结合工程应用的“电路课程”课堂教学法的研究

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摘要： 本文在电路课程的课堂教学设计中，突出工程应用，优化了课堂教学内容，弥补了电路理论与工程应用结合不紧密及实验学时少的不足，提高了课堂教学的质量。

Abstract： This article emphasizes engineering applications in the class instructional design of electric circuit courses， optimizes the content of classroom teaching， makes up the shortfalls of incomplete combination of circuit theories and engineering applications and insufficient experimental hours， and improves the quality of classroom teaching.

关键词： 课堂教学；理论与实际相结合；工程应用；课堂设计

Key words： classroom teaching；combination of theories and practices；engineering applications；class design

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）32-0252-03

0 引言

随着高等学校教学改革的不断深入，“电路课程”的授课学时由原来的96学时压缩到64学时，实验课压缩到16学时。针对目前工科院校电类专业的人才培养模式和压缩学时及第二学期就开电路课的教学现状，传统的“电路课程”的教法已经满足不了当前对电路课程要突出“工程应用”的教学要求。所以，为了解决课堂教学的理论与工程应用结合的问题、为了解决讲课学时少和实验学时少的问题，我们对课堂教学进行了精心的设计，增加了电路理论在工程应用的教学内容，优化了课堂教学内容。突出了对学生的电路分析能力和电路应用能力的培养。

1 课堂教学方法的设计

1.1 优化课堂教学内容 电路课程是电类专业重要的技术基础课，是学习电路分析和设计的入门课。由于目前电路课程压缩了学时，且国外中文教材内容多，教材价格高。所以，目前电路课程使用的教材大多数是国内教材。而国内的教材在写法上比较传统，在教学内容上注重电路的理论分析，电路理论在工程应用中的内容介绍较少。学生学完电路课后，总觉得电路理论与工程应用联系不太紧密，觉得做了那么多电路题，却不知道在工程应用中怎么用电路。所以，为了弥补教材内容和实验内容的不足，我们改变以往的课堂教学方法，利用多媒体技术将实际应用电路搬到课堂，优化课堂教学内容，提高课堂教学质量。

1.2 具体实施方法

1.2.1 结合实际设计课堂内容 按着电路课程的理论教学内容的顺序，在课堂上有计划的增加一些典型的、简单的实际应用电路分析的内容，引导学生初步学会分析、设计、掌握简单的实际应用电路。例如，在讲完“电位概念及电位计算”内容之后，增加应用电位的概念去测试实际电路和分析实际电路；在讲完电桥电路及平衡条件内容之后，增加一个实际测温控制电路，介绍电桥电路在实际电路中的应用等等，具体的课堂设计如表1所示。

1.2.2 课前做好充分准备 将选好的实际应用电路在实验室搭好电路进行调试，记录实验结果和实验波形。然后用相机拍摄下来，利用多媒体技术做成PPT，准备在课堂上演示；同时再用仿真软件进行仿真，比较简单的电路可在课堂上现场仿真。

1.2.3 课堂教学的实施步骤 第一步，在讲完某章、节的理论基础知识之后，结合本章、节的内容，再讲解实际应用电路的工作原理及；第二步，用仿真软件对实际应用电路进行仿真演示；第三步，用已经准备好的PPT演示实际应用电路的实验测量过程、实验结果或波形，第四步，将实际测量结果、仿真结果和理论计算结果进行比较，以及进行其误差的分析。

2 课堂教学设计的应用举例

2.1 介绍RC积分电路的工作原理 在讲完一阶线性电路暂态过程的零状态响应和零输入响应的内容之后，以积分电路为例向学生介绍电路暂态过程在实际中的应用。例如，向学生介绍由RC组成的积分电路如图1所示，然后介绍组成积分电路的条件和积分电路输出电压与输入电压的积分关系，最后根据其积分关系画出输出电压的波形。

在图1中，输入电压ui的脉冲宽度为tp，其输出电压uo从电容两端取出。当电路满足？子>>tp的条件时，可以认为ui全部降落在电阻R上，即ui=uR+uo≈uR，又因为

uo=■■idt=■■■dt=■■uRdt

≈■■uidt（1）

可见输出电压u0近似与输入电压ui的积分成正比，所以这种电路称为积分电路。

2.2 介绍RC积分电路的仿真情况 设积分电路的输入电压ui的脉冲幅值为4V，脉宽tp=0.2ms，按照积分电路？子>>tp的条件，工程上要求？子？叟（5-10）tp即可。设电路的时间常数？子=RC=5tp=5×0.2=1ms。

则选电阻R=10kΩ，电容C=0.1μF。仿真电路与波形如图2所示。

当RC积分电路带上负载之后，输出电压随之变化。其仿真波形如图3所示。

为了解决RC积分电路带负载能力差的问题，用运算放大器组成积分电路，其仿真电路及波形如图4所示。

从波形上可以看出，用运算放大器组成的积分电路带负载能力强，其波形与图2的波形相同。

RC积分电路无负载时，输出电压的变化范围为uo=

2.2538V～2.7462V；有负载电阻时，输出电压的变化范围为u0=58.9456mV～395.6mV；有源积分器带负载时，输出电压的变化范围为uo=2.2553V～2.7384V，与RC积分电路无负载时基本一致，说明有源积分器带负载能力强。

2.3 介绍RC积分电路的实验情况 按照仿真电路的R和C参数，其实验电路接线图及测量波形如图5所示。

从实验的波形上可以看出，实验波形及输出电压的变化范围与仿真实验完全相同。

3 结束语

通过对以上的课堂教学方法的尝试，其结果说明这种教学方法能将电路理论与电路应用拉近距离，使学生能够对电路课程的应用有了初步的认识，这样的“教与学”，提高了课堂的教学质量，达到了理论和实践相结合的目的，受到了学生们的普遍欢迎。

参考文献：

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[2]王勤.浅谈电路实验课教学综合改革[J].海淀走读大学学报，2005（02）.

[3]李娜，刘志强.户外隔离开关常见故障分析与预防[J].科协论坛（下半月），2009（03）.