电路课程改革方案高等教育工学_高等教育-大学课件.pdf

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1、电路课程教学改革方案 课程是学校进行教学活动的依据，是办学主体与受教育者联系与活动的载 体。教学改革是教学过程中的关键和核心，教学改革的科学性与措施的有效性，直接关系到育人的规格、要求及质量的高低。为进一步深化我校电路课程教育教 学改革，办出应用型本科教育教学的特色，推进专业建设，提高人才培养质量，特制定本课程改革实施方案。一、课程改革的必要性(1)由于传统的“电路原理”课程始终沉湎于“分析理想模型构成的电路”，使得学生缺乏从实际元件到电路模型的建模观点。教师的授课一直在理想元件 R、L(M)、C 和受控源里打转转，学生的学习仅仅限于完成列方程求解由理想元 件构成的电路习题，与分析实际电路有较

2、大脱节。(2、过去的五十年来，电力、电子、计算机等学科和产业均取得了突飞猛 进的发展，构成各种实际功能电路的要素发生了重大改变，多端元件和集成电路 已经成为构建实际功能电路的主角。我们不应对这一学科和产业的重大变革熟视 无睹。(3、电路本身是用来进行能量处理和信号处理的。在广义电气工程学科发 展的早期，电路在能量处理和信号处理两方面的应用泾渭分明，因此也就有了俗 称的“强电”和“弱电”这一划分。而随着 IT 技术和智能电网的飞速发展，二 者的分界正变得越来越模糊，信号处理电路的能量管理(比如 CPU 供电电路)和 能量处理电路的信号管理(比如电力系统调度自动化、正成为电类相关学科和相 应产业研

3、究的重点。但“电路原理”课程依然按照旧有的划分模式，在“强电”类“电路理论基础”课中列举电力系统的实例，在“弱电”类“电路分析基础”课中提供信息系统的实例。这显然会造成学生认识上的偏差，不利于学生成长。(4、我国建设创新型国家的战略举措，对电气信息类人才培养质量提出了 更高要求，“卓越工程师教育培养计划”就是其中之一。传统的“电路原理”课 程主要要求学生熟练掌握节点法、戴维南定理、三要素法、相量法等分析方法。对于卓越工程师的培养要求来说，这远远不够。学生需要从第一门工程类课程开 始就见识到实际工程中使用的电路。而“电路原理”课程教学的现状是：电路分 析方法与实际电路存在严重的脱节，相当多学生在

4、学完电路课程后，面对实际电 路往往无法有效使用电路分析方法。(5、随着学科和产业的发展，产生了越来越多的知识。再加上大学本科学 制不可能延长。这就使得知识下沉成为必然。人类的科技进步史基本上等同于知 识下沉史。牛顿的经典著作自然哲学的数学原理有几百页，但当前大多数大 学物理教科书仅用不到十页就介绍了相同的内容。如果始终墨守成规，不将一些 原本属于专业课的知识下沉到基础课，势必使知识爆炸和学时有限之间的矛盾成 为死结。正是由于上述原因，在我国积极推行“电路原理”课程改革已经刻不容 缓。我们不应该把电路课程理解为物理电学的“加强版”，更不愿看到教师用培 养科学家的心态去讲授“电路原理”课程一一讲定

5、义、证定理、举例题，学生用 曾经行之有效的方法来学习“电路原理”课程盲目追求正确列出方程并正确 求解习题，通过反复做大量电路习题获得高分。“电路原理”是学生接触的第一 门工程类课程。我认为，让学生建立适当的工程概念可能比熟练使用节点法还重 要。这里所论及的工程概念，包括学生应该了解当代电气工程领域中被广泛使用 的元件，接触并学会分析若干典型工程实例，熟悉常见工程元件的建模过程，掌 握电路的工程化直觉求解方法，尝试电路设计时所需的一些工程化考虑（诸如灵 敏度、可靠性、成本等）。当前的“电路原理”课程如果不进行深层次的变革，显然不可能实现上述目标。要想使得“电路原理”课程成为一门称职的电气信息 类

6、卓越工程师培养的核心课，难度甚大、任重道远。二、教学改革的指导思想 1、依据山西工商学院 2016 年人才培养方案和山西工商学院“十三五”发展规划的要求，参照建筑电气与智能化建设专业教学指导方案的要求，在充分 调研社会需求和生源状况的基础上，准确定位专业培养目标，明确文化基础课程 的功能定位，加强专业技能培养，促进专业教学与生产实际的紧密结合。2、结合企业实际需求。3、考虑我校工程造价专业学生的特点。4、借鉴山西省优秀高校先进模式和合理化的课程体系，参考兄弟院校已经 完成的课程改革的先进经验。三、教学改革的目标与内容 1、理论教学（1）要让学生在“电路原理”课程中接触当代电路最常用的基本元件，

7、学 会利用各种方法分析包含这些基本元件的电路。要做到这一点，必须突破传统的 只讲二端理想元件的局限性，讲授有源三端元件和多端元件。这样才能赋予“电 路原理”课程应有的时代感。（2）要带领学生熟悉从实际元件到其理想模型的建模过程，掌握元件建模 的一些基本思想。要做到这一点，必须突破传统的只讲理想模型的局限性，让学 生了解同一实际元件在不同工程背景下，需要建立不同的模型。这样才能使得“电 路原理”课程具备工程特点。（3）通过大量（经适度简化的）工程实例，帮助学生加深对电路基本概念 和分析方过程中的关键和核心教学改革的科学性与措施的有效性直接关系到育人的规格要求及质量的高低为进一步深化我校电路课程教

8、育教学改革办出应用型本科教育教学的特色推进专业建设提高人才培养质量特制定本课程改革实施方案一模型的建模观点教师的授课一直在理想元件和受控源里打转转学生的学习仅仅限于完成方程求解由理想元件构成的电路习题与分析实际电路有较大脱节过去的五十年来电力电子计算机等学科和产业均取得了突飞猛进的发展构成各种和产业的重大变革熟视无睹电路本身是用来进行能量处理和信号处理的在广义电气工程学科发展的早期电路在能量处理和信号处理两方面的应用泾渭分明因此也就有了俗称的强电和弱电这一划分而随着技术和智能电网的飞速发展二法的理解。要做到这一点，必须突破传统的只讲授人为编制的电路例题 的局限性，让学生用电路分析方法分析实际电

9、路。这样才能更深刻地掌握“电路 原理”的核心内容。（4）让学生对电路能量处理和信号处理两方面的功能均有所了解。要做到 这一点，必须在基本概念讲授和例题选择上突破传统的强电和弱电相互独立的局 面，兼顾能量和信号处理，兼顾模拟和数字系统等。这样才有利于培养出能够进 行学科交叉的拔尖创新人才。（5）引导学生通过学习“电路原理”课程的基本内容（元件、概念、方法 和观点），初步形成独立思考、勇于质疑的学习态度，养成习惯创新、喜欢创新 的治学精神。要做到这一点，必须突破传统的“知识传授”型的教学方法，将教 学过程逐步转变为引导学生进行“知识发现”的过程。这样才能让学生逐步拥有 创新的意识和动力。下面从教学

10、内容、方法、手段和环境几个方面来讨论如何实 现上述理念。2、实验教学 由于电路这么课是一门专业的基础课，为了将来学习专业课有很重要的帮 助，为了很好的完成教学大纲的要求，并且结合实验教学对电路这门课程充分认 识。由于基础课程实验是单一模式，可以在教学过程中确定由浅入深、循序渐进、层层提高。遵循这一原则对电路实验课程进行安排。（1）基础型实验教学模块 越是基础的越接近实物的本质。作为基础型实验是以验证型为主的实验内 容，是实验课程起始的必要的环节。由于在校的学生在高中阶段基本上没有接触 过试验设备，更谈不上实验操作技能，本实验教学体系就是重点培养学生熟练掌 握实验仪器操作和基本的实验技能操作。树

11、立严谨的科学的作风。（1.1）熟练掌握实验仪器操作 以视频方式教学，学生利用所学设备对常用的元器件，如电容，电阻二极管 等进行检测学习，在多种实验仪器中要求学生重点掌握示波器和函数发生器的使 用。实验结束每个学生要当堂演示操作技能，检验实验掌握程度。（1.2）验证型为主的基础实验 以验证为主的基础实验环节，虽然是通过实验数据分析加深对基本电路特性 的理解和掌握，但也并不是单纯形式的验证。如基尔霍夫定律、叠加定理等验证 型实验。要求学生提前预习，自己设计实验电力、实验步骤和实验表格。在试验 教学中，坚持“学生为主，教师为辅”的理念，教师适当的提醒或者讲解疑问和 电路故障。是学生认识到基础型实验不

12、等于简单实验。实验与理论相结合，更加 充分的掌握所学的理论知识。（2）提高型实验教学模块 由于学生刚刚接触电路，不仅实验操作不熟练，选题面也相对较窄，这个模 块适当安排一些带有设计型的小实验，培养一定的工程概念，让学生以实验室现 有过程中的关键和核心教学改革的科学性与措施的有效性直接关系到育人的规格要求及质量的高低为进一步深化我校电路课程教育教学改革办出应用型本科教育教学的特色推进专业建设提高人才培养质量特制定本课程改革实施方案一模型的建模观点教师的授课一直在理想元件和受控源里打转转学生的学习仅仅限于完成方程求解由理想元件构成的电路习题与分析实际电路有较大脱节过去的五十年来电力电子计算机等学科

13、和产业均取得了突飞猛进的发展构成各种和产业的重大变革熟视无睹电路本身是用来进行能量处理和信号处理的在广义电气工程学科发展的早期电路在能量处理和信号处理两方面的应用泾渭分明因此也就有了俗称的强电和弱电这一划分而随着技术和智能电网的飞速发展二的模块和实验方法为依托，灵活运用所学知识，激起学生自动查阅材料提前了 解后续专业课的热情，逐步提高实验操作水平和设计理念，通过实验并加以验证。不仅加深了对理论知识的理解，以及对理论与实践的差异的理解，从而引导学生 学会主动思考，大胆尝试，积极解决问题。四、教学改革的实施 1、教学课程模块化（1.1）模块化的教学思路 根据课程的教学背景和教学目的，把教学内容模块

14、化，建立的教学模块不是 简单的按 1+1 的加法进行组合，应培养学生的分析和解决问题的能力作为出发 点，遵循一定的规则重新组合 第一，遵循教学规律，符合教学背景，涵盖课程的重点教学内容及教学知识 点，有效调节学与用的关系；通过模块的整体描述抛出问题，寻找解决问题的方 法，一步步，一层层，循序善诱，让学生积极思考，逐步领悟和理解。充分调动 学生对课程的学习兴趣，提高学生的自主学习主动性，使学生在学习中始终处于 思考状态中。第二，教学模块的选择与建立必须具有实际意义，具有整体性，而且可以通 过一定的实验环境加以实现。教学以模块为中心，建立模块可能就是学生日后工 作中的实际需要。学生由于面对的是真实

15、且具体需要解决的问题，就会围绕模块 对相关知识点及分析方法进行深入的学习和探讨，创造性思维和实践能力都会得 到提高。第三，各教学模块虽然具有一定的独立性，但各模块中的教学知识点是相关 联的，个模块的教学先后顺序应以个知识点为基础，共同性的知识点应体现在首 要的模块中，各模块中再对非共同性知识点分别进行教学。（1.2）电路课程的教学背景。本课程的学时数为 80 个课时，其中理论 68 课时和实验 12 课时。主要任务 是研究电路的基本定理、定律、基本分析方法及应用。其目的是使学生通过对本 课程的学习，理解电路的基本概念，掌握其分析方法、定理和定律并能灵活应用 于电路分析中，使学生在分析问题和解决

16、问题的能力上得到培养和提高，为后续 课程的学习奠定坚实的理论基础。（1.3）电路课程的模块确定和教学组织顺序。（1.3.1）教学模块的确定。以教学的基本要求为依据，体现内容的够用和实用，重点建立知识的应用性，根据模块化教学思路及模块建立的规则，对电路的传统教学内容进行处理，从打 好基础、加强应用及培养能力出发来精选和强化课程教学内容。将电路课程分为 电阻电路分析模块、动态电路分析模块、正弦稳态分析模块、其他电路理论模块 4 大模过程中的关键和核心教学改革的科学性与措施的有效性直接关系到育人的规格要求及质量的高低为进一步深化我校电路课程教育教学改革办出应用型本科教育教学的特色推进专业建设提高人才

17、培养质量特制定本课程改革实施方案一模型的建模观点教师的授课一直在理想元件和受控源里打转转学生的学习仅仅限于完成方程求解由理想元件构成的电路习题与分析实际电路有较大脱节过去的五十年来电力电子计算机等学科和产业均取得了突飞猛进的发展构成各种和产业的重大变革熟视无睹电路本身是用来进行能量处理和信号处理的在广义电气工程学科发展的早期电路在能量处理和信号处理两方面的应用泾渭分明因此也就有了俗称的强电和弱电这一划分而随着技术和智能电网的飞速发展二块，其中其他电路理论这个模块不是本课程的重点要求部分，作为学生课 后兴趣加以学习，所以在教学当中不占用课时安排。（1.3.2）模块教学的组织顺序以及课时 模块一：

18、电阻电路分析.26 课时 电路模型和电路定律.8 课时 电阻电路的等效变换.10 课时 电阻电路的一般分析.10 课时 电路定理.8 课时 模块二：动态电路分析 .12 课时 储能元件 6 课时 一阶电路和二阶电路的时域分析 6课时 模块三：正弦稳态分析 30 课时 相量法 4课时 正弦稳态电路的分析 6 课时 含有耦合电感的电路 8 课时 电路的频率响应 2 课时 三相电路 8 课时 模块四：其他电路理论 非正弦周期电流电路和信号的频谱 二端口网络 2、实行分层次教学方法 把基础好的和基础不好的分开进行分开教学。基础相对不好的学生的可以以 基础为主，先学习一些基本的定律并加以讲解，基础相对好

19、的学生主要以创新为 主，鼓励自主完成一些实验教学。五、考核标准 由学校按照山西工商学院考试课考核办法统一安排，即学期总评成绩=平时 成绩X 10%+期中成绩X 20%+期末成绩X 70%还要加 20%勺自主创新的成绩部分，这样可与提高学生们的积极性。六、教学改革的预期结果 新的教学体制改革不仅让学生的学习面貌发生变化，而且学生学习积极性大过程中的关键和核心教学改革的科学性与措施的有效性直接关系到育人的规格要求及质量的高低为进一步深化我校电路课程教育教学改革办出应用型本科教育教学的特色推进专业建设提高人才培养质量特制定本课程改革实施方案一模型的建模观点教师的授课一直在理想元件和受控源里打转转学生

20、的学习仅仅限于完成方程求解由理想元件构成的电路习题与分析实际电路有较大脱节过去的五十年来电力电子计算机等学科和产业均取得了突飞猛进的发展构成各种和产业的重大变革熟视无睹电路本身是用来进行能量处理和信号处理的在广义电气工程学科发展的早期电路在能量处理和信号处理两方面的应用泾渭分明因此也就有了俗称的强电和弱电这一划分而随着技术和智能电网的飞速发展二大提高，主体意识明显增强，综合应用能力和创造性得到了很好的发展，自我探 究能力也不断提高。在完成基础教学、模块化教学任务的过程中，自由讨论，互 相帮助，加强了团队的合作意识，增进了相互了解。教师也要从学生的实际水平 出发，以学生为主体，兼顾学生的兴趣，创

21、设良好的情境，使学生积极参与知识 的探索过程，主动完成课程要求，从中掌握操作的方法与技能，并学以致用。七、课程教学框架图 教师精讲*实验内容的重点设计宴点，注意事项等 学生自主学习，预习，对实翰内容进行仿真分析 独立设计 他化组台蚩种教学方法；精讲、演示、体脸式 灵活应用多种学习方法：自学、小俎讨论、学生讲课 卡自主学习 r 开放实验室、课外指导等方式 方式 平时考核十期末考核 平时考核实验态度、实验操作.实脸报告 期末考核：期末实验操作测试、设计作品测试 形式 诊断性评价过程性评价.总结性评价 评松人教师评价十小组评价 十个人评价 评价 过程中的关键和核心教学改革的科学性与措施的有效性直接关系到育人的规格要求及质量的高低为进一步深化我校电路课程教育教学改革办出应用型本科教育教学的特色推进专业建设提高人才培养质量特制定本课程改革实施方案一模型的建模观点教师的授课一直在理想元件和受控源里打转转学生的学习仅仅限于完成方程求解由理想元件构成的电路习题与分析实际电路有较大脱节过去的五十年来电力电子计算机等学科和产业均取得了突飞猛进的发展构成各种和产业的重大变革熟视无睹电路本身是用来进行能量处理和信号处理的在广义电气工程学科发展的早期电路在能量处理和信号处理两方面的应用泾渭分明因此也就有了俗称的强电和弱电这一划分而随着技术和智能电网的飞速发展二