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1、新型电路实践教学模式探索 摘要：结合教育部卓越工程师培养计划，针对电路实践教学的现状，探讨了一种新型的电路实践教学模式。实践证明，这种新型的教学模式更能开发学生的创新综合思维能力，更有利于创造性与复合性实用型人才的培养。 科学技术的突飞猛进和产业结构调整步伐的加快，迫切要求人们在高等教育中要培养出更多、更好的创造性与复合性实用型人才。1然而在目前的高等教育中，普遍存在重理论知识传授、轻实践能力培养的现象，这无疑限制了学生创新综合思维能力的开发，导致学生不能对知识进行融会贯通，理论与实际脱节。而加强实践环节的创新综合性，能极大地激发学生的积极性和主动性，有利于培养创造性与复合性实用型工程技术人才
2、。为此，在电路实践教学中尝试先行引入工程案例，向未踏上工作岗位的青年学生介绍各种企业行业的工程案例，激发学生的学习兴趣，期许这种新型实践教学模式能够使学生更牢固地掌握课程所学的知识，并使学生更早地接触工程实际，以加强学生综合素质的培养。 一、电路实践教学现状 电路课程是电类专业学生的专业基础课，也是该专业学生接触的第一门关于电的课程。其课程内容以最基本的电路元器件和电路基本定律定理为主，实践教学安排更多地倾向于验证性实验，即验证基本定律定理和分析方法的正确性。2即使有开设综合性或者设计性的实验，由于电路理论中所学知识的局限性，学生独自设计电路还有很大难度，所以多是先告诉学生完整的电路图，然后学
3、生简单模仿，按照电路图连接元器件和导线，再观察波形，测试相应数据。该实践教学模式下培养的学生，难以解决将来要面对的实际工程问题，其掌握的理论与做研发要具备的科研实践能力完全脱节。 二、电路实践教学的改进尝试 基于电路实践教学的现状，作为培养工科类学生的院校，配合教育部卓越工程师培养计划，课题组进行了一种新型电路实践教学模式的尝试，该模式分为三个步骤进行。以二极管与电容为例，以往理论和实验课讲到二极管时往往先陈述二极管的构造、伏安特性，进而引入二极管的单向导电特性，做实验时就是要求学生描绘伏安特性曲线，以及用整流电路来阐述二极管的单向导电特性。 课题组将电路实践教学安排作了较大改动： 步骤一：由
4、教师拿一些与工程实例结合的PPT图片，从整个工程的工艺开始讲解，以激发学生的兴趣，进而在动画图片中循着各种控制组件最后再把叙述落到执行机构的输出组件继电器，以及聚焦继电器线圈上反向并联的二极管，或者阻容。这样就可以在应用的场合下给学生讲述涉及到的各种元器件的作用和理论知识，如二极管在该场合起吸收反向电动势的作用，因此也称为续流二极管，而并联的阻容元件则是在有电路干扰的情况下作为浪涌吸收。在该步骤中主要给学生安排了基本电路元件（二极管、电容、继电器）的理论知识及12个应用实例，穿插着讲述阻容吸收继电器触点火花，可以让学生在后续课程中对固态继电器的应用有一个感性的对照认识。 步骤二：让学生分组复习
5、相关知识，并自行拟定在应用场合下，如在电气抗干扰命题下设计一个抗干扰的实验，并由教师规定中期检查的时间和形式。 步骤三：学生在实验室完成实验后，利用视频和表格曲线记录下实验数据和过程，然后组织同学答辩，答辩形式由分组学生根据各自在实验中的分工不同来介绍自己完成的内容，然后回答教师的问题。 三、改进模式下的结果分析 课题组以电子信息工程专业卓越工程师班级的电路课程为实验对象，布置了一个题为“抗干扰”的大作业，要求学生34人一组，围绕“抗干扰”这一主题，结合所学知识，查阅资料，对抗干扰从最先的感性认识上升到理性认识阶段，并根据喜好设计一种简单的抗干扰方法进行实验。下面选几组学生的作业进行分析： 第
6、一组，该组学生对电路中的电气干扰及其消除方法很感兴趣，虽然他们的理论知识储备还远远不够，但是通过教师对工程案例的介绍，认知了“干扰”概念，了解了干扰存在于电气电子通讯等所有场合。在现有的实验条件下，他们想模拟继电器触点火花在电路中产生的干扰，首先他们碰到的问题是如何模拟“制造出”火花，虽然学生没有实际生产经验，但这正是工科学生教改模式的主导方向。对实验兴趣浓厚的学生通过与教师多次交流，了解到继电器在触点上涂有贵金属是为了增加吸合次数减少火花，就把继电器拆开，用小挫刀把触点上的合金材料小心地挫去，然后搭建一个简单的小型电路，并分别接电阻性负载和感性负载，以观察火花发生的情况。可以看到在感性负载（
7、如电动机）触点接触不好的情况下，负载的通断会在触点上产生火花。随后在继电器驱动端并接反向续流二极管，用于吸收继电器线圈的反向电动势，在继电器负载端并接RC阻容吸收电路，用于吸收负载火花。在实验过程中还可以接上示波器观察加接二极管及RC阻容电路前后的波形变化情况。并且给学生介绍了那种无触点无火花、可以频繁吸合的固态继电器的特点、应用场合及其价格的不同。 第二组，学生利用实验室现有的信号发生器和示波器连接音频线，分别观察在音频线上加铁氧体磁环与不加铁氧体磁环两种情况下示波器显示的波形。该实验要求学生能够得到频率连续的输出信号。学生仔细阅读信号发生器的说明书，把不常用的扫频输出这项功能挖掘出来，提高
8、了实验的精确性和有效性。这次实验的不足是示波器的频率响应范围为020MHz，无法继续增大频率观察，难以把音频信号和干扰信号准确地模拟出来，实验现象也很难说明问题，但是学生对大量资料的阅读分析和实验条件的创造，拓宽了知识范围。 第三组，WIFI的抗干扰能力分析。学生使用微波炉产生微波，使用智能手机产生蓝牙信号，利用笔记本电脑在不同距离下测定信号的参数。实验说明这些干扰对路由器的确有影响。存在的问题是受实验设备条件的限制，采集的数据量不是很多，很难断定数据的变动是否是微波炉或者蓝牙设备造成的。但是学生根据微波泄漏的微波信号频率和蓝牙信号频率有波段重叠来设计实验与设置实验条件，并编制软件把信号捕捉的
9、曲线、通讯信号的丢包率的显示界面均做得很好，教师也受到很大启发，教师与学生在教与学的互动上都得到了进步。 从学生完成大作业的整个过程来看，虽然有些实验没有数据与曲线，但是学生反映普遍较好，认为和原有的教学模式有很大不同，学生的思维一直处于积极主动的状态，发挥出很大的主观能动性查阅资料，把大纲之外的知识也融合进来，积极开动脑筋完善实验条件，利用实验室现有设备完成实验，在思考过程中实现了创新和对知识的重新“整合”与组装。这也是本阶段学生的培养目标。 笔者认为，这种新型的电路实践教学模式，一是可以让学生对理论课上学的各种元器件如电阻、电容、电感、二极管、继电器及其应用有了感性认识。二是在选用器件时，
10、如续流二极管、阻容吸收电路的二极管型号、电容的数值的选定可以由教师第一时间指导并分析，这样也增加了理论课的内容。三是结合卓越工程师培养计划，加强了工科类学生的动手能力，如引导学生模拟出触点打火花的现象。四是结合实验内容，让学生扩展视野，如初步了解干扰的现象及其防范措施，这样也为后续课程的设计打下了认知基础。五是培养学生团队协作精神，实验各个内容分工不同，但是又需要学生共同完成，该过程使学生在各方面均得到了锻炼和提高。 四、新型电路实践教学模式对师生的要求 首先，教师布置的题目要合适，最好能联系实际，给出的范围要在学生的能力要求范围内。比如“抗干扰”主题，因为抗干扰现象无时无处不在，学生对这个概
11、念比较容易形成感性认识。再加上教师在课上介绍了干扰的种类、形成机理及其危害，列举了一些常见的抗干扰措施，还带领学生专门去电子市场对抗干扰元器件做调研，使得学生对此概念的理解进一步深化，兴趣不断提升。 其次，学生要在现有的条件下，在自己能力范围内设计简单的实验，得出结论，总结已解决的问题，指出实验的局限性和实验不完善的原因，而不是对已成型的理论进行验证。 最后，要求教师与学生能够有机地结合。在创新综合思维中，学生犹如教师手里的风筝，既要放出去，又要收回来。放出去是为了让他们看得更高更远，收回来是让学生的思维不能偏离主题。在创新综合思维的培养中，教师要鼓励学生大胆思考，尽可能让学生沿着他们的思路想问题，有时学生会思考得不太全面、不太深入、不太准确，甚至在思考过程中出现了误判，这都是很正常的现象，这时教师要保护他们思考问题的积极性，尽可能地采用启发式方法进行补充完善。 五、结束语 提倡新型的电路实践教学模式更能激发学生对后续专业课程的兴趣和积极性。实践表明，这种教学模式能让学生在思考过程中自由驰骋，充分发挥自己的综合能力和创新性，主动地汲取新知识，并将所学知识应用到工程实践中，提高了学生的综合分析能力和创新实践能力。