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電路分析與設計

時間:2023-10-15 15:34:44

開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電路分析與設計,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。

電路分析與設計

第1篇

引言

TOPSwitch是美國功率集成公司(PI)于20世紀90年代中期推出的新型高頻開關電源芯片,是三端離線PWM開關(Three?terminalofflinePWMSwitch)的縮寫。它將開關電源中最重要的兩個部分——PWM控制集成電路和功率開關管MOSFET集成在一塊芯片上,構成PWM/MOSFET合二為一集成芯片,使外部電路簡化,其工作頻率高達100kHz,交流輸入電壓85~265V,AC/DC轉換效率高達90%。對200W以下的開關電源,采用TOPSwitch作為主功率器件與其他電路相比,體積小、重量輕,自我保護功能齊全,從而降低了開關電源設計的復雜性,是一種簡捷的SMPS(SwitchModePowerSupply)設計方案。

TOPSwitch系列可在降壓型,升壓型,正激式和反激式等變換電路中使用。但是,在現有的參考文獻以及PI公司提供的設計手冊中,所介紹的都是用TOPSwitch制作單端反激式開關電源的設計方法。反激式變換器一般有兩種工作方式:完全能量轉換(電感電流不連續)和不完全能量轉換(電感電流連續)。這兩種工作方式的小信號傳遞函數是截然不同的,動態分析時要做不同的處理。實際上當變換器輸入電壓在一個較大范圍發生變化,和(或者)負載電流在較大范圍內變化時,必然跨越兩種工作方式,因此,常要求反激式變換器在完全能量和不完全能量轉換方式下都能穩定工作。但是,要求同一個電路能實現從一種工作方式轉變為另一種工作方式,在設計上是較為困難的。而且,作為單片開關電源的核心部件高頻變壓器的設計,由于反激式變換器中的變壓器兼有儲能、限流、隔離的作用,在設計上要比正激式變換器中的高頻變壓器困難,對于初學者來說很難掌握。筆者采用TOP225Y設計了一種單端正激式開關電源電路,實驗證明該電路是切實可行的。下面介紹其工作原理與設計方法,以供探討。

1 TOPSwitch系列應用于單端正激變換器中存在的問題

TOPSwitch的交流輸入電壓范圍為85~265V,最大電壓應力≤700V,這個耐壓值對于輸入最大直流電壓Vmax=265×1.4=371V是足夠的,但應用在一般的單端正激變換器中卻存在問題。

圖1是典型的單端正激變換器電路,設計時通常取NS=NP,Dmax<0.5(一般取0.4),按正激變換器工作過程,TOPSwitch關斷期間,變壓器初級的勵磁能量通過NS,D1,E續流(泄放)。此時,TOPSwitch承受的最大電壓為

VDSmax≥2E=2Vmax=742V    (1)

大于TOPSwitch所能承受的最大電壓應力700V,所以,TOPSwitch不能在一般通用的正激變換器中使用。

2 TOPSwitch在單端正激變換器中的應用

由式(1)可知,TOPSwitch不能在典型單端正激變換器中應用的關鍵問題,是其在關斷期間所承受的電壓應力超過了允許值,如果能降低關斷期間的電壓應力,使它小于700V,則TOPSwitch仍可在單端正激變換器中應用。

2.1 電路結構及工作原理

本文提出的TOPSwitch的單端正激變換器拓撲結構如圖1所示。它與典型的單端正激變換器電路結構完全相同,只是變壓器的去磁繞組的匝數為初級繞組匝數的2倍,即NS=2NP。

    TOPSwitch關斷時的等效電路如圖2所示。

若NS與NP是緊耦合,則,即

VNP=1/2VNS=1/2E    (2)

VDSmax=VNP+E=E=1.5×371

=556.5V<700V    (3)

2.2最大工作占空比分析

按NP繞組每個開關周期正負V·s平衡原理,有

VNPon(Dmax/T)=VNPoff[(1-Dmax)/T]    (4)

式中:VNPon為TOPSwitch開通時變壓器初級電壓,VNPon=E;

VNPoff為TOPSwitch關斷時變壓器初級電壓,VNPoff=(1/2)E。

解式(4)得

Dmax=1/3    (5)

為保險,取Dmax≤30%

2.3去磁繞組電流分析

改變了去磁繞組與初級繞組的匝比后,變壓器初級繞組仍應該滿足A·s平衡,初級繞組最大勵磁電流為

im(t)|t=DmaxT=Ism=DmaxT=(E/Lm)DmaxT    (6)

式中:Lm為初級繞組勵磁電感。

當im(t)=Ism時,B=Bmax,H=Hmax,則去磁電流最大值為

Ism==(Hmaxlc/Ns)=1/2Ipm    (7)

式中:lc為磁路長度;

Ipm為初級電流的峰值。

根據圖2(b)去磁電流的波形可以得到去磁電流的平均值和去磁電流的有效值Is分別為

下面討論當NP=NS,Dmax=0.5與NP=NS,Dmax=0.3時的去磁電流的平均值和有效值。設上述兩種情況下的Hmax或Bmax相等,即兩種情況下勵磁繞組的安匝數相等,則有

Im1NP1=Im2NP2    (10)

式中:NP1為Dmax=0.5時的勵磁繞組匝數;

NP2為Dmax=0.3時的勵磁繞組匝數;

設Lm1及Lm2分別為Dmax=0.5和Dmax=0.3時的初級繞組勵磁電感,則有

Im1=E/Lm1×0.5T為Dmax=0.5時的初級勵磁電流;

Im2=E/Lm2×0.3T為Dmax=0.3時的初級勵磁電流。

由式(10)及Lm1,Lm2分別與NP12,NP22成正比,可得兩種情況下的勵磁繞組匝數之比為

(NP1)/(NP2)=0.5/0.3

及(Im1)/(Im2)=(Np2)/(Np1)=0.3/0.5    (12)

當NS1=NP1時和NS2=2NP2時去磁電流最大值分別為

Ism1=Im1=Im    (13)

Ism2=Im2=(0.5/0.6)Im    (14)

將式(10)~(14)有關參數代入式(8)~(9)可得到,當Dmax=0.5時和Dmax=0.3時的去磁電流平均值及與有效值Is1及Is2分別為

Is1=1/4Im  ImIs1=0.408Im(Dmax=0.5)

Is2≈0.29ImIs2=0.483Im(Dmax=0.3)

從計算結果可知,采用NS=2NP設計的去磁繞組的電流平均值或有效值要大于NS=NP設計的去磁繞組的電流值。因此,在選擇去磁繞組的線徑時要注意。

3 高頻變壓器設計

由于外圍電路元件少,該電源設計的關鍵是高頻變壓器,下面給出其設計方法。

3.1 磁芯的選擇

按照輸出Vo=15V,Io=1.5A的要求,以及高頻變壓器考慮6%的余量,則輸出功率Po=1.06×15×1.5=23.85W。根據輸出功率選擇磁芯,實際選取能輸出25W功率的磁芯,根據有關設計手冊選用EI25,查表可得該磁芯的有效截面積Ae=0.42cm2。

3.2 工作磁感應強度ΔB的選擇

ΔB=0.5BS,BS為磁芯的飽和磁感應強度,由于鐵氧體的BS為0.2~0.3T,取ΔB=0.15T。

3.3 初級繞組匝數NP的選取

選開關頻率f=100kHz(T=10μs),按交流輸入電壓為最低值85V,Emin≈1.4×85V,Dmax=0.3計算則

 

取NP=53匝。

3.4 去磁繞組匝數NS的選取

取NS=2NP=106匝。

3.5 次級匝數NT的選取

輸出電壓要考慮整流二極管及繞組的壓降,設輸出電流為2A時的線路壓降為7%,則空載輸出電壓VO0≈16V。

取NT=24匝。

3.6 偏置繞組匝數NB的選取

取偏置電壓為9V,根據變壓器次級伏匝數相等的原則,由16/24=9/NB,得NB=13.5,取NB=14匝。

3.7 TOPSwitch電流額定值ICN的選取

平均輸入功率Pi==28.12W(假定η=0.8),在Dmax時的輸入功率應為平均輸入功率,因此Pi=DmaxEminIC=0.3×85×1.4×IC=28.12,則IC=0.85A,為了可靠并考慮調整電感量時電流不可避免的失控,實際選擇的TOPSwitch電流額定值至少是兩倍于此值,即ICN>1.7A。所以,我們選擇ILIMIT=2A的TOP225Y。

4 實驗指標及主要波形

輸入AC220V,頻率50Hz,輸出DCVo=15(1±1%)V,IO=1.5A,工作頻率100kHz,圖3及圖4是實驗中的主要波形。

圖3中的1是開關管漏源電壓VDS波形,2是輸入直流電壓E波形,由圖可知VDS=1.5E;圖4中的1是開關管漏源電壓VDS波形,2是去磁繞組電流is波形,實驗結果與理論分析是完全吻合的。

第2篇

【關鍵詞】電路分析; 課程實驗; 改革

【中圖分類號】G642【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158(2013)02-0247-01

《電路分析》課程是電類相關專業電子技術方面入門性質的技術基礎課,也是培養學生動手能力和創新能力的重要課程,在電類相關專業的發展中具有重要地位。電路分析實驗對培養學生科學辨證思維能力,樹立理論聯系實際的科學觀點和提高學生分析問題、加深理解電路的基本理論知識、掌握基本實驗測試技能、養成良好的實驗操作習慣和培養解決工程實際問題的能力具有重要的作用。

電路分析課程是電類本科生接觸到的第一門專業課,對電路分析課程實驗進行教學改革,提高教學水平,將對學生對所學專業的理解以及未來的發展起到重要的作用,必須進行深入的探索與實踐。

一、 電路分析課程實驗存在許多問題

1、 實驗內容多少年不變, 實驗內容單一。電路分析實驗課的大部分內容都是對經典理論的驗證, 實驗線路過于簡單, 學生實際動手能力差, 高分低能的現象十分普遍。

2、 由于采用實驗箱作為實驗對象, 學生按照老師預先準備好的線路插線, 做完實驗后學生仍然不知道做實驗的原理、為什么要這樣插線和不知道測量的結果是否正確。

3、 由于采用統一的電路或實驗內容, 使優秀的學生沒有發揮的空間。忽略個性, 導致大學生個性不突出, 缺乏創新性思維。

4、 實驗學時少, 學生動手機會少。

5、 實驗手段落后, 計算機仿真的內容要加強。

二、改革方法

1、 構建實驗教學保障體系是強化智能培養的基礎

實驗教學要達到預期的培養目標,必須從制度和條件上予以保障。加強了實驗室建設和管理,促使電路分析實驗教學健康、規范發展。

(1) 加大經費投入,改善實驗教學創新條件借助基礎課教學實驗室評估的機遇,本著以評促建,重在建設,改善實驗設施與環境的原則。組建了現代實驗教學新模式,滿足一人一組的標準,強化了學生的動手能力、思維能力的培養和訓練,實驗教學環境煥然一新。在教育部基礎課教學實驗室評估中,被評為一類基礎課教學實驗室。

(2) 建立實驗考核制度。電路分析開設的全部實驗項目,采用5級記分制,即優秀、良好、中等、及格和不及格。學生必須完成教學大綱規定的實驗項目,并取得及格以上成績者,方可獲得1 學分。實驗課的考核要體現實驗教學的特點,規定實驗成績有兩部分組成:一是平時實驗表現(預習實驗指導書、儀表的合理使用、接線整齊正確、實驗操作、實驗態度);二是實驗報告(書寫、作圖、數據正確完整,思考題回答,按時完成實驗報告),兩部分各占50%,對不及格者,讓其跟下屆學生重修。一次無故曠課者,不給本門實驗課程的成績。

2、 注重課程銜接

注重與前后課程的銜接, 提高實驗教學效果, 在有限的課時內, 使得實驗教學效果最大化.在大學物理實驗中, 5示波器的使用6這個實驗是一個重要的基礎實驗, 通過該實驗能夠使學生熟悉示波器的基本使用.如果學生在先進行完這個實驗以后, 再進行5RC 一階電路響應測試6和5RC 二階電路動態響應研究6兩個實驗, 無疑將會起到事半功倍的效果. 由于學生對示波器的使用方法已經較為了解, 老師不需要再專門講解示波器相關知識, 因而可以節約實驗課時, 提高實驗效率. 通過這兩個實驗, 也可以使得學生進一步鞏固和掌握示波器的用法。

同時, 我們也注意使電路分析實驗課程在內容上與后續課程保持良好的銜接. 例如: 對于電氣工程及其自動化專業的學生, 我們使得實驗內容盡量與后續的工廠供電, 電力系統分析等課程保持延續性. 為此,我們鼓勵學生大膽嘗試5三相負載的研究6,5電力系統輸送線路的最大功率確定6等與電氣工程相關的實驗項目. 而對于電子信息科學與技術專業的學生, 我們則更多要求學生嘗試受控源的研究等與電子信息技術相關的實驗項目。

3、增加Multisim10仿真訓練。幾乎每個開設的實驗都包括Multisim10仿真訓練與實際訓練兩個部分。根據實際情況自行選擇,如果某些專業學時有限,教師演示仿真部分,學生完成實訓部分;在學時充裕的情況下,讓學生先完成仿真部分的內容,再進行實訓,通過仿真和實訓相互印證,利用該軟件進行理論分析,并和實測對比,發現“理論與實踐”的差別,培養學生的工程實踐意識。

4、 儀器儀表的使用擴展。實驗實訓中,正確選用儀器儀表非常重要,對測量結果和分析有較大的影響。因此,對于常用儀器儀表,我們每種儀表至少對兩種型號講解,把使用范圍擴大,讓學生能正確使用不同型號的儀器儀表來適應不同的實驗要求,達到最佳的實驗效果。

5、 開放實驗

充分利用我校的開放實驗室,鼓勵和調動學生主動進實驗室,充分發揮他們的潛力和創造力,提高動手能力和解決問題的能力。為此也設計了多項開放實驗項目,如:電感的制作;二極管、三極管等器件的特性測量;PWM信號經RC濾波后的輸出信號觀察及其與占空比的關系等等。

6、 加大設計性實驗的比例

電路分析的實驗教學可分為以下3 類:(1)電路的基本概念和定律;(2) 電路分析常用定律與相關電路的驗證;(3) 綜合與設計性實驗。前兩類實驗都比較簡單直觀,易于理解且實驗目的明確,而第三類實驗一般在電路分析課程全部講授完畢后進行,其目的在于對整個課程進行總結。學生根據給定的題目,或者自擬題目,查閱資料,設計實驗步驟,進行實驗,寫出實驗報告。實驗的主要目的是培養學生的實踐能力和創新能力,每個實驗都有很多的邏輯思維,通過實驗操作,總結提煉,使思維方式得到升華。因此,在完成傳統經典實驗的基礎上,適當地加大設計性實驗的比例,不僅可以更好地調動學生的積極性和創造性,而且也讓學生有更多的自主發揮的空間。

7、科技創新

培訓學生參加各類競賽,如全國的大學生電子競賽。鼓勵學生主動參加指導教師的科研立項以及申報學校的科技創新實驗項目,如簡易脈搏檢測儀、基于FPGA的彩燈控制器電路、數字式溫濕度計等。

三、結束語

實驗教學是把知識轉化為能力的主要方式之一。實驗內容的更新, 實現了理論與實驗結合、硬件與軟件結合、電路分析與設計結合并增強了每個實驗項目的綜合知識的應用。實驗教學方法的改革, 實現從被動學習環境向自主學習環境的轉變。電路分析實驗的教學改革有利于提高學生的工程實踐能力和培養學生創新意識。為進一步學習專業理論和專業技能打下基礎。

參考文獻

[1] 王靜,邢冰冰,羅文,等.電路分析實驗教學改革的實施[J].實驗技術與管理,2009,26(9):131-134

第3篇

【關健詞】電路分析;民族院校;教學改革

《電路分析》課程是高等學校電子與電氣信息類專業的重要的專業基礎課。學習本課程首先要求學生具備必要的電磁學和數學基礎知識。《電路分析》課程以分析電路中的電磁現象,研究電路的基本規律及電路的分析方法為主要內容。該課程理論嚴密、邏輯性強,有廣闊的工程背景。通過本課程的學習,對培養學生的科學思維能力、分析計算能力、實驗研究能力和科學歸納能力都有重要的作用。通過本課程的學習,能夠使學生掌握電路的基本理論知識、電路的基本分析方法和初步的實驗技能,為進一步學習電路理論打下初步的基礎,為學習后續課程準備必要的電路知識。《電路分析》是強電和弱電的結合點,因而所有電類的專業都要學習這門課程。

作為一所民族類院校,民族學院開設了電子信息專業、通信工程專業、計算機科學專業,學生分為區內(自治區生源)和區外兩部分。區內學生普遍存在數學物理基礎差的弱點,在學習本門課程時常常存在很大障礙。如何對民族院校的《電路分析》課程進行教學改革,是提高教學質量的關鍵。

根據電子教研室老師多年的教學實踐和探索,同時借鑒其它民族兄弟院校近年來在該門課程教學改革所取得的成果和經驗,對民族院校中尤其是少數民族班級教學過程中改革課堂教學的一些方法和體會進行闡述[1-2]。以下是在教學過程中采用的具體改革措施和實踐經驗:

1.選擇合適教材,選取合適內容

在民族院校的教學過程中,尤其是區內班級,一本合適的教材特別重要。對于教材的選取,我們主要考慮了以下幾個因素:一是內容體系基本要適應《電路分析》課程教學計劃;二是教材難度要與區內學生接受能力相適應;三是語言風格要通俗易懂,不易選取專業術語過多、語言生澀冗長的教材。由西安電子科技大學出版社出版,張永瑞編著的《電路分析基礎》全書共分7章,在內容上包括了電路的基本概念和定律、電路的基本分析方法、常用的電路定理、動態電路的時域分析、正弦穩態電路分析、互感與理想變壓器、電路的頻響應等。本書與當前國內許多民族院校對該課程內容的取舍上的做法基本一致[3],同時又具備以下優點:對于基本概念的講述比較清楚,易于少數民族學生接受理解;對基本分析方法的講解比較透徹,步驟明確,易于學生掌握;習題難度適中,便于學生練習。通過近幾屆學生的使用,普遍反映良好。在講授的過程中,受制于課時的限制,對具體的知識點我們還做了一定的側重,例如在講授動態電路的時域分析時,重點講授了一階RC電路的零輸入響應與零狀態響應,而對于一階RL電路的零輸入響應與零狀態響應,要求學生課下對照學習,并將推導過程及結果作為課下作業上交。通過對幾屆學生觀察,都能夠很好的掌握這兩部分內容,我們還根據學生接受能力以及數學功底舍棄了二階電路分析等知識點。

2.強化概念,弱化計算

《電路分析》課程概念定理較多,而這些概念定理又往往是該門課程的核心,在講授這些概念定理的時候,需要任課教師立足這些基礎知識點,突出教學重點。在純電阻電路分析部分,主要有三種分析方法:支路電流法、節點電壓法、網孔電流法。不管哪一種分析方法,都需要列出方程組并進行求解,目前大部分教材中對該類方程組的求法主要集中在代入法求解和行列式法求解。行列式法求解需要前期開設有《線性代數》課程,而我校目前情況是未開設該課程,往往需要任課教師臨時補充講授這部分知識,由于課時的限制又使得學生處于一知半解的狀態。代入法求解雖屬初等代數的范疇,但計數量往往較大,尤其是當未知量增多的情況下。如何使學生不將精力耗費在數學計算上,而重點掌握這些概念定理及分析方法,便成為我們一直思索的問題。我們參閱了國外的一些教材[4],發現國外的教材往往更強調計算器的應用,即將繁瑣的計算量交給計算器來完成,使學生從枯燥的計算中脫離出來。在最近的兩屆學生當中,我們增加了計算器求解行列式的學習,學生普遍能夠很好掌握,學生的負擔也相應地減輕了不少,對分析方法的掌握更加透徹熟練。

3.培養學生的好奇心與求知欲

好奇心與求知欲是創造性思維的前提,好奇心主要是指人對新異事物往往會產生好奇并進行進一步探究的一種心理傾向。求知欲有時又稱之為認識興趣,它是好奇心的進一步升華,是人渴望獲得知識的一種心理狀態。好奇心和求知欲是學生主動觀察事物、進行創造性思維的內部動因。少數民族學生雖然理論基礎薄弱,但好奇心強,喜歡提問題。這時候作為任課老師不要因學生問題的簡單或幼稚而態度漠然,進而打消了學生的積極性,因此教師在教學過程中要創造條件,積極促進學生好奇心、求知欲的發展。

4.實踐教學與理論教學并重

《電路分析》是一門理論性很強的專業基礎課,但不可忽視實踐教學的作用[5]。實踐教學是《電路分析》課程教學中非常重要的一個環節,有利于培養學生工程應用素養,是課堂理論教學的延伸和補充。因此在理論教學的同時,我們還加強了實踐教學。為了加強實踐教學的效果,以電子教研室為主導,我們創建了電子工藝實訓實驗室和民族學院大學生電子設計工作室,并由學生自發組建大學生電子興趣小組,積極吸引學生參與各項創新實驗和電子設計競賽。我們發現少數民族學生更愿意動手,團結意識更強。在2013年全國大學生電子設計競賽中,旦增平措同學很好的完成了電路焊接及撰寫設計報告的任務。全隊的作品“四旋翼自主控制飛行器”獲得了陜西賽區一等獎和全國二等獎的好成績。成績的取得又增加了少數民族學生的信心和學習熱情。越來越多的少數民族學生加入了電子興趣小組并走進實驗室參與各項競賽活動。因此,在民族院校當中,應該將實踐教學提到理論教學同等的地位,這樣才能發揮少數民族學生愛好動手的優點,培養學生創造性思維,提高理論教學的質量。

總之,《電路分析》作為電類專業學生接觸的第一門專業基礎課,雖然從教學內容看起來,教學難度并不大,但對于數學基礎薄弱的少數民族學生來說,如何使其接受電路的基本定理及概念并掌握電路分析方法,為后續專業課程的學習打下良好的基礎仍然是具有一定的挑戰性。這就要求民族院校教師更深刻理解這門課程的教學規律,并結合民族院校學生的特點,進一步改進自己的教學方法,從而教好這門課程,為少數民族邊疆地區培養合格的電子通信專業技術人才。

參考文獻

[1]牧仁.民族院校電子專業人才培養方案的研究與思考[J].內蒙古民族大學學報(自然科學版),2014,29(2):237-239.

[2]劉向春,洪小葉,鈕金真.民族院校電子類實驗示范中心的建設與發展[J]. 中央民族大學學報(自然科學版),2011,20(3):81-85.

[3]張永瑞.電路分析基礎[M].西安:西安電子科技大學出版社(第3版),2006.

[4]Thomas L.Floyd.電路分析基礎[M].北京:電子工業出版社(第7版),2005.

第4篇

關鍵字:電路分析;Matlab;電路理論

1 引言

電路分析是電子專業的第一門專業基礎課,不僅為后繼課程提供了深厚的基礎理論,也為復雜電路的分析和計算提供了很多電路分析的方法[1],但這僅僅是一些分析方法,要用這些方法真正解決實際問題,計算一些較復雜和程數量較多的電路,用人工計算不僅費時而且容易出錯。因此我們希望在電路分析教學中引入計算機數值計算的方法,使學生在學到電路知識的同時,能夠初步掌握解決問題的科學手段和培養起基本的科研能力,提高電路分析的教學效果和學生的科學素養。

MATLAB是一種使用簡便的工程計算語言, 憑借其強大的矩陣運算能力、簡便的繪圖功能、可視化的仿真環境以及豐富的算法工具箱, 已成為科研和工程技術人員的有力開發工具。在國內也有越來越多的科技工作者參加到學習和倡導把MATLAB語言應用到電路分析中,近幾年來其發展尤為迅速[2-4],所以把MATLAB應用到電路分析教學中去將更好的培養在校學生的實踐能力和創新能力。

2 Matlab在穩態電路中的應用

復雜電路中的節點數和回路數越多,要求解的線性方程組的元數也就越多,不僅計算復雜,而且容易出錯。運用MATLAB的矩陣運算,可使這一問題得到較好解決。現舉例來說明Matlab在直流穩態電路和正弦穩態電路中的應用。

解:首先建立數學模型

在原含源一端口電路的b、o端子間外加一個正弦電流源Ib,如圖3所示。

對圖3應用結點電壓法,并以o點為參考結點,則有如下方程組:

其中

整理以上方程,并轉換成形如AX =BU的矩陣方程形

整理以上方程,并轉換成形如AX =BU的矩陣方程形式為:

根據上式,可以設想,若令且 則可求得戴維南等效電源電壓 它就等于此時的 ;然后再令 將原電路(圖2)變成一個無源一端口,并設

代入上式即可求得戴維南等效阻抗,即 據此,可設計MATLAB程序如下。

應用MATLAB語言編程如下:

X0=A\B* [US; 0]; %戴維南等效電源電壓UOC等于Ib=0,Is=2∠0°時的Ubo,是一個復數UOC=X0(2), uoc=abs(UOC), uang=angle(UOC)

X1=A\B* [0; 1]; %再令Is=0,并設Ib=1∠0°,求戴維南等效阻抗Zeq。

通過電路理論中的典型例子介紹了如何應用MATLAB對穩態電路進行分析和計算。對于直流穩態電路和正弦穩態電路的分析方法都是直接利用MATLAB的矩陣來簡化運算,從而使得解答過程簡單快捷。

3 Matlab在動態電路中的應用

在電路分析中,關于時間微分方程的求解也是相當復雜和繁瑣的,對于動態電路,特別是一般二階動態電路的求解就更為復雜。如果利用MATLAB中的符號運算功能對電路進行分析計算,并將所得結果寫成標準的符號表達式,同時借助于MATLAB仿真軟件動態地的演示復雜電路各參量的變化過程,可以使電路分析過程更準確和直觀,從而加深對電路的理解和認識。

利用MATLAB的dsolve函數來求解電路的微分方程(組),用diff函數求導數,根據電壓(電流)求出電流(電壓),利用plot函數繪制電壓和電流的變化曲線,plot 是繪制二維圖形的最基本函數,它是針對向量或矩陣的列來繪制曲線的。利用這些函數可以演示MATLAB在動態電路分析方面的應用。

例3:如圖4所示電路為一般二階動態電路。開關在t =0時閉合,閉合前電路已達穩態. 求開關閉合后電感電流i2。

解:由基爾霍夫定律可得回路電壓方程為

應用MATLAB求解方程組的M文件為:

.

用MATLAB的ezplot函數畫出t >0時(0―5s)i1和i2的響應曲線.

M文件為:

由此可得i1和i2的響應曲線如圖5。

4總結

本文通過一系列經典電路的實例說明了MATLAB語言在電路分析方面的應用。從中可見,MATLAB提供了大量而豐富的函數,高效簡潔的編程語言能滿足電路計算的各種需要,從而大大地提高計算精度, 縮短編程時間, 提高工作效率。因此,Matlab在電路理論學科的研究與工程實踐中具有很好的應用價值。

致謝 本文獲貴州省重點學科支持(No.[2011]275)。

參考文獻:

[1] 邱關源.電路(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006.

[2] 陳懷琛等.MATLAB及在電子信息課程中的應用 [M] .北京:電子工業出版社,2002.

第5篇

關鍵詞:電路分析 基礎課程 案例教學

前言:

所謂案例教學是指利用管理實踐中具有典型性的問題性案例,在我們老師的正確指導下,來把學生引入到案例分析中去,深入事件中去,在現出當時的情形,還有再現案例的情形,在案例中去探討問題以及解決問題,在發現出新的問題時應該及時的給解決掉,并且提出一些針對性的建議,這便于提高學生的實際分析問題的能力,以及解決問題的能力。經過實踐的證明案例教學法以及在高校中得到了廣泛的運用。

1.案例的主要類型

1.1分析決策性案例。即利用收集整理的問題性管理案例,組織學生討論問題的性質,充分運用已學的管理理論知識點,提出具有針對性的解決方案。

1.2敘述性或印證性案例。這類案例是通過篩選大量實例,選擇其中具有典型意義事例,結合學科理論知識點分析和判斷案例中存在的問題,從而提高學生分析實際問題的能力。分析這類案例,有助于加強學生深入理解學科理論知識點,摒棄傳統教學中呆板強迫性學習的弊端。

2.在電路分析基礎課程案例教學方法中的目的以及案例的設計原則

在電類的專業中案例教學法已經成為了課堂教學的一種方法,這是因為電路分析是一門基礎性的課程,即使和后面女的課程以及實踐有著很大的聯系,但有目的、有計劃且系統地將案例教學引進課堂還不多見。因此明確教學目的、確定案例教學原則是提高課程教學效果的首要問題。

2.1 設計的相關原則。我們的案例設計要經過理論聯系實際的過程,必須是具備一些綜合性知識,來運用案例的教學方法來分析指導一些理論性較強的知識,在選擇案例的內容上一定要選擇一些能夠加深學生對學習理論性知識的理解以及掌握,進而來增強感性的認識,能夠培養學生的一些愛好,案例設計要緊密結合學生所學專業,因材施教,承上啟下;案例內容選取要能夠擴大專業視野,要能使學生養成從工程實際的角度全面理解和正確運用專業知識的職業習慣;案例設計應反映本學科的重點、難點和前沿知識,使學生在學習中獲得樂趣,在探究中獲得知識并產生強烈的求知欲望,養成科學分析問題的習慣。

2.2 課程案例教學法的目的。電路分析基礎課程運用案例教學法,通過強調學生的主動參與,變灌輸式教學模式為能力培養型的教學模式,培養學生對知識的應用意識和潛在的思維創新能力,解決學了的不會用、有用的沒有學的矛盾,以及理論與生產實踐脫節、對具體問題分析能力不足等問題,提高專業素養,為后續課程及工作打下堅實的基礎。

3. 課程現狀及案例教學的特點

3.1 教學現狀。近年來,電路分析基礎的教學方式有了一些創新,多媒體教學、啟發式教學等都大大改善了教學效果,但依然沒有脫離“灌輸式”的教學模式,學了的不會用、有用的沒有學、理論與生產實踐脫節、對具體問題分析能力不足、教學中學生的參與性和主動性不夠等問題仍然存在。電路分析基礎課程的教學目的是要通過學習使學生掌握電路的基本理論和基本分析方法,建立一般電路系統的數學模型,訓練必要的實驗技能,為后續課程的學習打下基礎。通過分析后續課程對電路分析基礎課程知識點的要求,我們發現該課程是90%以上專業課的基礎,也是電氣信息類多個學科考研的必考課程,在整個專業教學體系中起到承上啟下的重要作用,教學效果的好壞將直接影響學生的專業發展。

3.2案例教學法的特點。案例教學法由19世紀70年代美國哈佛大學法學院院長首創。案例教學法是根據教學大綱規定的教學目的和要求,以代表性、典型性和新穎性的案例為基本素材,運用多種形式啟發學生獨立思考,對案例進行分析研究,并在課堂教學中注重體現學生的主體地位、實踐技能和創新精神,案例教學法是一種具有啟發性、實踐性,理論聯系實際的新型教學方法,能夠開發學生智力,提高學生綜合素質和分析問題、解決問題的能力。

4. 電路分析基礎課程案例設計與實施

電路分析基礎教學中概念、理論、方法較多,因此需要針對出現的新概念、新理論、新方法,研究不同的“教學案例”并引入課堂,使學生產生強烈的求知欲。電橋是電專業應用較多的電路,以前在電路分析基礎課程的教材及教師授課中只強調電橋平衡的條件,要求學生在復雜電路中能看出電橋。通過設計案例,引入傳感器的概念,學生不僅僅對電橋的應用有所了解,更重要的是引入有關電量傳感器的概念,讓學生了解基礎課知識點的重要性,有效地調動學生學習的積極性,激發學生的潛能,培養學生分析和解決問題的思維,加深學生對知識的理解與應用。實際工程中,經常會遇到一個未知的“黑匣子”,怎樣確定其數學模型,即網絡函數,以便對其進行分析、設計或改進。我們需要在特定情況下,在輸入端加一個沖擊量,從輸出端得到的沖擊響應就是網絡函數。案例教學引導學生帶著實際工程中的問題學習理論知識,使學生加深理解,學會實際工程中的應用,提高課堂教學效率,拓展了學生的知識面。案例教學法能引導學生運用所學知識,分析解決實際問題,培養學生對知識的應用意識和潛在的思維創新能力,養成科學分析問題的習慣。案例教學法實施過程中除了滿足教學條件,學生的積極配合外,教師的主導尤為關鍵,案例教學對教師的要求更高。教學課時不增反減,教學內容不減,教學要求提高。運用案例教學,教師不僅要有扎實的理論知識,還要有豐富的實踐經驗,并能將理論與實踐融會貫通;不僅對授課課程內容很熟悉,更要了解后續課程對該課程的要求;不僅要求教師根據社會發展的需要不斷更新教學內容,補充教案,更要求教師能敏銳地洞察現實中的問題,不斷地從現實生活中提煉加工出適宜教學的案例。教師要學會并善于運用現代化的教學手段和教學設施,圖片、音響、動畫、錄像等手段在課堂中都可以調動學生的學習積極性,激發學生的學習興趣。

參考文獻:

【1】劉敏華 賈仙宇.電路分析基礎研究型教學初探[J].電工電子教學學報.2009.10.

第6篇

關鍵詞:實驗教學;改革;考核制度

0 引言

對于工科專業,側重工程技術和側重工程科學的學科,均以工程實踐作為立足之本,以此來培養學生創新意識和工程創新能力。

電路分析實驗課是與理論課相輔相成的,是電子科學與技術專業必修的一門課。實驗課的目的不僅是通過實際操作使學生鞏固和理解基本理論知識和定理,更重要的是培養學生的動手能力,并能增強判斷、想象、思維能力,解決實際問題與總結、概括的能力以及養成學生的科學研究方法,實事求是、一絲不茍的科學態度和學風。為了提高電路分析實驗課的質量和效果,結合自己在教學中的實踐,對如何上好電路實驗課分享幾點思考。

1 目前存在的普遍問題

1.1 教師的教學問題

學院目前專職實驗老師嚴重缺乏,許多的實驗課程需要由專職的實驗老師,現在是由理論課老師來上,然而理論課老師通常兼上幾門理論課和實驗課,故并沒有太多的時間更新教學教法。電路分析實驗課也不例外。

1.2 教學設備與教材的問題

(1)學院的電路分析實驗室建成已經超過10年,實驗箱里面元器件接觸不良的較多,示波器還是模擬型示波器,壞了的比較多,內部老化也比較嚴重,設備雖然經常維護,但年限太久。學生做實驗時,按照正常電路接線后經常得不到預計的結果,非人為因素影響實驗結果的例子太多。

(2)實驗內容已經多年沒有更新。實驗教材最早是依據實驗儀器中的各個實驗模塊來編制的,而理論課教材已經更新了,實驗內容與課本知識后半部分動態電路內容體現的不多,學生自由設計實驗部分缺失,實驗內容沒有給學生一些的自主性設計內容。

1.3 實驗考核方面的問題

電路分析實驗考核當前主要由平時考核、實驗報告和實驗操作過程中的表現組成。這種考核機制并不能做到督促學生認真完成實驗,并提升其自身動手能力和科學素養的目標,由于每次實驗學生不少,教師兼顧不了所有人,在學生主動性不足情況下,混實驗的現象就沒辦法杜絕,實驗目的就無法實現。

1.4 學生學習興趣問題

作為電子科學與技術核心基礎專業課實驗,電路分析實驗也面臨相同的困擾,在實驗教學過程中發現,學生真正自己動手做實驗的僅占一半左右,其他同學要么只看不做,要么干脆等別人做完了直接抄襲別人的實驗結果。對這種現象,教師能做的只能盡量減少,根本沒有辦法杜絕。

2 電路分析實驗教學的改革

2.1 教學實驗內容體系的更新

隨著技術的發展,改進電路分析實驗教學內容已經是大勢所趨。目前實驗內容多為驗證型實驗,而針對現有的實驗室環境條件,遵循教學過程中由淺入深、循序漸進原則,對電路分析實驗內容劃分為2個教學模塊。即基礎驗證型實驗教學模塊和提高型實驗教學模塊。

2.1.1 基礎驗證型實驗教學模塊

熟練掌握電子實驗儀器操作是進入實驗室的第一步,在實驗教學實踐中發現,大多數學生實驗做不成功最主要原因是線路全部連接正確后測不出正確數據,不會查錯排錯。因此,在學生進入實驗室前幾個實驗需要學生能利用所學的實驗設備,對常用元器件,尤其要求學生重點掌握示波器和函數發生器的使用。

驗證型為主的基礎實驗環節,主要目的是通過對實驗數據的分析加深對基本電路特性的理解和掌握,它要求學生提前預習,自己設計實驗電路、實驗操作步驟和數據記錄形式。教師適當講解疑難和電路排障方法.

2.1.2 提高型實驗教學模塊

本實驗模塊是建立在學生完成基礎驗證型實驗模塊之后才能實施,在教學中,可以適當安排一些帶有設計型內容的小型實驗,讓學生以實驗箱中已存在的模塊和實驗技能為依托,靈活的運用所學的知識于實際設計中。使學生能積極主動地去查找相關資料,逐步提高學生的實驗操作水平和設計理念。

通過這個過程,不僅形式上比單純測試給定電路數據強,還加深了對理論知識的理解。

2.2 實驗教學方法的改革

實驗教學方法的改革重點關注實驗手段的優化、教學資源的豐富和實行開放性實驗教學。從以教師為中心變為以學生為中心、由教師單向講解式教學向課內與課外互動式教學轉變、由傳統單一實驗向虛擬仿真與硬件實驗相結合的轉變。

2.2.1 課堂教學的改革

實行以學生自己完成實驗為主,教師講解,輔導為輔的教學法。

(1)實驗課上不重復理論課堂上的內容,教學大綱依托理論課的教學進度同步進行單獨設置。實驗授課形式依據實驗的要求而定,針對某一個或幾個知識點的提高型實驗,教師可以花一節課進行講解,先自己設計出一個模型例子,通過Multisim或者其它電路仿真軟件做出演示原型,結合PPT詳細講解設計過程,然后學生利用現有實驗箱以及實驗室已知元件清單里面的電子器件進行電路設計,這種實驗通常安排2次課。

(2)確立預習分值在實驗總分占有一定的比例,要求其提前完成實驗預習內容,預先確立實驗方案以及實驗的儀器條件要求,進入實驗室第一步就是檢查預習報告,沒有預習報告或者預習報告有雷同的,禁止進入實驗室。

(3)學生實驗過程中如果碰到問題求助于教師,不直接給出答案,啟發學生自己尋找鼓掌和排除方法,激發自主的創新意識。

第7篇

Hu Yinghong

(綿陽職業技術學院,綿陽 621000)

(Mianyang Vocational & Technical College,Mianyang 621000,China)

摘要: 高職教育改革的重點是使課程建設與崗位職業能力培養有效結合,并以就業為導向,圍繞市場需求,培養適應社會、適應地方經濟發展的實用型人才,為適應高職教育特色,提出了對“電子電路分析與實踐”課程的項目化教學設計意義、理念和設計思想、并對項目化教學情境的設計、項目分析和教學方法探討作了詳細說明,通過近2年得教學實踐,取得了良好的效果。

Abstract: The key of higher vocational education reform is to effectively combine curriculum construction and post vocational ability training and take the employment as the guidance, around the market demand, train talents that adapt to the society and the development of local economy. To adapt the characteristics of higher vocational education, the paper puts forward the design meaning, idea and thought of project teaching of Electronic Circuit Analysis and Practice course, and introduces the design of the project teaching context, project analysis and teaching methods in detail. For nearly 2 years of teaching practice, it has obtained good effect.

關鍵詞: 項目化建設 電子技術工程 教學情景 實踐教學

Key words: project construction;electronic technology project;teaching situation;practice teaching

中圖分類號:G42文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2011)27-0195-02

0引言

“電子電路分析與實踐”是我院創建國家示范高職院校重點建設專業――電子信息工程技術及專業群(通信技術、電氣工程技術、建筑智能化等)的優質核心課程之一,是電子信息工程技術專業的專業必修基礎課,具有很強的理論性和實踐性。項目化教學是學生在教師的指導下,通過完成一個完整的"項目"工作而進行的教學活動模式,其特點是以項目為主線、學生為主體、教師為主導,根據崗位工作要求選擇教學內容、根據工作過程選擇教學內容、根據職業發展和人才發展的需要選擇教學內容、根據專業課程體系建設的需要選擇教學內容;項目化教學是一種全面提高學生綜合素質能力的新型教學模式,其目標是使學生能夠掌握所學專業必需的基礎知識,具備各單元電路操作技能,具有分析問題、解決問題的能力,為后續專業課程的學習打下良好的基礎。經過課程組成員的不斷努力探究,該課程已成為我院院級精品課程,準備申報省級精品課程。

1“電子電路分析與實踐”課程建設的意義

我院電子信息工程專業開辦于1996年,2002年確定為省級教改試點專業,2008年成為國家示范高職建設院校中央財政支持重點建設專業。

由于受傳統教學模式的束縛,課程內容的設計與組織未完全跳出學科體系的藩籬,還不能更好適應職業崗位需要。比如先期的《模擬電子技術》、《數字電子技術》課程,采取相對獨立、“重理論、輕實踐”的教學方式,教學效果不理想。

高職教育改革的重點是使課程建設與崗位職業能力培養更有效地結合。本著“課程教育目標服從于專業培養目標,課程教學內容符合課程教育目標”和“加強基礎、注重實踐、強調能力”的原則,2008年10月開始,我們就組織專家、學者和工程技術人員通過行業調研和職業崗位能力分析,并多次召開專業綜合能力與專項技能分析研討會,經過反復、深入分析研究,我們認為構建一門以項目為主線的、全新的電子技術課程能更好的符合高職教育教學特色要求, 課題組通過企業調研和實踐專家現場討論會等多種方式,剖析企業中對從事電子信息技術、通信技術、電力技術、機電技術等行業相關職業崗位人員的技能需求和素質要求,將《模擬電子技術》、《數字電子技術》課程進行整合,構建了《電子電路分析與實踐》綜合性課程體系,該課程從實用角度出發,集“模擬”與“數字”于一體,在課程內容上強調“實踐與理論并重”;將更有利于對學生進行職業素質教育和職業技能的培養。

2課程“項目化建設”教學設計

2.1 設計理念“電子電路分析與實踐”課程設計的基本理念是針對生產一線的電子產品裝接工、電子產品維修工崗位的職業能力為培養目標,從實際工作任務出發,以典型電子產品為載體,進行基于工作過程系統化的課程教學設計;強調以工作過程作為學生的主要學習手段,采用項目教學法,融“教、學、做”為一體,讓學生“在學中做,在做中學”,通過實際分析、設計、制作和調試實用電子電路,使學生真正掌握現代電子技術專業技能,以滿足社會對高技能人才的要求。

在課程開發的整個過程中,始終堅持以下幾個基本原則:

以專業培養目標為依據――確定課程的教學目標;

通過對教學目標進行解析――獲得能力目標解析表;

以職業能力為依據――確定課程的教學內容;

以典型產品為載體――設計學習活動;

以業界現行技術規范為參照――制定考核方案。

2.2 設計思想“電子電路分析與實踐”課程設計的核心是課程標準設計、課程內容設計、教學模式設計、實施方案設計和評價體系設計。 課程開發組依據行業、企業發展,結合本地區產業布局和職業崗位需求,針對課程目標與特點,從專業規劃、課程設置等環節開始,全程與相關企業密切合作,進行課程內容、教學方法、實施方案和評價體系的設計。

2.3 項目化分析項目教學法的前提是“項目”,是一個人人參與的集學習、創作于一體的過程。項目教學法就是在教學中,組織學生真實地參加項目設計、實施和管理的全過程,在項目實施過程中完成教學任務。項目教學法更多采用小組工作的方式,共同制定計劃、共同或分工完成整個項目。

“電子電路分析與實踐”課程是一門理論與實踐關聯性較強的學科,是我院電子信息工程技術專業學生的優質核心課程之一。學習本課程,在實際中有何用途,如何應用所學的電子技術知識解決生產和生活中的一些問題;針對高職學生的特點和高職教育的特色要求,在課程建設中精心設計教學內容,改進并設計教學方法,以加強學生實踐技能的培養。“電子電路分析與實踐”項目化課程中每一個子項目的實施過程分四個階段:

資訊:先由教師進行必要的課堂教學和實驗演示,使學生掌握必要的基礎知識,然后按3~5人一個小組,把全班分成若干個小組,布置項目任務。學生分別對項目進行討論、查找資料。

計劃、決策:由學生制定項目工作計劃,并寫出各自的設計思想與方法,畫出方框圖,設計原理圖、選擇元器件、必要時利用電路仿真軟件進行仿真試驗,再在教師的指導下,學生相互交流,最后確定項目實施方案。

實施:學生確定各自在小組中的分工以及小組成員的合作形式,學校提供器材由學生正式實施項目。

檢查、評估:項目評價采用自我評價、小組互評和教師點評相結合,以學生自我評價為主,學生互評為輔,教師在評價過程中起引導調控作用。要求學生首先以ppt等形式充分展示設計成果和項目的學習心得,然后以五級評分制從學習準備和計劃實施的學習效果、作業步驟、項目完成結果等方面進行自我評分,小組根據其講述情況和項目完成結果,小組成員討論后從表達能力、團隊協作和溝通能力、項目完成結果等方面給出評價和評分,教師根據具體情況給予點評。

2.4 項目化情景教學設計分析傳統電子電路分析與實踐技術教學內容,融合現代電子電路分析最新發展,以工學結合的理念為課程建設的指導思想,將課程的全部內容設計為若干個學習情境, 學習情境盡量體現工作任務、工作流程,教學氛圍盡量模擬企業環境。對“電子電路分析與實踐”課程進行重構,體現了完整性、趣味性、擴展性和適應性的原則。“電子電路分析與實踐”課程選取OCL音頻功率放大器、直流穩壓電源和限時搶答器三個項目為主要載體,構建了3個教學情境,10個子學習情境,如圖1所示,以實現對電子信息工程技術類學生的職業崗位能力培養和社會能力養成的教育功能。在項目實施過程中,教師就每一個學習子情景對學生進行必要的技能訓練、知識傳授和實際應用,讓他們對工作的整個程序有所了解,為他們獨立完成項目創造條件。通過每個學習情境和子情境(子學習情境)的訓練,使學生掌握對應的知識點,培養學生相應的能力和素質,同時為學生后續課程的學習和職業發展奠定良好的基礎。

3結束語

高職教育承擔著培養和造就專門人才的重任,它是面向基層、面向生產、面向服務和管理第一線培養實用人才,以突出能力為本位,著力培養學生的綜合能力,以達到培養復合型、應用型、創新型人才的職教培養目標。高職教育著眼點是以就業為導向,圍繞市場需求,培養適應社會、適應地方經濟發展的實用型人才。基于高職教育的特色和人才培養要求,通過近2年的教學實踐,我們不斷的優化課程項目、優化項目實施水平,為培養實用型人才崗位需求取得了良好的效果。“電子電路分析與實踐”課程已被評為院級精品課程,其配套教材已由武漢工業大學出版社出版發行。

參考文獻:

[1]童乃誠.高職課程教學內容建設探討[J].中國職業技術教育,2010,(14).

[2]鐘新躍.基于工作過程導向的課程改革實踐――以高職《模擬電子技術》課程為例[J].中國校外教育,2010,(01).

[3]李仲秋.《電子電路分析與實踐》課程內容的選擇與序化[J].機械職業教育,2010,(05).

第8篇

關鍵詞:基于問題學習法;教學模式;電路分析

作者簡介:孫霞(1976-),女,山東新泰人,山東理工大學電氣與電子工程學院,副教授。(山東 淄博 255049)

中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)03-0071-02

“電路分析基礎”課程是通信工程、計算機等專業必修的重要專業基礎課,本課程信息量大,而學時相對較少,內容比較抽象,包含面廣,公式多,概念多,符號多,計算多,學生普遍感到難學難懂。這就要求教師要根據教學內容和要求,靈活運用各種教學方法和手段,充分激發學生學習的興趣和研究潛能,引導學生帶著問題學習與思考,探索出一套適合該課程的教學模式。

基于問題的學習(Problem—based Learning,PBL)創始于1970年加拿大McMaster大學醫學院,過去幾年這種教學方法一直在醫學院和職業技術學院的教學過程中廣泛運用,近年來在工程教育中也越來越多地運用于項目設計訓練和實驗類課程。這種方法是從具體事物出發,這些具體事物可以是一組有待解釋的現象或實驗數據、一個有待分析的案例或是一個有待解決的實際的復雜問題。學生想要對數據、情況進行分析,或者要解決問題,就必須把握事實,了解規則,知道程序,明白工作原理。它強調把學習設置在復雜的、有意義的問題情境中,通過讓學習者解決問題,來學習隱含于問題背后的科學知識,形成解決問題的技能,并形成自主學習的能力。

基于問題學習的探究式教學是在借鑒基于問題的學習法的先進教學思想的基礎上,努力探索的一套傳統教學與PBL教學相結合的教學模式。它是一種教與學相互統一的過程,是以實際工程應用為背景提出問題,再簡化為電路模型,通過工程問題的解決方法和過程,加深學生對基本原理和理論的理解,培養他們的實踐與創新能力。

一、“電路分析基礎”教學中運用“基于問題學習法”的典型案例

在“電路分析基礎”課程教學實施的過程中,筆者發現問題的設計非常重要。如果問題設計得法,可以很好地啟發學生的思維,引導學生應用已掌握的基本概念、基本原理與基本理論自行歸納出一些電路分析的方法和步驟等,調動他們的積極性,進而發展到更高層次的學習。因此筆者在教學過程中針對電路分析內容,聯系工程實例,探索出了一些基于問題學習的典型案例,現列舉如下:

1.單相正弦交流電路

單相正弦交流電路與生產實踐和日常生活密切相關,在正弦交流電路中,各物理量之間不僅有數量大小的關系,而且還有方向(相位)的關系。這一點對初學交流電路的學生來說,常常感到很困難并經常弄錯,特別是經常使用的有效值更是如此。因此,在講授該課題之前,筆者先對學生提出這樣的問題:電路如圖1(a)、圖1(b)所示,在一個正弦交流電路中,已知交流電壓表V1的讀數為60V,V2的讀數為160V,求V的讀數。

這實際上是交流電路中有關有效值的關系的一個問題。好多學生一看到這個問題,感覺非常簡單。根據基爾霍夫電壓定律,可以得出交流電壓表V的讀數為220V。這時老師指出,答案是錯誤的。至于為什么是錯的,正確答案是什么,究竟如何計算,教師點到為止。于是學生有了很大的困惑,對該問題產生出非常大的興趣和急迫解決的動力。接下來,教師開始講授新課,引出正弦交流電路的相關內容。這樣運用“基于問題學習法”既啟發了學生的思維活動,激發了求知的熱情,又加深了對出錯原因的印象、對知識的理解。

2.功率和功率因數的概念

在“電路分析基礎”課程中,功率因數的概念和提高功率因數的方法與實際應用結合相當緊密,是教學中的一個難點。所以在學生學習了有功功率、無功功率和功率因數等概念后,提出這樣的一些連續問題:問題一,對廣大用戶,特別是大工業用戶,為什么功率因數低了,要提高電費(罰款)?問題二,怎樣提高功率因數?問題三,功率因數是不是越大越好?帶著這樣的一些問題,讓學生課下查閱相關資料。只要查過資料的同學,第一個問題都能很好地回答。對第二個問題,學生已經學習了電容對電感補償的特性,在老師的提示下,部分學生能說出答案:并聯電容器。第三個問題對大部分學生難度較大一些,可以通過圖2三個相量圖的展示,讓學生了解到功率因數超過一定數值后,并不是越大越好。

在這一部分設計一些與實際應用聯系密切的問題,可以加深理解功率和功率因數的概念,了解功率因數調整的原因和辦法。學生通過查閱資料,獨立思考,再加上老師適時的引導,這樣學習到的知識印象非常深刻,極大促進了學習的積極性。

3.電路的過渡過程

為了建立過渡過程的概念,在講授過渡過程之前,先向學生展示這樣的電路,電阻R、電感L和電容C三條支路并聯,每條支路串聯上一個燈泡,如圖3所示。

然后筆者設計這樣三個問題,當開關合上時,第一,電阻支路的燈泡是否會立即發亮?第二,電容支路的燈泡會不會發亮,如果發亮,會持續嗎?第三,電感支路的燈泡會不會發亮,如果發亮,會立即發亮嗎?讓學生思考并回答問題。按學生以往掌握的知識,可能的回答是多樣的,但普遍的回答有正確的一面,也有錯誤的一面,“電阻支路的燈泡會立即發亮,而且會持續發亮”,“電容支路的燈泡不會發亮,因為電容有隔直作用”,“電感支路的燈泡會馬上發亮,因為電感有通流的作用”。這時老師指出:當開關閉合時,電阻支路的燈泡會立即發亮,而且亮度始終不變。電容支路的燈泡在開關閉合瞬間很亮,然后逐漸變暗直至熄滅。電感支路的燈泡在開關閉合瞬間不亮,然后逐漸變亮,最后亮度穩定不再變化。這樣的結果表明,電容或電感支路的燈泡達到最后穩定,都要經歷一段中間過程。最后得出結論,含有儲能元件(電感L或電容C)的電路,都存在從一種穩定狀態變化到另一種穩定狀態的中間過程,叫做電路的過渡過程。通過設計這三個問題,學生對電阻、電感、電容的特性有了更深的理解,同時了解了電路過渡過程的概念,對下面內容的展開有很大的幫助作用,學生的學習熱情得到極大的提高。

4.串聯諧振電路

在講授串聯諧振課題時,首先向學生展示一副收音機天線接收回路的原理圖。提出兩個問題:第一,調節可變電容,為什么可以收聽到想要聽的電臺節目?大家知道這一問題隱含了新課中的串聯諧振產生的條件知識點。第二,天線上微弱的電信號,為什么產生較大的電信號輸出給后續放大電路?這一問題隱含了新課中串聯諧振電路的電壓諧振特點這一知識點。這一問題來源于生活,例子是大家非常熟悉的收音機,所以學生會非常好奇,一下就激了他們的學習興趣、學習熱情和求知欲,馬上集中注意力,開始思考,開始探索,急切地希望通過老師的講授,解決問題情境中所提出的問題。然后,教師開始講授什么是串聯諧振、串聯諧振產生的條件、串聯諧振的特點、串聯諧振的頻率特性曲線分析。當講解并闡明串聯諧振的條件之后,又回到開頭問題情境中所提到第一個問題,請學生自己歸納總結答案。這時學生已經非常清楚地知道原來調節可變電容器的目的是使天線接收回路產生串聯諧振,收音機可以接收到某一個頻率的電臺節目信號。當講完串聯諧振的電壓放大特性之后,又回到開頭問題情境中的第二個問題,答案是天線回路接收到的微弱電壓信號,由于發生了串聯諧振,電容兩端口輸出的電壓信號是輸入端微弱電壓信號的Q倍,Q為品質因數。本課堂內容通過設計合適的問題聯系了工程實踐,啟發學生發現工程實際問題并共同討論解決,樹立了工程觀點,提高應用能力。

二、結束語

教學實踐發現,采用基于問題學習的探究式教學,學生的目標很明確,興趣受到激發,通過解決問題,還能體會一種成就感和快樂,自信心大大增強,從而更善于鉆研電路分析的有關問題,進行研究和創新。當然,以上案例只是龐大的電路分析課程中部分內容的實施,今后筆者會結合工程實例,努力尋找更多的案例,設計更多的問題,通過老師和學生共同的努力,達到更好的教學效果,以推動基于問題學習的探究式教學模式的實施。

參考文獻:

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2011.

[2]黨志軍,常青美,潘向峰.基于問題學習法在“電路分析”課程教學中的研究[J].電氣電子教學學報,2010,(B10).

[3]滕建輔,姚素芬,李海豐,等.基于PBL的“電路”教學改革與探索[J].高等工程教育研究,2009,(6).

第9篇

關鍵詞:精品課程建設;課程體系;教學內容;教學方法和手段

引言

精品課程建設是“高等學校教學質量和教學改革工程”的重要內容,2006年教育部下發教高(2006)16號文《關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》中決定,在“十一五”期間,國家將啟動1000門工學結合的精品課程建設,以此來帶動高職院校的重點課程和精品課程建設。

     課程建設是提高教學質量的依托和保證,《電路分析基礎》作為通信、電子信息和自動化等技術領域的主要理論基礎和主干課程之一,很多院校已將其列為精品課程進行建設。多年來,我們積極探索教學內容和教學方法的改革, 在課程建設方面取得了一定的成績。根據高等教育改革的新形勢以及我系由中職逐步向高職轉型的需要,結合我院實際,《電路分析基礎》課程在今年9月被立項為我院第二批院級精品課程,先后有8名任課教師投入了課程建設。通過這項工作, 進一步促進了我們高職教學理念的轉變, 深化了教學內容、課程體系、教學方法和手段的改革, 提高了教學質量和水平。

1.課程建設思路

     課程建設要體現現代教育思想,符合科學性、先進性和教育教學的普遍規律,具有鮮明特色,并能恰當運用現代教學技術、方法與手段,教學效果顯著,具有示范和輻射推廣作用。

   《電路分析基礎》課程是一門專業技術基礎課程,注重學生素質培養、職業技能的培養;突出主線,突出重點,把立足點放到工程技術應用性上;做到既為學生后續課程服務,又能直接服務于工程技術應用能力的培養。

     通過調研,我們以課程體系、教學內容、教學方法改革為重點,強化學生基本素質、實踐能力和職業技能的培養,積極探索適應社會需求的多樣化應用性人才培養模式,構建有高職高專特色的、理論與實踐并重、以崗位群技術應用能力為主線的教學體系。通過教學方法改革和采用現代化教學手段,提高教學效果。

2.課程建設的實踐與思考

   2.1 構建課程新體系

學科交叉是當代科學技術發展的主要特征。為更好地處理好課程學科的“系統性”與“服務性”的關系,我們在本課程內容的設置上打破了傳統課程的學科單一性,而將相關的學科知識內容和技能與電路分析基礎知識有機地結合在一起,這樣就能很好地給該課程的實踐教學環節提供相關的知識與技能。

針對過去課程體系前后課程間的理論脫節現象,在電路分析教學中,我們有意識的通過一些章節將后續課程的一些基本概念提前介紹,讓學生對知識的運用及前后課程的聯系有一個系統的了解。例如通過“耦合諧振電路”等章節,加強與后續課程《電子測量儀器》及工程實際的銜接與聯系等。讓學生體會到所學的電路分析方法的重要性以及如何將之靈活地運用到后續課程中,使其對課程體系有更加深入和系統的了解,提高學習興趣,拓寬視野。

  2.2 課程教學內容的改革

為了培養具有較高理論水平,同時又具備實際動手能力的高技能應用型人才,結合學院特色,近年來我們對《電路分析基礎》課程的傳統教學內容進行了重組和改進。根據教學大綱,刪減陳舊、繁瑣、實用性不強的內容,精選出必需、適度、夠用的內容。精講 “直流電路的分析”、“正弦穩態電路分析”及“耦合電感和理想變壓器”等章節,同時適當介紹擴大知識面的內容和學科前沿發展的趨勢,并融入一些具有工程實踐應用的實例。

  2.3 教學方法和教學手段的改革

教學內容的改革必然要促進教學方法的改革, 而教學改革的核心是教學方法的改革,教學方法體現在整個課堂教學過程中。

在理論教學中,靈活采用問題引導與任務驅動、啟發與互動、激勵與鼓勵、分組討論、理論教學與實踐教學相結合等教學方法,多種方法在實際教學中有機結合,從“提出問題、解決問題、推廣應用、總結思考”等主要環節進行,培養學生科學的思維方法和科學研究能力。

在實踐教學方面,根據知識驗證、知識綜合、創新設計為原則設計實驗內容。營造活躍的課堂氣氛,提高學生學習積極性,積極開拓學生思維,培養分析問題和解決問題的能力。實驗過程中通過示教與實驗相結合,理論和實踐緊密結合,使學生既學到了知識,又增強了動手能力。

在教學手段方面,針對本門課程的特點,采用現代教學與傳統教學相結合,利用多媒體網絡教學,將現代教學手段的形象性、趣味性和高效性融入到課堂教學;同時,可展示豐富的網絡資源,拓展學生思維,延伸課堂。另外應用與教材配套的Multisim10.0軟件對電路中的基本原理進行仿真,有助于學生理解電路中的各種分析方法,引導學生進行模擬訓練,最后直接指導學生完成相關實訓。教學氣氛活躍,學生學習興趣濃厚,參與度高,師生互動效果好。

  2.4 考試考核方法的改革

優化考核方式,建立以衡量綜合素質為依據的評分標準。理論課實施教考分離,嚴密組織,從嚴把關;實驗課采用 “操作+平時+實驗報告”成績綜合評定成績。考核內容從以理論為主轉向考核學生對電子元器件的識別檢測、儀器的使用和對單元電路的分析測試等綜合技能。重視學生基本專業素質的培養,教學取得了很好的效果,教學質量得到了進一步提高,學生的實踐操作能力明顯增強,全面提高了學生的競爭意識和就業適應能力。

2.5 加強實驗實訓力度

當代社會對具備一定的實踐操作能力和工程素質的應用型人才需求旺盛,這也正是高職教育的真正目的所在。電路實驗是電路分析基礎重要的教學環節,在教學中應把技能性、實驗性的章節放到實驗實訓上,實現理論和實踐教學的結合。可通過現場參觀加強學生對本課程的感性認識。例如,學了“三相電路”,可以去參觀實際的配電線路。與此同時,加強實驗課的比重,更新實驗內容,增強實驗內容的實用性和綜合性,并有針對性地設計實驗實訓要求,合理安排實驗實訓時間。平時開放實驗室,提供良好的課外實踐環境,培養學生的創新意識。通過實驗和實訓,大大激發學生的學習興趣和積極性, 變被動學習為主動學習,使學生真正掌握電路知識及實驗的基本技能和安全操作知識,也為后續課程在提高職業技能的訓練和實踐能力的培養上,奠定 良好的基礎。

2.6 課程師資隊伍建設

師資隊伍建設的目標是逐步形成一支師德高尚、結構合理、教學水平高、教學效果好、教學特色鮮明的教學隊伍。我院擔任該課程的教師隊伍趨于年輕化,職稱結構和年齡結構不是很合理,因此加強對青年教師隊伍的培養是一個刻不容緩的問題。我們的做法是:

(1)對新教師實行導師制。新教師進入課程組后,由課程組安排教學經驗豐富、教學水平高的的老教師作為其導師,指導其經歷全部的教學過程。新教師至少經過一學期的助課、一學期的備課,才能夠進入講課階段,直至成為一名合格的主講教師。

(2)加強教學環節,站好神圣講臺。為了使青年教師站好講臺,課程組嚴格把好主講關,凡是第一次上臺擔任主講的青年教師都必須試講合格方能上講臺;同時積極協助院(系)搞好教學觀摩和座談、青年教師講課比賽等。

(3)注重科學研究,加速青年教師的成長。在確保教學任務完成的前提下,課程組引導青年教師參加教材建設和教學研究項目,帶領他們更好地鉆研教學新技術、新手段;同時,要求青年教師參加實驗室和實訓基地建設,通過實踐開闊視野,以便更好地把握課程知識。

(4)提高教師自身業務素質和職業能力。要求青年教師必須到企業進行實踐,以最快的方式獲取企業新技術,提高自身的實踐創新能力和業務水平;并鼓勵青年教師提高學歷層次和職稱水平,積極參加行業企業各類認證考試,加強“雙師”隊伍的建設。

3.課程建設效果

豐富的網絡教學資源和良好的學習環境激發了學生的學習興趣;教學體系和教學內容的優化整合、教學方法和手段的改革解決了內容多學時少的問題;實驗條件有了較大改善,能實現2人一組;教學方法和考核方法全面改革后取得較好的效果。

在提高內涵建設的同時,我們牢記高等職業技術教育的特點,堅持校企結合、工學結合,在地方上有較高的知名度,得到了兄弟院校和社會的高度認可。學生實際動手能力較強,實訓、實習產品能夠體現應用價值;學生對相關基本知識和基本技能的掌握情況也得到了用人單位的好評。近年來在“全國電子專業人才設計與技能大賽”中,有3名學生獲一等獎,1名學生獲二等獎。

4.結束語

《電路分析基礎》課程的建設和改革歷時已近四年,但精品課程建設和改革涉及面廣,且非一朝一夕就能辦好,在與工程實際聯系方面還存在一些問題,仍需要各位教師長期不懈的努力和探索。我們將密切關注本課程發展的前沿和動態, 加強交流與合作, 進一步加強師資隊伍建設,廣泛采納先進的教學理念、手段和方法,積極開展校本教材和習題庫建設,精益求精地做好每一項工作。相信我們的努力會帶來新一輪的變革!

參考文獻:

[1] 周茜,徐亞寧,《電路分析基礎》課程教學設計的創新與實踐,桂林電子工業學院學報,2004,24(4).

[2] 王應生, 電路分析基礎課程建設的總結[J]. 桂林電子工業學院學報,1997,17(3).

第10篇

關鍵詞:課程網站;電路分析基礎;精品課程

在精品課程建設的整體工程中,課程網站的建設至關重要。它可以有效地改善教學環境,豐富課程教學資源,提高學生的自主學習能力,增強師生交流互動,提高課程教學效率,從而提高課程教學質量。因此,我們利用現代教育技術手段開發建設了電路分析基礎課程網站,該課程網站界面友好、使用方便、資源豐富、貼近教學[1]。經過課程組的共同努力,我校電路分析基礎課于2010年被評為浙江省精品課程。電路分析基礎課程網站也于2011年榮獲第十一屆全國多媒體課件大賽三等獎。筆者結合該課程網站的建設實踐,介紹電路課程網站的設計、特色及其在教學中的應用。

1 課程網站的結構和布局設計

在電路課程網站的構建過程中,我們始終堅持以改善教學環境、豐富課程教學資源、提高課程教學效率、提高學生的自主學習能力、增強師生交流互動為目的,合理規劃網站結構。電路課程網站的結構如圖1所示[2]。電路課程網站采用左側一級菜單,右側具體內容的固定布局。網站的主頁面如圖2所示。

2 網站特色及其在教學中的應用

2.1 資源豐富,內容完整,實現了對學生學習的全程指導

電路課程網站一共開設了19個欄目,包括各種教學資料(課程介紹、教案、授課課件、授課錄像)、學習輔助材料(在線自我測試、典型習題與解答、考研輔導)和網絡資源鏈接等,內容完整,資源豐富。課程網站還設有自學指導專欄,提供每一章的預習提示、新概念、需重點掌握的內容和問題,要求學生帶著這些問題,去教材、課程網站上尋找答案,便于學生自學[2]。同時還開設了優秀作業欣賞欄目,對每次作業進行網上點評,并且將完成較好的作業拍成照片掛在網上,以便其他學生借鑒學習。這樣既有課前自學指導,又有課堂全程教學錄像,還有課后優秀作業欣賞,對學生在課前、課內及課后整個學習過程中都有很大的幫助,引導學生在自主學習過程中循序漸進地學習。

2.2 習題、測試分層設計,滿足不同層次學生的學習需求

針對學生學習基礎、學習能力以及興趣的不同,電路課程網站上所有的習題、測試都分層設計。網站上的習題分為簡單、中等、較難等多個層次,學生可以自由選擇習題的難度,符合因材施教的原則。每一章的在線自我測試欄目有對基本內容的測試和對綜合能力的測試。對學習基礎較差的學生只要求完成基本內容測試,對中上水平的學生建議完成綜合能力測試。在線自我測試的題目是隨機組題,從而避免了學生之間的相互抄襲。每次測試完畢,學生馬上可以看到自己的成績及正確答案,便于學生自我檢測。為滿足優秀學生的學習需求,還開設考研輔導專欄,其中包括難點解析、經典習題和考研參考文獻等。因此,課程網站可以滿足各個層次學生的學習需求。

2.3 重視實踐,將理論和實踐緊密結合,提高學生的實踐能力

在電路課程網站中,除設置理論教學模塊之外,還開設了電路知識應用實例欄目,用于介紹電路理論在實際生活中的各種應用實例(如圖3所示)。這樣既可提高學生的學習興趣,又使電路的學習不僅僅只停留在解題層面上。同時我們還開設了實驗教學和課外科技欄目。在實驗教學欄目中有實驗項目、實驗預習提示、實驗課件、實驗課堂錄像、實驗報告反饋、常用儀器介紹等內容。在課外科技欄目中有我校歷屆學生作品介紹,近幾年我校學生電子設計競賽獲獎情況和全國大學生電子設計競賽官方網站鏈接。通過這些欄目,把理論教學與實踐教學緊密結合,重視在實踐教學中培養學生的創新精神與實踐能力。

2.4 充分發揮教師主導、學生主體的作用,提高學生自主學習能力

在電路課程網站中,每個學生都有自己獨立的賬號和密碼,便于學生實現自我管理,滿足學生的個性化學習需求。教師則具有評價、管理功能,教師可以在網上查看所有學生的測試成績。教師根據學生的測試情況,了解學生對課程相關內容的掌握程度,并在教學中及時進行調整,如教師對學生測試成績普遍較差的章節進行重點補習。教師還可以查看每位學生對課程網站各部分內容的訪問量,具體訪問時間及整個班級所有學生對網站各部分內容的總體訪問情況,根據這些反饋信息及時對課程網站的相應內容作出調整,從而真正發揮教師主導、學生主體的作用。圖4為本學期機電111班學生測試成績匯總表。圖5為本學期以來課程網站各部分內容的總體訪問情況。

2.5 互動性強,師生網上交流活躍

為了彌補課堂教學師生交流不足的缺陷,課程網站開設了主題討論區、答疑區和自由討論區。主題討論區主要是教師針對所學知識點組織大家一起探討,請學生積極參與回答。答疑區主要是學生提出疑問,教師來回答,學生可在該欄目上對自己關心的問題與教師進行單獨交流與討論,教師針對每個學生的特殊情況,為學生在學習上排憂解難、指點迷津,提高了學生的學習積極性。自由討論區是學生對自己感興趣的話題進行探討。課程組教師輪流負責網站的維護,保障網上答疑、專題討論等實時性強的欄目的建設。本學期以來各種帖子的數量計1 200多個(如圖6所示),參與的學生在90%以上,這些都說明學生的參與積極性非常高,師生網上交流活躍。

3 結束語

電路分析基礎課程網站目前已經為我校2008~2012級共5屆學生所使用。自從該網站使用以來,實現了教學資源的最大限度共享,學生學習電路課程的積極性大大提高,自主學習的能力也得到了加強,課程的不及格率明顯下降。表明該課程網站對電路教學起到了很好的輔助作用,為我們的教學改革帶來更大的便利和發展空間。基于該課程網站電路分析基礎省精品課程的建設也取得了一定的成績。

參考文獻

[1] 劉慶偉,刁文廣,舒云星.模擬電子技術精品課程網站的開發[J].電氣電子教學學報,2008(4):93-95.

第11篇

關鍵詞:電路分析 改革措施

《電路分析》是一門理論分析嚴謹的電氣工程及其自動化等專業的重要專業基礎課,是后續專業課程模電、數電等相關課程的理論基礎,更是學生基本專業素質形成的關鍵課程之一,學好這門課程將為以后打下堅實基礎[1]。目前,《電路分析》課程的學時壓縮,使教學的難度加大了,但教學要求越來越高。所以對《電路分析》課程的教學內容、教學方法、教學手段等方面進行改革勢在必行。

一、優化教學內容,適應獨立學院教學

《電路分析》在教材上選用了邱關源主編的《電路》(第5版),但對各章內容及順序作了適當的調整。主要講授電路定律、電阻電路的等效變換、電阻電路的一般分析、電路定理、動態電路、相量法、正弦穩態電路的分析、含有耦合電感的電路、三相電路、非正弦周期電流電路等十六章內容。在《電路分析》的教學過程中,我們加強對了"電路計算機輔助分析基礎”的學習,使學生初步掌握了進行大規模及復雜電路計算機輔助分析的方法。

二、注重黑板與多媒體相結合,提高學生的興趣

在傳統的課堂教學中,在黑板上畫圖,占去了太多的時間。采用多媒體技術,可以通過動畫來表現電路的變化過程,增強了學生的感性認識,大大提高了教學效果,引起學生的學習興趣。同時,電路計算機軟件仿真技術的發展,可以在軟件中設計電路在多媒體中演示,加深了學生對理論的理解。課件排版整齊、漂亮,避免了因教師的板書潦草帶來的問題,同時減少了教師上課時的板書時間,使得教師有更多的時間詳細地講解難點等等。但是多媒體在電路的教學中也存在著一定的缺陷,主要表現在以下幾個方面:

1.教師和學生之間缺乏情感互動。課堂教學的過程本身是教師與學生間的相互交流、相互影響,從而形成一種有助于認知活動開展的過程。教師講解、板書的過程實際上是學生靈感、思想相互碰撞和形成的過程,而多媒體教學往往忽視了學生思想的形成過程,學生感受教師的思想不深。

2.課堂教學容易主次不分。為了迎合學生的興趣,多媒體課件常常一味追求表面上的新穎、動感,過多運用強烈的色彩、圖片和動畫,旨在體現內容的豐富、功能的強大、表現手法的不凡,使得學生上課時把更多的注意力集中到多媒體課件的形式上,而忽略了對教學內容的學習和記憶[2]。

3.教師不能按課堂實際情況即興發揮。預先制作的課件,授課時難以調整,使教師在某種程度上限制了肢體語言的使用,埋沒了教師的個性和特長。有些教師如果不用多媒體授課可能教學效果很好,而采用多媒體教學后,由于受微機操作水平和課件制作水平的限制,會變得縮手縮腳,無法施展教學才能,使教學效果受到影響[3]。

三、重視理論與實際的結合,關注學科發展動態

學科的交叉和滲透促進了電路理論自身的發展,為了教育學生學會學習,提高電路課程的教學質量,教師除了在教學方法上下功夫外,還必須密切注意學科發展的新動態,在教學內容的組織上,不斷豐富、補充才能跟上新形勢發展的需要[4]。目前教科書介紹的電路,大多數屬于較簡單的網絡,且只適用于手算,但并不意味著實際電路也是一些電阻、電容、電感的簡單組合。隨著大規模及超大規模集成電路的發展,電路的計算愈來愈復雜。復雜網絡中既有平面電路,也有非平面電路,靠手工運算根本解決不了問題,只能應用計算機進行運算。例如目前使用的《電路》(第5版)中增加了電路的計算機輔助分析(即PSpice的初步知識)和如何應用MATLAB求解電路問題等內容。

教育和教學質量的提高是一項系統工程,其學術性和技術性都很強,涉及面很廣,需要長期的摸索和探索。《電路》課程教學本身值得探究的東西很多,實驗教學的研究,教學內容的研究等等,通過這門課的學習,讓學生獲得一種學習的能力和學習方法,而不是有限的書本知識。教師要不斷地總結講課經驗,補充新的知識,加大課堂教學的信息量,調動學生學習的積極性,做到一切為學生著想,一切從學生的角度出發。通過多種教育技術結合和教學手段的改革提高教學效率,為把學生培養成厚基礎,寬口徑,能力強的復合型高級人才打下了一定的基礎[5]。

參考文獻:

[1]黃冰,新時期電路分析課程的教學改革實踐和體會[J]自動化與儀器儀表,2003年第5期

[2]于歆杰,麻省理工學院教育教學考察報告(三)—電路與電子學課程教學法篇[J]南京:電氣電子教學學報, 2004,25(6)

第12篇

【關鍵詞】行動導向;三相交流電路;實驗教學

1.引言

電路分析基礎是電類專業的重要專業基礎課,理論性和實踐性都較強,實驗教學時電路分析基礎課程教學的重要環節。選擇何種實驗手段以適應教學條件,怎樣設計教學使實驗效果從簡單驗證拓展到電路探究,怎樣通過實驗既鍛煉學生的動手能力更培養學生的創新思維。這些都值得教師深入思考和付諸實施。

2.三相交流電路教學思路

三相電路是電力系統主要的供電方式,三相電路也是是電路分析課程中引導學生學習交流應用電路的關鍵章節。以往的教學先講理論,再做實驗,而學生往往在做完實驗之后仍然沒弄懂電路的工作,也不理解實驗的數據結果,動手是盲從。調整教學思路,以行動為先導,以實踐為中心,理論與實驗穿插,真實實驗和仿真實驗結合,驗證與探究遞進。

3.三相交流電路教學設計

三相電路教學中,針對不同聯接方式的負載,重點內容和目標及教學手段設計如下。

3.1 對稱三相電路

知識目標:

(1)五種三相電源系統電路;

(2)對稱三相電路的相、線電壓與電流的大小和相位關系;

(3)三相電路的各功率關系。

能力目標:

(1)能識別、選擇、連接符合要求的三相電路;

(2)能對三相電進行基本測量;

(3)能用Multisim對不同聯接的三相電路進行虛擬仿真測量和分析;

(4)能用相量圖法進行分析,能對三相電路的電壓、電流、功率進行一定的工程測量和計算。

理實一體的教學方式、手段及步驟:

(1)實驗認識三相電源,測量電源電壓;

(2)教師講解三相負載的連接,三相電源系統的種類及特點;

(3)學生搭建一典型三相供電系統—三相四線系統,測量相線電壓電流,理解各物理量含義和特點;

(4)仿真實驗測量三相電源及三相負載各種連接情況下的相、線電壓電流值,分析比較大小和相位關系;

(5)教師指導下,學生分組討論數據,分析各電壓電流值的特點及關系;

(6)教師講授相量圖分析法,學生練習運用;

(7)教師講解分析P、Q、S值的工程公式;

(8)學生仿真實驗,測量功率;

(9)討論總結。

3.2 不對稱三相電路

能知目標:

(1)了解不對稱三相電路的概念、特點;

(2)理解中線的作用;

(3)能正確連接和測量不對稱三相電路。

教學方式、手段及步驟:多媒體、仿真實驗。

4.三相交流電路實驗設計

教學過程中實驗與理論教學緊密結合,考慮到三相電源高電壓大電流工作且負載不對稱易致損毀故障,為避免出現意外并提高實驗效率部分實驗采用仿真實驗。

4.1 三相電源測量相、線電壓

使用交流電壓表分別測量實驗臺上的星型電源的三個相電壓和三個線電壓,直觀理解三相電源的對稱性和相線電壓的量值關系。左圖1為電工實驗臺的三相電,測量數據填入表格。

圖1 電工實驗臺的三相電

圖2星型負載仿真測試電路

4.2 星型負載仿真實驗

應用multisim軟件創建測試電路如圖2所示。

接入虛擬示波器,測量UVW三相電壓波形,繪出波形圖,理解三相相位關系。

(1)三相對稱星形負載的電壓、電流測量

接入電壓表和電流表,J1打開,J2、J3閉合,測量對稱星形負載在三相四線制(有中性線)時各線電壓、相電壓、相(線)電流和中性線電流、中性點位移電壓。記入表1中。

打開開關J2,測量對稱星形負載在三相三線制(無中性線)時電壓、相電壓、相(線)電流、中性線電流和中性點位移電壓。

根據測量數據分析三相對稱星形負載聯接時電壓、電流“線量”與“相量”的關系。

(2)三相不對稱星形負載的電壓、電流測量

接入電壓表和電流表,J1閉合,J2、J3閉合,測量不對稱星形負載在三相四線制(有中性線)時各線電壓、相電壓、相(線)電流和中性線電流、中性點位移電壓。

打開開關J2,測量不對稱星形負載在三相三線制(無中性線)時各線電壓、相電壓、相(線)電流、中性線電流和中性點位移電壓,記入表1中。

根據測量數據分析,說明三相負載不對稱時中性線的主要作用,由此得出為什么中性線不允許加裝熔斷器的原因。

(3)三相對稱星形負載故障探究

三相對稱星形負載,將U相斷路,即J3打開,J1打開、J2閉合,測量四線制時各線電壓、相電壓、相(線)電流和中性線電流、中性點位移電壓。

上述負載中,打開開關J2,測量三線制U相斷路時各線電壓、相電壓、相(線)電流和中性線電流、中性點位移電壓,記入表1中。

(4)三相電路功率測試

圖3 二瓦法測試聯接

接入功率表測出每相功率,計算出總功率。在B相接入電流表測出IB,計算總功率P總。參見圖3接法,建立二瓦法功率測試電路并驗證總功率P=P1+P2。

(5)三角形型負載仿真實驗

創建測試電路如圖4所示。

圖4 三角形型負載仿真實驗電路

正確接入電壓表和電流表,分別測量J1閉合和打開兩種情況下,各線電壓、相電流、線電流,記錄。根據實驗數據分析三相對稱負載三角形聯接時,線電流與相電流,相電壓與線電壓的關系。探究思考不對稱負載、一相斷路等情況在三角形聯接時對電路的影響。表2是三相三角形負載的電壓、電流。

5.效果及總結

在三相電路教學中實驗貫穿全過程,應用行動導向,從淺到深、逐步分層驗證關系、探究現象、研究規律。學生通過動手實驗、分組討論、計算總結,不僅加深了對三相電路理論的理解,而且學會了帶著問題有目的地去操作,邊思考邊完成。相比大量的理論推導分析,實驗引領、探究的教學方法極大提高了學生的學習興趣,學生積極動手、踴躍交流,教學效果明顯提高。

參考文獻

[1]姜大源.職業教育的學習結構論[J].中國職業技術教育,2007(1).

[2]陳衛兵,劉杰.《電路分析》課程的仿真實驗設計研究[J].課程與教學,2008,06.

[3]賴華清.對加強高職院校實踐教學的思考[M].職教探索與研究,2006(3).

[4]曲健.電路分析課堂教學模式的改進與探討[J].高等教育研究,2008,09.

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