新工科背景下电路原理课程探究式教学研究与实践
李珊珊1，2，邓云桂1，宋余君1，2
（1.怀化学院 电气与信息工程学院，湖南 怀化；2武陵山片区生态农业智能控制技术湖南省重点实验室，湖南 怀化）
摘 要： 为适应新工科对电子通信专业学生人才培养目标的要求，针对过去传统的电路课程教学中已显现出的问题，课题组利用探究式教学与传统教学模式有机融合，强调以教师为主导、学生为主体的指导理念，提倡自主探索与合作学习的方式，既充分调动了学生的积极性和主动性，又突出了对学生工程实践能力与创新思维能力的培养。通过探究式教学的改革与实践，能有效促进学生专业素养与实践能力的提高，获得较为满意的教学效果。
关键词： 电路原理；探究式；教学改革；自主学习
电路原理课程（也称电路分析基础）是电子信息类、电气类等专业的必修专业基础课之一，各高校一般都开设在低年级阶段，它是围绕电路理论中的经典部分，以掌握电路分析的基本定律、定理和基本分析方法，来提高学生分析电路的理论水平和设计电路的实践能力。通过电路原理课程的系统学习，学生的自学能力、逻辑推理能力、总结归纳能力以及实验技能将会得到大幅提升，为后续的模电、数电、高频等课程打下必要的专业基础，但对于刚接触专业知识的大一学生来说，电路原理是一门难度系数较高、且比较枯燥的课程，特别是在传统教学模式下“重理论轻实践、重知识轻能力”的现象普遍存在，使得学生解决问题的能力与动手实践的能力严重缺乏，更谈不上培养学生的创新思维能力[1]。当种种因素叠加在一起，使得该课程的教学效果不容乐观，且越来越显现出各种弊端。因此，迫切需要改革原有电路原理课程的教学方法和教学模式，以电路原理课程为先导，结合后续专业课程实施探究式的教学改革，激发学生自主学习的极大兴趣，实现启发式与引导式为双主体的教学模式，有效提高新工科人才的专业素质，不断提升应用型人才的创新实践能力。
一 新工科背景下电路原理课程的教学现状
近年来，为响应教育部提出的工程教育改革，进一步推动应用型人才培养模式的不断创新，我国新工科建设的已成为当前应用型高校改革的重要内容之一，而新工科需要培养的具有一定实践能力与创新能力的复合型卓越工程师，传统的教学内容、教学方法已经无法满足新工科人才培养的目标和需求，因此建立与之匹配的课程体系与教学模式就是首当其中需要解决的[2]。但由于种种原因，导致现阶段电路原理课程在教学中还面临诸多问题，例如：课时的不断压缩，使得教师不停的赶进度，学生根本来不及消化前一课时的旧内容，又要“填鸭式”的面对下一课的新知识；课堂上，教师灌输的过多而学生自主学习的过少，学生主动学习的积极性不高，教师要求的课前预习新知、课后巩固旧识更是无法做到；由于课程自身的特点，容易导致讲授过于理论化而忽略相关的应用实例，使得电路课程的理论学习与实践应用相脱节；电路原理课程考核方式单一化，忽略了整个学习周期中的过程性评价，这就助长了多数学生平时松懈怠慢、考前临时突击的不良学风；另外，在智能手机广泛普及之下，绝大多数的学生没有发挥它方便学习的优势，而是沉迷于网络手游和各种娱乐性APP，无论在课上还是课后对手机都没有自控能力，严重影响了学习的效率和效果[3]。
二 探究式教学在电路原理课程中的意义
（一） 激发学生自主探究欲望
教师作为探究式教学中的引领者，在电路原理课程教学的过程中，其目的是启发诱导学生；学生作为学习的探究者，其任务是在学习过程中主动探究，初步掌握电路的基本概念、定律与定理，能自主分析电路、培养一定的创造性思维，因此，只有激发起学生自主探究知识的欲望，才能让学生的学习真正从被动变成主动。如何激发学生自主学习的探究欲望呢？教师应当根据教学大纲要求的教学目的与教学重点，精心设计巧妙的有效情境，提出难度适当、逻辑合理的问题，激发学生自动学习的欲望与热情，使学生紧紧围绕这个提出的问题开展课前的自主学习。
（二） 发掘学生自主探究潜能
在创设合理的探究情境之后，教师需要帮助学生来设定合理的研究计划与研究方法，与此同时，教师还要提供或准备相应的学习资料与实验条件，学生可通过查阅资料、分组讨论、电路微课或MOOC等学习方式寻找解决问题的方法、利用实验或仿真等实践方式寻找解决问题的答案。教师通过合理的组织与适当的引导，不但能监管和规范整个探索学习的全过程，还能极大地发掘学生自主探究的潜能；与此同时，学生在老师的引导和启发下，充分发挥自主探索的学习态度、挖掘自身的学习优势和学习潜能，通过探究学习的过程，由被动地学习转变为自主的学习[4]。
（三） 培养学生自主探究能力
除了激发探究欲望和挖掘潜能以外，教师还应分阶段、分层次的设定不同的探究任务，逐级推进、系统安排，不断提升学生自主探究的能力。首先，要明确学生在学习过程中的主体地位，注重学生的自我发展，科学引导学生独立思考或团队协作来分析问题和解决问题；其次，教师要研究学生惯用的思维方式和习惯，善于将他人学习的成功经验转化为学生学习的直接经验；最后，在探究教学过程中，要不断解决“为谁教”、“教给谁”的问题，持续优化“教什么”、“怎么教”的难题，才能真正把学生自主探究能力的培养落实到实处。
三 探究式教学在电路原理课程中的实践
为将课内学习延伸到课后学习，布置相应的探究任务是必不可少的。相比传统的纸质作业，新工科要求的专业人才需要更强的专业能力与实践创新能力，因此教师应设计开发更多样的课后实践，既能巩固课堂所学，又能扩展知识的应用面，还能拓宽学生思维的广度、提升思维的深度，促进工程实践能力与创新思维能力的持续发展。新工科要求的专业人才不仅要具有理论性强的特点，还要有较强的工程实践能力，提供必要的基础理论和实验技能。随着信息化教学的不断发展，电路原理实验教学的环境也在不断改进，仿真软件Multisim就是电路原理课程教学和学习中常用的，叠加定理的课后扩展学习，可以利用虚拟实验对课内传统实验的进行补充和改进[6]。学生可利用Multisim软件设计仿真电路，将传统实验结果与仿真数据作比较，进一步加深对叠加定理的理解，促使学生的知识和技能都得到很更好的发展。
四 现以电路原理课程中的“叠加定理”的教学为例，开展探究法教学研究。
（一） 课前设置探究问题情境
在课前，通过“线上”学习平台提出需要探究的问题、创设问题的情境，这是实施探究式教学的第一步。教师设计的探究问题，一方面要能承上启下贯穿所学知识，即将学习新知与复习旧识统一起来，另一方面又要兼顾问题的典型性与新颖性，从实际生产生活中提炼出问题更容易激发学习的热情，保持学习的趣味。电路原理课程知识点众多，但安排的教学课时相对来说比较紧张，因此，教师必须有效利用课前预习阶段，通过划分小组、激活旧识、准备新知以及交流讨论等方式，布置预习任务，学生可利用电路的微课或MOOC等资源，学习叠加定理的有关概念，熟悉叠加定理的适用范围，并思考在含有多个独立电源共同作用下的线性电路，其电路的总响应与每一个电源单独作用时的响应有何关联？电路三大参量中的电压、电流和功率是否都满足这样的关联规律？受控电源是否也能像独立电源一样来处理？等一系列的问题；同时，可以通过学校建设的学习平台分发相关的预习资料，引导学生设计简单的电阻电路，开放电子电工实验室，让学生亲自动手搭建电路并通过实验观察规律，帮助叠加定理的理解，并对叠加定理的应用有一个初步的认识，为课堂教学打下理论基础[5]。
在课中，学生可以自行或分小组交流讨论自学的成果，在互相沟通和分享的过程中，不仅碰撞了思维，还能激发表现欲，促进创造思维的发展。课堂讲授知识与项目驱动相结合、单一性的思考与求异性的思维相结合可以构造出高效的课堂教学，让枯燥乏味的课堂教学充满生机和活力，学生在这样课堂气氛下也更容易掌握新知识。在讲授叠加定理的过程中，教师进行演示实验，在引入新课的同时，还能通过具体的实验数据使学生对电压、电流在运用叠加定理时有一个更直观的感受；利用之前所学的基尔霍夫定律等理论知识引导学生参与证明定理，并提示学生思考“不作用的电源该如何处理”，进一步加深对电源“置零”的理解；在学生对叠加定理有了一定的认识之后，再引导学生思考“为什么功率不能使用叠加定理”、“受控电源能不能参照独立电源一样来处理”等问题，让学生自主利用实验结果验证问题的答案，通过参与思考、解疑的积极体验，推动学生探究叠加定理的内在含义；并通过实际案例或例题，归纳电压、电流在使用该定理时的求解步骤，总结叠加定理的适用范围与使用条件。
（二） 课中探索并解决探究问题
本文使用MATLAB仿真软件对考虑风速、风向变化及机组间尾流效应的风场模型进行仿真。风电场内运行16台1.5 MW双馈异步风力发电机,机组间距离均为300 m,风机叶片半径为31.5 m,风轮中心点高度为70 m,风机额定风速为13 m/s。考虑到海面相对平稳,本文采用修正后的Jensen地形平坦模型计算尾流风速。威布尔分布用于模拟所选风电场风塔测量的风速。仿真结果表明,当α=7,β=2时,仿真曲线符合实际
（三） 课后布置新的探究任务
探究式教学是在传统教学模式下吸取经验不断探索、不断发展而形成的，是立足于课程内容、从专业需求层面上开展教学改革的研究。探究式教学的中心思想是在教师的引导和启发下，使学生成为学习的主体，让学生通过资料阅读、线上微课、动手实验、独立思考和分组讨论等多种途径去自主学习，并掌握电路的基本概念、定律定理和分析电路。学生通过自主探索与合作学习，不但调动了学习的积极性和主动性，还能利用课前自学对知识点有一个基本的概念和把握；再通过课堂上的学习进一步掌握分析电路的方法或步骤，并总结电路的求解规律，建立自我认知后的电路模型；最后利用课后开展各类“线上”与“线下”的学习，巩固对知识点的理解，并能将电路理论联系生活实际加以灵活运用。探究式教学的基本流程如下图所示：
五 结语
本文首先分析了新工科背景下电路原理课程的教学现状，然后探讨了探究式教学在电路原理课程教学中的作用和意义，然后以叠加定理的讲授为例，探讨了在课前与课中如何分层次、分目标的开展探究式教学，并将课堂教学延伸至课外训练，使学生巩固所学知识并且能举一反三，提高知识的应用能力，对构建科学合理和多元化的电路课程体系有一定的参考价值。
加强培育工匠精神的校园精神文化环境建设。学校可以发挥榜样示范的作用，通过树立典型，利用多种途径和方式开展榜样示范教育，充分挖掘榜样身上的工匠精神。通过榜样现身说法的形式讲述自己的经历，让学生在榜样力量的带动下，向榜样学习，营造一种积极向上、拼搏进取的校园文化氛围。学校可以优化校园文化活动。目前高校活动形式的同质化，内容的娱乐化大大降低了活动的吸引力和教育作用。通过活动的形式来达到工匠精神教育的目的，需要创新活动的内容和形式，才能将枯燥的理论生动化、形象化，提高大学生参与的积极性，最终达到娱乐育人的效果。
2）在英语的语调中，升调和降调占多数。其规律大体为：就整个语句来说，表达“肯定”或“完结”的陈述句、特殊疑问句、命令式祈使句和感叹句读降调；表示“不肯定”或“未完结”的一般疑问句、语气婉转的祈使句以及请求、道歉、打招呼、犹豫、怀疑、轻蔑、不耐烦的语句读升调；前否定后肯定的反义疑问句读降升调；逐项列举事物的句子、选择疑问句、主句前的短语或从句读升降调；第二次问对方的名字时读平调。特例：读前肯定后否定的反义疑问句前降后也降。在句尾，句号前的单词读降调；下列情况读升调：主语（形式主语除外）、状语（句末的除外）、介词前、连词前、不定式to do与后置分词（doing done）前。例如：
参考文献
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[2] 徐洋.《电路分析基础》课程过程性评价的教学改革研究[J].教育现代化,2018,5(46):110-111.
[3] 卢厚元,祝丰菊,刘金云,王建华.电路分析与制作探究式教学模式的研究与实践[J].湖北工业职业技术学院学报，2018，31(05):76-80.
[4] 杨金,汪海波,樊敏.电路分析课程教学现状分析与教学改革探讨[J].合肥师范学院学报,2018,36(03):45-46.
[5] 高君华,干红平,张东.电路分析课程教学改革[J].中国教育技术装备,2017(20):92-93.
[6] 刘俊霞,王静.电路分析课程教学改革探讨[J].教育教学论坛，2016(25):94-95.
本文引用格式： 李珊珊,邓云桂,宋余君.新工科背景下电路原理课程探究式教学研究与实践[J].教育现代化,2019,6(67):141-143.
DOI: 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.67.067
基金项目： 本文系国家级大学生创新创业训练计划项目（项目编号：201810548004）；怀化学院校级教学方法改革项目（2018）
作者简介： 李珊珊（1981-），女，土家族，湖南怀化，硕士，讲师，研究方向：无线传感器网络、物联网。
标签：电路原理论文; 探究式论文; 教学改革论文; 自主学习论文; 怀化学院电气与信息工程学院论文; 武陵山片区生态农业智能控制技术湖南省重点实验室论文;