电路基础教学范例

摘要：在高等院校中，模拟电路基础是电子信息、物理等专业的一门必修课，是一门实践性、操作性强的课程．本课程中概念抽象、原理费解、电路复杂，学生不易掌握，因此有些学生对该门课程有畏学和厌学情绪．本文通过基于“雨课堂”的模拟电路基础课程教学实践，就如何促进模拟电路基础课堂教学、调动学生学习积极性和提高教学效果进行了分析探讨．

关键词：模拟电路;雨课堂;教学模式

模拟电路基础是电子信息、物理及多数工科专业的一门必修课程，是一门实践性、操作性强的课程．该课程的基础概念过于抽象，内容多且杂，学生因此在刚接触该门课程时会有很多的不适应，感觉入门难．本校模拟电路基础课程是理学院应用物理专业和师范学院物理学专业同时开设的课程，根据本门课程的特点，例如，原理抽象难懂，电路图多且复杂，教师授课过程中黑板绘图花费时间长，学生爬黑板做题课堂时间利用率低等问题，试行了结合“雨课堂”授课模式的教学实践改革．“雨课堂”是一款微型线上教育辅助软件，是一款连接师生的智能终端．它将复杂的信息技术工具融入到PowerPoint和微信中，在课外学习和课堂教学两者间架起桥梁，使课堂互动更加及时、显著．以微信与PowerPoint作为载体的“雨课堂”很快获得学者的认可［1］．通过微信扫描二维码就可以进入雨课堂，无缝衔接了生活与学习［2］．利用“雨课堂”平台，教师可以将学前课件与MOOC视频、练习和语音一起推送到各个学员的用户端口，师学的过程也能及时沟通反馈；雨教室科学覆盖了课前、课中、课后的每一个教学细节上，为师生提供完整的三维一体数据支持、个性化报告、自动任务提醒，使教与学更加清晰、明确［3～5］．

1基于“雨课堂”模式的模拟电路基础教学实践应用

通过上学期完整地完成了一轮“雨课堂”模式下的模拟电路基础教学实践过程，本文就模拟电路基础课程引入“雨课堂”教学模式的教学过程和教学效果进行了分析总结．

1．1“雨课堂”在模拟电路基础教学中的实施方案

（1）制定合理的教学设计方案模拟电路基础是本校理学院应用物理专业和师范学院物理学专业同时开设的课程，根据两个专业的培养方案、教学大纲以及本门课程的特点，例如，原理抽象难懂，电路图非常多，教师授课过程中黑板绘图花费时间长，学生爬黑板做题课堂时间利用率低等问题，结合“雨课堂”授课模式的优点，制定了基于“雨课堂”授课模式的教学设计，其中重点突出了师生互动内容，为基于“雨课堂”模式的模拟电路基础教学实践的进行做好铺垫．（2）制作“雨课堂”授课模式下的课件，布置和推送课前预习、课后复习课件授课教师熟练掌握“雨课堂”授课模式的操作技巧，并在电脑端下载安装“雨课堂”插件，在手机微信端关注“雨课堂”公众号，为模拟电路基础混合式教学方式的开展做好铺垫．根据制定好的教学设计方案，制作“雨课堂”授课模式下的课件，根据教学设计内容，在课件中各个章节插入与教学内容密切相关的网络视频、慕课视频或动画原理等，以此使上课的形式更加丰富，调节上课氛围；另外，在课件中插入练习所用的选择题、填空题或主观题等，插入几道题目，在课上发起限时小测试，教师第一时间掌握学生学习情况，使学生注意力大大提高．基于此教学目标，制作用于课堂教学的雨课件，包括学习任务和目标、学习重点与难点、讨论互动主题和随堂测试题等．对本门课程中重难点突出的章节使用雨课堂布置课前预习，制作学生提前预习的雨课件．课件中包括任务语音提醒及要求，链接的微慕课视频、预习测试题和投票题等，用以督促学生预习．为加强对知识点的进一步巩固，课后可以利用试卷或课件推送功能让学生加强练习，针对该目的，为督促学生进行阶段性知识总结，根据授课内容，制作章节测试试卷或复习课件．最终使课前预习、课上学习和课后练习紧密结合．（3）教学方法和教学手段改革课前：提前将班级分组，将制作好的预习雨课件推送到班级小组．教师通过雨课堂查看学生预习、测试、投票和反馈的信息，确定学习的疑点和难点．课中：上课前提醒学生扫码签到；学生可随时在手机端查看课件，课上不再拍照抄写，能够专注听课思考．每节课的重要知识点讲完后，为考查学生是否真正理解相应的知识点和技能点，利用提前制作好的雨课件进行随堂测试和讨论投稿，随后教师对于错得较多的问题及时点评互动，全对的，直接进入下一个问题．提高学生注意力，调节课堂氛围和节奏，提高课堂效率．课后：学生在手机雨课堂中按教师的课后思考题参与讨论互动，或将没有听懂的课件标注为“不懂”．教师在雨课堂中查看学生自主学习情况归纳疑难问题。

摘要：针对《射频电路基础》课程的课堂教学内容，设计了16个学时的基于ADS软件的实验教学内容。相关实验与课堂教学结合紧密、实践性强，实施后提高了教学效果。

关键词：射频电路设计；实验教学；先进设计系统

一、引言

近年来，随着通信技术和计算机技术的迅猛发展，电子系统的工作频率越来越高，射频电路应用广泛，国内外都严重缺乏从事射频电路设计的专业人才，目前相关课程已经广泛在国内外高校开设[1]。《射频电路基础》是我校在2014年通信工程专业本科培养方案中新开设的针对大三学生的限选课程，开设目的是希望通过传授射频电路基础知识，为学生就业和升学提供一个“新”的方向，同时将本专业的与电路设计相关的教学内容，从《电路分析》关注的低频领域和《高频电子线路》关注的高频领域，扩展到射频领域的电路设计。本门课程的学时情况是：课堂教学32个学时，实验教学16个学时。

二、《射频电路基础》的课堂教学内容

课堂教学内容分为6章：第1章讲主要讲述射频电路设计的背景、射频频谱范围、基本量纲和单位、无源元件的射频特性。第2章主要讲述传输线理论，包括等效电路模型、传输线方程、特性阻抗和反射系数、典型终端条件等。第3章讲述史密斯圆图，包括阻抗圆图和导纳圆图、圆图上的串并联频率响应等。第4章讲授匹配网络设计，包括各种匹配方案和匹配网络中的带宽问题。第5章讲授多端口网络和散射参量。第6章讲授射频放大器设计，包括射频放大器的分类、特性指标、直流偏置电路设计、功率关系、匹配电路设计、稳定性判别等内容。可以看出，本门课程涵盖了射频电路设计领域的基础概念和理论、基本设计原则和方法，课堂教学之外必须设计对应的实验教学内容以加深学生对课程知识点的掌握，同时实验教学中需要传授射频电路设计工具的使用。

三、《射频电路基础》的实验教学设计

理论，就是人们的实践经验的概括，最概括的理论也许不是用数学表达，而是对现象的理解能力。［1］要让学生更好地学习和掌握理论，就应该充分发挥实践课程的作用，为学生提供学习和掌握理论知识的现实。电路基础课程是电类专业必修的专业基础课，是学生进入大学后接触的第一门专业基础课。学好该课程为低频及高频电子线路、数字电路等后续课程的学习提供了有力的保障，利于学生掌握专业学习方法，树立学习本专业的信心，为培养专业学习兴趣迈出良好的一步。电路基础实验作为电路基础教学内容的重要组成部分，其不仅可帮助学生理解电路基础的定理及电路分析方法的原理，而且可以帮助学生提高实践动手能力，在实践中建立尊重科学、勤于思索的良好实验习惯。文中就如何通过设计电路基础实验过程达到培养学生主动分析问题和处理问题能力进行了研究，提出了以仿真实验为指导，开发拓展性硬件实验的改革思路，在实践教学中探讨电路分析原理，培养学生分析问题，解决问题的能力，并给出实例说明实验教学过程的设计与实施。［2］［3］   1实验项目的确立   实验项目是实验教学的核心，项目的合理化及科学性将直接影响实验教学的质量及效果。本着课程实验为课程教学服务的思想，实验项目的设立应紧扣理论教学内容。结合电路基础课程内容，把实验项目划分为表1所示的四个项目。   2实验项目的实施策略   电路基础课程教学内容抽象，主要学习电路基本原理和方法，单纯的理论教学很难激发学生的学习兴趣，从而突显了实践教学的重要地位。“学而不思则罔，思而不学则殆”，因此如何通过实践教学来提高教学效果，达到激发学生的学习主动性，丰富工程实践经验，实现“理论与实践相结合，注重创新能力培养”的目标，是电路基础实验教学改革的目标。   2．1基于仿真软件的实验预习实施策略   当代大学生只有掌握科学的学习方法，具备较强的自学能力，才能独立地探究新的科学领域，索取新的知识。大量的实践证明课前预习是培养学生自学能力的有效途径。电路仿真技术为电子电路的学习和开发提供了一条更加经济、高效的新途径。在电路基础实验教学中设置预习环节的目的是让学生通过仿真实验数据，较深层次地理解和掌握教学中的基本定理及电路分析方法，因此仿真实验的主要内容为验证性实验内容。针对电路基础中主要的定理及分析方法，如：基尔霍夫定律、叠加定理、戴维南定理、最大功率定理、电容电感特性、支路电流分析法，网孔分析法、电路的暂态分析等设计相应的仿真实验内容。仿真实验一般分为三个步骤：首先由教师为学生提供参考仿真电路，给出仿真验证的具体步骤；设计多组能充分反映定理内容的实验数据，并设计启发性问题；给出定理，指导学生仿照实例设计仿真电路。学生通过完成预习中的相关内容，可实现领会定理或分析方法要领的目标。设置此环节的另一目的则是引导学生思考，掌握仿真软件的使用方法，培养学生自学能力与电路开发能力。   2．2基于目标的硬件实验实施策略   传统教学中，电路基础课程的实验为验证性实验，工程实践应用性不强。验证性实验目标局限于验证定理的正确性，一般较为肤浅，大部分学生依葫芦画瓢，敷衍了事。为改变当前电路基础课程教学的局限性，教师从实验入手，把有效地提高硬件实验教学的效果，切实做到提高学生的分析能力及应用能力，充分发挥硬件实验教学的积极作用作为电路基础教学改革的根本目标。通过大量的实践及研究，总结出了较完善的硬件实验具体实施方案。通过前一阶段的仿真实验，学生对实验中所涉及的理论及定理有了较深层次的理解，但仿真实验与具体的硬件实验还是存在较大区别的。相应项目的硬件实验设计主要遵循以下原则：紧扣定理，注重实际应用、注重硬件电路设计及元件布局、注重培养学生检测与排除电路故障的能力，鼓励创新。   2．3后实验实施策略   后实验是指学生在完成硬件实验内容后，根据所得实验结果对实验进行的分析、改进及创新等后续实践内容。后实验对提高学生的应用能力及创新思维有较大的帮助，也是本次实验教学改革的创新点。后实验的进行依托于仿真实验与硬件实验，如设计仿真电路与实际硬件电路实验结果有区别，探讨原因及解决方案；设计硬件电路在使用上具有一定的局限性，探讨如何对其进行改进等。这需要教师设计出更多的适应后实验需要的方案，并设计引导学生展开后实验的步骤。后实验实施是整个实验教学改革的难点所在。   2．4实验成绩评定   实验成绩评定是完成实验教学的重要一环。成绩评定分为不及格、及格、中等、良好及优秀五等。建立完善的实验考核制度，要求学生在规定的时间内完成基础实验的操作，并能给出较正确的实验结论，严格把关基础能力考核，实现理论与实践紧密结合的教学目标。成绩评定紧扣能力培养，鼓励学生积极思考勇于创新，把其作为优等成绩的评判指标。创新内容的完成时间要相对宽松，内容具有选择性，学生可选择部分实验项目进行创新尝试，教师要对学生的创新思路给出指导性意见，引导学生完成创新工作。   3实验项目示例   电路基础课程的实验项目的设计应当以理论内容为中心，设计合理的软件仿真实验及硬件实验，实验内容及步骤应当突出实践性、实用性，注重学生的能力培养。下面以线性网络基本定理实验项目为例具体说明实验教学的实施过程。线性网络基本定理实验项目内容主要是叠加定理、戴维宁定理及最大功率传输定理的验证及应用。实验项目的设计的合理性及全面性是保证实验质量与实验效果的关键所在。实验电路的设时要考虑到通用性及可拓展性，实验内容及记录的数据要具有指向性，即通过对实验数据的分析能够较容易地看出其满足或符合相应定理的规律。本实验项目的仿真电路如图1所示。仿真电路的设计主要解决四方面问题：第一，叠加定理中的除源问题；第二，通过戴维宁定理实现电路的等效变换；第三，负载电阻可变，寻找最大功率点；第四，有源二端网络的外特性曲线的测量及作用；第五，可通过仿真实验结果对比求有源二端网络等效电阻各方法的优缺点；第六，设计的电路仿真结果与实际电路结果不一致，提示学生注意设备及器件的使用条件，增强实践处理能力。本实验项目所选用的电路不仅具有前面所述特点，其关键在于仿真结果与实际测量结果有较明显的区别。在本教学案例中，仿真实验数据的记录表格与实际实验的数据记录表格要保持一致，要求学生记录仿真实验与实际元件有源二端网络外特性曲线测量的数据并画出相应的图形，按照本例中的参数，仿真实验的特性曲线如图2所示，图3则为实际电路元件构成的电路的特性曲线，从图中很容易发现仿真实验与实际电路有区别。以此教育学生尊重实验结果，培养实事求是的实验精神。针对实验结果，提出拓展性问题，进入后实验阶段。由于大学一年级学生专业基础较弱，教师在提出拓展性问题的同时还要引导学生思考，给出解决问题的突破口。在此实验项目展开后，可提示学生通过仿真软件观察恒流源两端电压的变化情况。实践表明，学生按照教师的提示进行进一步的实验分析，很快发现恒流源两端的电压会出现负电压的情况，而实际的电流源则要求两端的电压大于零。找到了问题的原因，很多学生自觉地去寻找解决办法，并积极地把想法和做法与教师探讨。此过程帮助学生提高工程素质，培养了学生实践及创新能力。#p#分页标题#e#   4结束语   大学专业基础课的学习质量对后续的专业课程有着重要的指导作用，但其教学过程往往不被重视。为适应应用型人才的培养目标，其理论课时缩减，如何巧妙地运用实践课程使学生做到应用理论，思考理论是实践课程的任务之一。本文提及的基于能力培养的实验教学改革的创新之处在于把实验项目分成三个时段进行，即仿真实验、实验室实验及后实验。仿真实验时间由学生按照教师给出的仿真电路及表格自由完成，教师以答疑的形式指导；实验室实验在学校专业实验室进行，学生亲自操作，教师全程指导严格把关；后实验由学生在之后的某时段在实验室完成，教师及时与学生进行交流和指导，全面提升学生能力，并把后实验的完成情况作为实验评优的主要依据之一。实践证明该教学思路与方法有效地提高了学生的实践能力、理论分析能力及解决问题能力，其应用于实际教学，教学效果良好。

1课程教学中出现的主要问题

（1）学生对课程学习缺乏兴趣。主要原因是：①学生对计算机专业的相关情况了解不全面，通常认为该课程不属于计算机的课，是否学好都无关紧要；②学生因对专业知识、电学知识的陌生而产生消极心理，失去课程学习的兴趣。（2）学生的基础参差不齐，而课程概念较多、内容较抽象、逻辑性较强。对实际电路环境有概念的学生，学习兴趣可能建立得较快；但对相关概念空白的学生就会感到课程难懂、难学，继而失去学习的兴趣。（3）先修课程的教学目的不明确，涉及到的课程相关知识掌握不到位，如大学物理中关于电学的物理现象及概念、高等数学中复数的计算方法等等，学生学过也不知所以然；（4）课程内容不合理且偏多，涵盖了基本电路分析、模拟电路分析及数字电路分析三大内容板块，有限的课时需要更合理地统一这三方面知识；（5）教材内容都较经典，与时俱进的实际内容较难体现，学习枯燥感会由此而生。（6）实验教学内容太过于详细，实验的目的无法体现，对知识的理解仅限于表面。

2合理分配教学内容，建立正确教学方法

结合我校计算机专业教学计划，课程的教学课时定为64课时，其中理论课时为48课时，实验课时16课时。课时有限，教学内容应围绕专业的培养计划进行优化选择和重新组织，保证知识的系统性和完整性基础上突出能力培养，增加教学内容的关联性，涉及先修课程的内容以定义式形式给出，充实一些与专业密切相关的内容。

2.1关于理论教学

理论知识是课程实践的基础，成为课程教学中的一个重要环节。电子技术课程涵盖了三大板块知识，理论教学的内容根据专业的特点和需要进行取舍，依据职业岗位对技能和知识的实际需要，重点体现够用，建立合理的知识结构，淡化知识的学术性和理论性；教学思路上遵循电路器件特性、电路处理方法及电路分析方法三条主线，有针对性地选择教学例题，提高教学效果，明确教学目的。

2.1.1基本电路分析

本文作者：王丽卿 单位：潍坊职业学院

基于工作过程的课程是上世纪90年代德国职教界针对在传统“双元制”模式下,职业学校的教学偏离职业实践和滞后科技发展而进行课程改革的成果,它对欧洲职业教育课程改革产生了深刻影响。近年来,我国职业教育课程改革中的项目课程、任务引领型课程等探索,就是源于基于工作过程的课程模式的核心思想。基于工作过程的课程以典型工作任务为载体,其教学内容指向职业的工作任务、工作的内在联系和工作过程知识。工作过程的核心要素包括:劳动者、工作对象、工具、工作方法和产品等。基于工作过程的课程特点就是能够体现工作过程的各项要素,并反映这些要素之间的相互联系;同时,让学生亲自经历结构完整的工作过程,使学生能够借此获得“工作过程知识”。因此,基于工作过程的课程充分体现出高职教育特征,更有利于对学生综合职业能力的培养。下面以电气自动化技术专业的专业基础课《电路基础》为例,进行教学设计剖析。《电路基础》是电类各专业课程体系中非常重要的一门专业技术基础平台课程,是高职电类各专业培养高技能人才必须具备的理论和实践基础。通过对《电路基础》课程的学习,使学生获得必须的电气安装的规划与实施理论、电路分析基本能力及电路测量、故障诊断等基本知识与实践技能,为学习专业课程、树立理论联系实际的观点、培养实践能力和创新能力打下必要的基础,对学生职业能力培养和职业素质养成具有明显的支撑与促进作用。

1课程设计的研究

1.1课程设计的理念

高职教育是以培养高素质、高技能人才为目标,以培养学生的职业能力为本位的教育,职业能力是通过对已有的知识、技能、态度等的迁移,并参与特定的职业活动整合而成的,而培养职业能力是职业教育课程设置的基本目标,决定了课程的内容和教学方法。因此,职业教育的课程内容必然依赖于职业岗位上的工作内容,课程设计必须将“企业的任务”以“教学的形式”来完成“人才的培养”。课程设计应该从典型工作任务出发,首先分析确定职业能力,再由职业能力分解出相应的知识、技能和态度,然后确定课程的内容及教学的顺序,通过工作任务将理论教学与实践教学融为一体,形成一套完整的课程计划。

1.2职业岗位及所需能力分析

通过对电类专业就业岗位群和相关的工作任务分析,明确了实际工作所需要的能力结构和要求。

摘要：

电路与电子技术基础是高职院校电类专业的专业基础课程，内容包含电路基础、模拟电子技术和数字电子技术三方面的知识，课程难度较大，内容繁多。文章分析了目前教学中存在的普遍问题，提出了在课程教学中引入“五环模式”，结合多种教学方法，吸引学生的学习兴趣，从而提高教学质量。

关键词：

“五环模式”；项目；教学改革

电路与电子技术基础课程是电类专业的专业基础课程，高职院校的电类专业大都开设了此课程。本课程内容多，包括电路基础、模拟电子技术和数字电子技术三门课程的内容，其目的是使学生获得电路的分析方法、电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能，培养分析问题和解决问题的能力。由于学时少、内容多，该课程一直被认为是比较难学的课程，如何让学生有兴趣地学习，提高学生的学习效率，就成为教学能否成功的关键。根据人才培养方案，高职院校物联网专业学生毕业后能够胜任物联网设备、产品测试与维修、物联网感知层与传输层节点产品的辅助设计、制造、物联网工程系统安装与调试、物联网嵌入式系统应用、能够承担各类物联网业务技术支持、维护与应用工作。因此物联网专业中电路与电子技术教学主要要求学生能够掌握电路与电子技术基础知识和基本技能，为后续课程奠定基础，提高学生的学习兴趣。

一、目前高职教学中存在的主要问题

1.教学中知识的讲解以本科院校的内容为参考，偏全偏难偏理论，学生在学习的过程中，由于基础差，不能很好地吸收知识，课程学完后，连最基础的高、低电平概念都没有掌握，因此，可以说是失败的教学。2.学生的学习主动性不够。电路与电子技术基础的学习，纯粹由上课听课，课后作业不主动完成，学生往往后面部分学了忘记前面部分，而本身此课程的学习是前后关联紧密的，越学就越不懂，导致学习兴趣缺失。因此，如何在课程教学过程中，吸引学生，培养学生的学习兴趣，在参考了其他院校的教学经验、企业调研及教师在教学中的教学积累，项目组最终确定了引入“五环模式”，可以较好地解决以上存在的问题，从而提高课堂教学质量。

摘要：

针对传统教学中存在内容抽象、理论无法联系实践、复杂难学等诸多问题，提出以Proteus仿真技术为基础，从理论教学、实验教学、实践教学三个方面进行了改革实践，经过几年的实践表明，提高了学生对本专业的学习热情、工程实践能力和创新能力，教学质量得到很大改善。

关键词：

数字电子技术基础；Proteus仿真；教学改革

1PROTEUS软件介绍

PROTEUS软件是英国LabcenterElectronics公司开发的电路分析与实物仿制及印制电路板设计软件，是一个电子设计的教学平台、实验平台和创新平台，覆盖了电工电子实验室、电子技术实验室，单片机应用实验室等全部功能。它可以对模拟电路、数字电路、单片机及其外围电路组成的系统仿真，并进行功能验证，通过动态器件如电机、LED，LCD开关等，配合系统配置的虚拟仪器，实时观看运行后的输入输出的效果。

2理论教学改革

摘要：

《数字电子技术》是高职院校电子信息类专业一门重要的专业基础课程。在课程资源建设中，通过不同的呈现方式如视频、交互式动画、手机学习等提高学生的学习兴趣和效率，并注重纸质教材和网络课件等立体化教材的建设。形成相对完整的优质课程教育资源，服务学习者自主学习，开放学习。

关键词：

精品课程资源；数字电子技术；高职院校

为全面落实国家、省、市教育规划纲要，进一步提高职业教育办学水平和服务经济社会发展能力，根据无锡市教育局、市发展和改革委员会、市财政局、市人力资源和社会保障局联合下发的《关于实施职业教育教学质量提升工程的意见》（锡教高职〔2013〕128号），从2013年起无锡市开展职业教育精品课程资源建设和评选认定工作，无锡科技职业学院《数字电子技术》课程资源于2014年被评为无锡市职业教育精品课程资源。

一、课程定位

《数字电子技术》是高职院校电子信息类专业的专业基础课程，是一门必修课程，该课程以培养学生电子技术的基本知识和技能为主要目标，和《模拟电子技术》共同构成电子信息类专业的基础核心课程，是学生打下专业基本功的必修课。它以《电路基础》为学习基础，同时也为后续相关专业课的学习打下基础。例如，应用电子技术专业中的《传感器原理与应用》课程是需要熟悉数电中各器件的功能后，才能来分析相关电路；微电子技术专业中的《集成电路设计》课程包括数字集成电路设计和模拟集成电路设计两部分，其中数字集成电路设计就需要掌握数电的组合、时序逻辑电路基本知识；光伏应用技术专业中的《光电子技术》和《光伏发电系统》课程需要以掌握电子电路的分析和应用为基础，和数电知识紧密联系。在专业技能证书方面，也为无线电装接工、调试工等考级考证打下基础。