直流电路的设计和研究论文

电工技术教学改革分析论文

一、构建科学的课程内容体系，主动适应信息时代的教改需求

针对电工课学时减少、内容膨胀、更新快的特点，沿着“掌握基本知识，教会学习方法，启迪创新思维”的思路，借鉴国外和地方有关教育及科技发展的研究成果，笔者对课程内容体系进行了重新的调整设计。参考国内外同类或相关的教材和著作，对经典内容进行了调整优化，删减了陈旧繁杂的内容，补充了现代电子设计思想和电工常用电路应用实例。结合生产实践的需要，在加强应用的基础上，考虑到深入浅出、循序渐进的认识规律，优化组合课程内容。分四个层次设置电工课程。

第一层次，电路的认识。介绍电路和基本电路元件，如电阻、电容、电感等及各电路元件的约束关系、基本物理量等。

第二层次，电路分析基础。包括电路的基本定律、基本电路分析方法、电路的暂态分析和正弦交流电路分析。电路分析基础多见于后续课程的电路等效分析，影响到电路基本分析判断与实际电路图的快速识别。其中直流电路是交流电路、电子电路的基础。直流电路分析方法，如基尔霍夫定律、等效概念、戴维南定理等，不仅适用于直流电路的分析计算，一般也适用于其他电路的分析计算。这些内容贯穿于整个课程中，起着承上启下或牵动全局的作用。

第三层次，电工器件。磁路部分重点介绍交流铁心线圈电路，为学习变压器与异步电动机打基础。电动机重点介绍电动机的控制与调速。因为电动机的控制技术仍然是各种控制理论和实践中应用最多的技术。

第四层次，电工常用电路应用及电路设计方法。介绍电工日常工作中经常接触到的典型电路，使学员意识到所学的电工知识绝不是空洞的理论。通过具体的电路分析介绍电路设计的基本程序和步骤，初步确立电路设计思想，培养学员的电路设计习惯。

这四个层次之中又可以按内容难度等级划分为重点讲授内容、一般讲授内容和自学内容。如对戴维南定理重点讲解，而对支路电流法，只要讲解列方程的原则和方法即可，学员可以自己总结出结论，达到解决问题的目的。交流电路研究的理论依据依然是欧姆定律、基尔霍夫定律以及基本电路分析方法，只不过分析的对象不是直流而是相量，只要了解了复数运算规律，就能利用前后关联的知识独立求解，教学中应该把学习的主动权交给学员。这样设置教学内容体系后，能做到繁简得当、重点突出，既不损害其内容的完整性、系统性，又解决了课时减少的矛盾。

二、改革传统的课堂教学模式，培养学员可持续的学习能力

课堂教学是课程改革的重点，因为课程改革的理念大部分是通过课堂教学来实施的。“授之以鱼”不如“授之以渔”。在传授学员知识的同时，更加注重教会学员学习、思考的基本思路和基本方法，不仅使学员“学会”，还要让他们“会学”，并以此培养学员可持续的学习能力。

1.采取开放启发式教学法

从学员接受知识的过程看，浓厚的兴趣是一种巨大的动力，能激发学员的想象力，驱使学员去积极思考、观察和研究。正如俄罗斯一句谚语所说的“你可以把马牵到河边，却不能强迫马喝水”，学习亦是如此。如果学员对“电工技术”不感兴趣，就会直接影响其学习的效果。[1]因此，需要采取各种有效方法激发学员的学习兴趣，调动其学习的积极性，变传统的“学员被动接受”为“学员主动学习”，确立学员学习的主体地位，大力提倡和推广参与讨论、开放启发、师生互动等教学模式，激发学员学习的兴趣爱好，引导学员自主思考，大胆、理性地质疑和创新。虽然在中学物理课上大家都接触过电路，但在开始学习电工技术时，仍有必要通过介绍大量身边的例子来使学员对电路的应用形成一个初步的印象。触发学员产生弄清未知事物的迫切愿望，诱发探索的思维活动，唤醒其潜在的创新意识。教学方法改进的核心是运用研讨式、启发式教学，把所讲授的知识当作一个研究课题，在教学中揭示知识产生的背景及科学思想方法。[2]比如讲授串联谐振时，先提出一个研究课题：“收音机如何收听到广播的？”在教员的引导下，大家初步了解收音机的基本组成部分：电源、开关、天线、调台旋钮、调音量旋钮、调制与放大电路、耳机。其中针对“如何从天空中无数的无线电信号和各种广播节目信号中选出所希望的节目信号？”这一子课题，以小组为单位，开展积极讨论，互相启发，直至弄清问题、解决问题。讨论式教学法以启发式教学思想为基础，以合作学习、合作探索等为具体形式，自然而然地调动了学员的思维，引起学员的兴趣和共鸣。利用实物讲解电动机的构造，观察电动机正反转情况，使学员能够形成较强的感官认识。结合家用空调、洗衣机等的工作原理，把安全用电和电冰箱、洗衣机的安全保护结合起来讲。[3]通过寻找身边应用电路的例子，使同学们切实感受生活中无处不在的电路。这样不仅形象生动，而且加深了学生对基本理论的理解。

2.运用先进的教学手段

在以往电工课的教学过程中，受条件的限制，教学内容局限于课本，教学空间局限于教室，思维空间和能力的狭隘，导致学员分析问题和处理问题受到限制。因此，笔者探索运用多媒体技术、网络技术和信息技术等现代教育技术手段来改革传统的教学方法，推广应用多媒体课件、电子CAD课程和EDA仿真技术等。将EDA方法引入教学中，选择形象直观的Multisim和Pspice软件，依靠软件强大的模拟功能，介绍电路基本元件的特性，验证讲授的定理、定律，可使学员加深印象，强化记忆，增强课堂教学效果。比如在讲解电容器时，利用Multisim软件，通过一个电路图，展示电容储能和放电的特性，在示波器中可以直观地看到充放电过程，加深学员对电容特点的理解。

3.开发电工电子站

利用校园网，开发电工电子站。开放网上教学资料，实现优质教学资源共享，使教学内容的广度和深度得到明显的发展，为学员自主学习、个性化学习提供广阔的平台。通过教员精讲、学员自学、网上答疑、启发创新四个环节，实现教学互动网络化管理。教员精讲：任课教员根据章节，精讲课程。分析重点、难点，注重突出知识点之间的联系，穿插习题讲解和应用实例。对授课过程进行教学视频录像，并发布到网上。学员自学：将各种理论教学、软件资源、经验方法、应用实例等资源整合起来，汇集到网上，免去了学员查找之苦。倡导学员利用晚自习、周末等课余时间登陆网站进行自学，促使学员逐步积累信息量，拓展知识。网上答疑：通过电子邮件或聊天室进行答疑。对学员提出的共性的问题，给予集中解答。网上答疑重点是解决学习过程中出现的难点、疑点问题，及时了解教学情况并调整教学进度和教学方法。启发创新：构建网上学习交流的平台，让学员讨论交流学习中的经验体会，教员也可适时引导，启发学员思考创新。瞄准社会或部队需求，选取一些具有实际应用价值的`电路进行分析，引导学员由浅入深，发散思维并提出自己的创意。

三、加大开放式实验教学力度，锻炼提升学员的创新实践能力

实验教学能训练和培养学员动手实践能力、创新发展意识和严谨求实的科学态度，是电工学习的重要环节。

1.进行任务驱动式实验教学

教学过程中，以让学员完成一个具体的任务为牵引，教员把教学内容巧妙地设计、隐含在单个的任务中，让学员以分组或独立完成任务的方式领会学习的核心内容。在学员完成任务的同时其创新意识和创新能力都得到了提高，引导他们学会如何去发现，如何去思考，如何去寻找解决问题的方法。任务驱动教学模式体现了“主导－主体结合”的教学设计原则，它避免了在以教为主和以学为主的教学设计中教员主导作用和学员主体地位的相互矛盾，既发挥教员的主导作用，又充分体现学员的主体地位。[4]因此，对“电工技术”这一实践性强，趣味性浓的学科，任务驱动教学模式有其独有的教学特色。例如实验：基尔霍夫定律的验证。提供给学员不同电阻三个、直流电压表一个，直流电流表三个，稳压电源二台，开关二个，导线若干，要求同学们按图2所示连接电路，并验证基尔霍夫定律。以任务驱动形式设置实验，其基本过程为：提出任务、分析任务、学员操作、交流讨论、巩固创新、总结。

2.进行开放式实验教学

开发开放实验教学平台，从时间、空间、内容上进行全方位的开放。时间上，由原来的定时开放变为现在的全时开放，周末由教员轮流值班，正常开放，学员可以通过网上预约或到实验室直接预约选择实验。增加了学员更多时间上的自由度，使学员可以根据各自的学习计划灵活选择实验内容，自由安排时间进入实验室，教员全程辅导，将课堂教育中的创新精神和能力培养拓展、深化。空间上，开发了基于局域网的开放实验管理系统，建立“能力夜校”、“学员科技创新课外实践活动”、“实践教学基地”等电工电子实验教学平台，学员可以自由选择实验室。内容上，构建了点（基本实验）、线（综合性实验）、面（设计性实验）、体（研究创新型实验）四层次实验教学体系，按照由浅入深、逐步提高的顺序来安排实验。体现在由“被动验证”向主动“设计研究”型实验转变。充分利用校园网和实验平台等，鼓励学员自行设计实验电路、拟订实验方案步骤，准备实验器件，独立完成实验操作。这样学员在实验前就必须预习和查阅相关资料，精心准备，做起试验来也就心中有数了，使学员养成了良好的学习习惯。为了方便学员预习，把教学要求、仪器仪表的使用方法、特殊故障处理等编制成小册子，便于学员随时查阅。教员不再像以前那样当“保姆”，学员在实验中的角色地位由“被动”变为“主动”，学员不仅是实验的主体，更是实验过程的主导者，教员只起引导和提供技术服务的作用。开放实验教学模式迫使学员开动脑筋，运用所学知识分析问题和解决问题，增强了学员理论联系实际和独立工作能力，有利于学员开阔眼界，活跃思维，提高实践技能。学员扔掉了拐杖，学会了自己走路。

3.加强课外实践教学培训

课外实践教学培训能培养学员参与社会的独立工作和实际动手能力。学员在参加实践活动的过程中，必然会遇到各种各样的难以解决的实际问题，通过这些问题的解决，提高了学员毕业后参加工作的社会适应能力。近几年来，通过笔者的探索，建立了集教学、科研于一体的开放模式。积极与地方工厂签订教学实践合约，建立实践教学基地，在院内开办“能力夜校”，聘请工厂技术人员和教员为学员辅导。“能力夜校”已成为培养新型实践性军事人才的第二课堂组织。培养的学员中有84人取得了电子产品维修四级技能证书，9人参加了全国电子设计大赛并取得好名次。通过几年来不懈的努力，“电工技术”教学改革取得初步成效，大大激发了学员学习兴趣，学员自主学习、独立思考、创新工作的可持续学习能力明显提升，适应了电工课学时减少、内容量增大、要求提高这个教改矛盾解决的需要，教学实践成果得到广大学员和同行的一致好评。