲解和归纳,并计入平时成绩;第三,由教师随机抽取若干人员进行“萝卜填坑”式的逐一问题回答;第四,用自己的语言按照知识主线重新组织内容,并总结形成相应的知识短文。

1.电阻串联

(1)定义:几个电阻元件依次一个一个首尾连接起来,中间没有分支,在电源的作用下流过各电阻的是同一电流。

(2)电路特点:1)相同变量:电流――各电阻顺序连接,流过同一电流;2)变量和关系:电压――总电压等于各串联电阻的电压之和;3)等效电阻:串联电路的等效总电阻等于各分电阻之和;4)分量关系:电压――各电阻两端电压与该电阻阻值成正比;5)各功率比:各电阻消耗的功率与电阻大小成正比;6)总功率:等效电阻消耗的总功率等于各串联电阻消耗功率的总和。

2.电阻并联

(1)定义:几个电阻元件两端分别连接,在电源的作用下各电阻两端的电压是同一电压。

(2)电路特点:1)相同变量:电压――各电阻联接在两个公共的节点间,各电阻两端为同一电压;2)变量和关系:电流――总电流等于流过各并联电阻的电流之和;3)等效电阻:并联电路的总电导等于各分电导之和;4)分量关系:电流――各电阻流过的电流与该电阻阻值成反比,与电导值成正比;5)各功率比:各电阻消耗的功率与电阻大小成反比,与电导值成正比;6)总功率:等效电阻消耗的总功率等于各并联电阻消耗功率的总和。

从图2知识主线出发,利用类比式教学法可以很顺利地找到从电阻串联对应的电阻并联相对应的知识点具体内容,方法直观,操作简单,适用于关联性强的教学内容。

三、电容元件与电感元件的类比式教学

电容元件与电感元件的类比式教学实施方法与电阻串并联教学方法一致,其知识主线(如图3所示)可概括为:获取元件的定义;根据物理定义找出两个基本变量及其基本关系式;由上述基本关系式推导出元件流过的电流与两端电压之间的伏安特性,包括微分关系和积分关系两种,并归纳关系特点;由伏安特性推导瞬时功率的计算公式及归纳物理含义;由瞬时功率推导能量计算公式,并得出相应的能量结论。具体的元件类比相关性见表1。

四、理想电压源与理想电流源的类比式教学

理想电压源与理想电流源的类比式教学实施方法与电阻串并联教学方法一致,其知识主线(如图4所示)可概括为:获取元件的定义及图符号;根据物理定义归纳电源的基本特点;由上述基本特点推导出元件流过的电流与两端电压之间的伏安特性;分析电源的开路与短路;关联与非关联情况下的功率计算及物理含义;多电源的串并联分析;电源的分类。具体的元件类比相关性见表2。

五、结论

本文将类比式教学法运用到电路分析基础课程中,充分利用课程内容之间的强关联性特点,把握内容本质,由一方内容的学习掌握推及另一方内容的实质,方法直观简便。本文还介绍了在本课程若干内容中具体的实施方法及表现形式,可以为从事相关课程讲授的专业人员提供一定参考借鉴意义。

参考文献:

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