基于OBE理念的电路原理课程教学改革

◇西华大学电气与电子信息学院 夏焰坤 任俊杰

“电路原理”课程讲授内容有动态、正弦稳态电路和电阻电路的分析方法,主要面向电气工程类专业的学生,是该类专业学生必修的核心课。本文基于OBE教学理念,从教学方法、内容和手段等方面精心介绍教学改革的细节,对于学生在实际工程中自主解决复杂的电路问题有着非常重大的意义。

为了适应当今社会快速变化,国家提出科技创新以提高社会生产力的战略支撑,创新能力和工程实践能力备受世人关注。本文以成果产出为导向的OBE(Outcomes-based Education)理念[2]作为教改的培养模式,以提高学生自主解决实际工程问题的能力为最终目标,为实现全面高质量课程教学而努力。

电路原理不但是一门电气类学生开启电学之路中最最主要的专业课,还是模电、数字和信号与系统等相关课程的基础。该课程有非常多的概念和定理,如叠加、替代和戴维南等定理和若干的定律,贯穿整个电气类学习课程,是电学之路中的重中之重。随着社会经济迅速发展,电能得到了广泛应用,从而带来了更多的电路问题,导致对学生毕业时应达到的能力及其水平有了更高的要求。在此环境下,学生的解决实际问题的能力要求随着社会的不断进步而不断提高,而教育者的教学任务在有限的时间内不断加重,对教学质量提出了更高的要求。所以,本文提出了一种基于OBE教学模式下电路原理课程的改革,用来提高教学效果和教学质量。

在OBE教育模式中,提倡的是学生学到了什么而不是老师教什么的教育模式。换句话说就是,OBE是一种以学生为本的先进教育理念,OBE教育模式是以学生最终能够真正学习到成果为最终目标,实施该教学模式的要点在于:①要以学生为本,并且对于学生的课程设计与教学方案应秉持着清楚聚焦的原则;
②教学者应该秉持师生如同伙伴的原则,使学生在一个舒适的环境下高效的学习;
③考虑学生个体差异,抛弃传统古板的统一教学模式,用更适合学生们的弹性式教学方法,让他们能充分有效的展示自己的学习成果;
④教育者应该应学生达到预期顶峰成果的要求,提供有效的强化课程;
⑤学生学习成果的评估采用自我参照评价,拒绝学生之间的比较,强调个人的学习进步,通过掌握每一位学生的学习近况,对每一位学生进行从高到低的等级评估,为每一位不同等级的学生进行有针对性的教学计划,实现“一对一”精准教学。

秉持以学生为本的原则,精心改革学科教学模式,本文从教学内容、方法和手段这几个方面展开,具体步骤如下所示。

2.1 强化教学内容

电路原理这门课程是电气工程类学生在学习过程中必修的,它包含了很多公式、定理和定律等复杂繁多的概念,主要内容包含:电路基本结构和基本定律、电路的等效变换还有一、二阶电路的时域和复频域分析,除了这些内容还有若干电路分析。可以看出,电路原理教材知识量偏大,这使教师教学任务变重,所以需要构造先进的教学模式,优化教学的知识框架,才能在有限的时间里,保持高质量教学,具体优化教学内容步骤如下所示。

(1)适当削减不常用的知识点。对于正弦电路部分的教学时,其中的相量法需要着重讲授,但是对于学生来说,掌握拉普拉斯变换方法的基本定义即可,因为在后续的信号与系统这门学科中会有更广泛的学习;
在动态电路中,需要学生学会一阶电路的求解,对二阶电路的求解只需了解即可;
凡是大纲中有“*”号的内容,比如在电路原理这本书上的第四章中的特勒根、互易和对偶三大定理,教师理论上可以对这些知识点不进行讲解,但是特勒根定理虽然是在大纲中标记为非重点,其定理适用于很多电路网络,是一种分析网路非常常用的工具,所以特勒根定理在知识讲解时,还是值得一讲。所以,大纲中标记为非重点的知识点,需要老师充分考虑学生后期进一步学习所需的专业知识点而做出选择性讲解,充分体现以学生为本的理念。

(2)将教学内容围绕社会科技发展展开。电路原理是所有电气课程中最核心的课程,随着科技的不断进步,教师们授课时应注意和先进的技术相结合,以社会发展大环境作为背景来讲授相关知识,这样不仅可以增强学生们的积极性,还可以提高授课质量,例如因半导体产业日益增多,则非线性电路理论的这个研究也备受重视,有必要把部分知识点拿出来给学生们讲解。

(3)将教学内容与仿真软件相联合。在实际讲课时,在讲解用结点电压法求解电路的某支路电流和某端口电压时,我们可以使用MATLAB建立电路的仿真模型,来验证同学们计算的正确情况,这样既能够解决学生们在课堂上面对枯燥知识情绪不高的问题,也能够提高同学们在解决实际电路问题时候的动手能力。

(4)简化教学内容模式。在授课过程中应秉持从简到繁的思想,教学内容既从一二阶电路的零输入、零状态响应到全响应,从电路的时域分析到复频域分析,从稳态到暂态。用从直流电路到交流电路求解作为例子展开讲解,首先讲解在直流情况下怎么求解电路,再引入储能元件电容、电感的基本概念和其储能性质,进而介绍在交流情况下电路的求解。精心简化教学内容,既不会遗漏知识点,还可以更加有效、具体的给学生们呈现高质量的教学,使学生更加高效的吸收所学知识。

2.2 更新教学方法和手段

(1)在课堂授课时采用板书+多媒体的方式。板书教学与多媒体教学二者相比,多媒体教学的方式更加形象、具体和生动,学生们更加容易接受知识。在授课的过程中,部分内容适合使用多媒体教学,但个别知识点需要板书+多媒体的方式进行讲解。电路原理课程的教学当中,对于电路图结构、基本电路概念和仿真验证图形等这类抽象的知识点讲解时,应采用多媒体教学,这样可以将枯燥的电路图更加形象的展现给学生们,让学生们更加容易吸收知识。但是比如在讲解计算公式推导时,应该采用板书,一步一步仔细书写,让学生真正搞懂计算公式的含义。

(2)合理使用信息化教学手段。网络上有很多优质的电路原理课程教学,可以提前为学生们准备好相关知识的预习视频,通过学生们在课下自行观看预习视频,提前对相关知识有一定的了解,学生们在课堂上的吸收知识的效果会有着明显提升,同时提倡师生讨论。课前预习很大程度上提高了学生们的独立思考能力,而且这样一来学生们不仅在课堂上学习的效果有了明显的提升,学习主动性也会增强,并能养成良好的学习习惯。

电路原理是一门较为繁琐的学科,本着以学生为中心的原则,通过强化课程内容、更新教学方法和手段,让学生们真正能有效的学到知识,以提升自身的实力,为将来的发展做好铺垫。

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