总结,在教学中不断反思、调整和实践,力求将“教为主导,学为主体”的教育理念和方法融入具有经典理论的专业基础课中,使电路基础理论和基本方法能和电路仿真、工程实践融合起来。如在“二阶电路”教学中,通过调整、更新教学设计;借助电路仿真软件;综合利用讲授法、启发式、探究式、案例式等多种教学方法,增强教学的趣味性和实践性,达到了良好的教学效果。
1.承上启下 自然导课
如何恰如其分的引入本节内容,是驾驭课堂的第一步。设计导课时,要注重前后知识点之间的关联,引导学生明确学习方向。
在学习“RLC二阶电路”之前,学生已经对一阶电路的结构特点和响应形式有了比较深入的认识。因此可以通过对一阶电路的回顾和总结,启发学生思考什么是RLC二阶电路,以及RLC二阶电路具有怎样的电路结构和特点。
2.层层递进 论证严密
在导课环节,学生认识到:二阶电路是指由两个的独立动态元件构成的电路。那么首先从最简单的二阶电路(这里以只含有一个电容和一个电感的LC电路为例)入手,通过分析电路中电场能量和磁场能量之间相互转换的物理过程,使学生认识LC电路中的振荡现象,这是一个定性分析的过程。而LC电路中的振荡实际上是一种正弦振荡,要证明这一点,必须通过进一步的定量计算来实现。接下来引导学生使用电路分析的基本方法,通过对电路列微分方程并求解方程,使学生深刻认识LC电路中的正弦振荡现象。
3. 分析讨论 仿真对比
认识了最简单的LC电路之后,引导学生思考这样一个问题——如果将电路的损耗用电阻R来表示,串联在电路中,就构成了典型的RLC二阶串联电路,这样的电路又有怎样的特点和响应形式呢?接下来运用电路分析的基本方法,列写RLC串联电路对应的二阶微分方程,由高等数学中的知识——齐次方程的解是由特征方程的根决定的,对应在电路中即:电路的响应形式是由电路结构和R、L、C元件的参数决定的,那么接下来将讨论的问题是:如何根据各参数的不同,分析二阶电路的不同响应形式。
二阶电路的响应分为过阻尼、欠阻尼、临界阻尼和无阻尼四种状态。纯粹的数学计算是枯燥和抽象的,为了使学生对这四种响应形式有一个更直观的认识,采用较常用的Multisim电路仿真软件,通过对参数进行设置,观察对比不同情况下的响应仿真波形,更具真实性和说服力[3]。
4.加强应用 学科融合
前面的分析和讲授都只停留在理论分析和论证层面,那么二阶电路又有哪些工程应用呢?接下来进入理论联系实际环节,主要采用案例式教学方法,以“电火花加工”和“汽车点火系统”为例,结合电路原理图,分析二阶电路在工程方面的应用[4]。结合工程实例,在潜移默化中实现了理论和实践的有机融合,加深了学生对这一知识领域的认识,拓宽了学生的视野,是对基本理论和方法的进一步升华。
为了使学生对二阶系统有一个更形象的认识,接下来通过类比,分析皮球自由落体时,分别落在地面、沙滩及理想环境下的运动状态,来对比二阶电路的四种工作状态。让学生进一步认识到:二阶系统除了在电类方面的应用外,在物理、机械等更多学科领域也有着广泛的应用。鼓励学生课下查阅相关资料,进一步拓展思维,加强各学科之间的融合。
三、总结
《电路分析基础》作为电类各专业的重要专业理论基础课,是一门理论、仿真和实践有机融合的课程,仿真不仅可以用來验证理论,还可以用来指导实践。将仿真软件引入电类课程的教学过程已经成为一种发展趋势,它克服了实验设备和实验场地不足等的限制,将成为传统教学的有益补充[5]。
探索以“教师为主导,学生为主体”的教学模式和方法是现代教育的发展趋势,导引式教学设计融合多方法的教学模式可以进一步推广到整个《电路分析基础》的教学中来,以及电类各相关专业理论基础课程中,通过不断创新和实践,进一步优化课堂教学,完善课程建设体系。
参考文献
[1]李瀚荪.电路分析基础[M].第四版高等教育出版社.2009
[2] 常青美,孙亮.电类核心基础课程教学改革与实践[J].中国电力教育,2012,(18),p60-61.
[3] 祁国权.RLC二阶电路暂态过程的Multisim仿真[J].电子设计工程,2011,(24), p60-61.
[4] 俎云霄.电路分析基础[M].电子工业出版社.2009
[5] 叶祥,黄伟锋.仿真软件在电类课程实践教学的作用探讨[J].福建电脑,2012, (4), p193-195.
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