摘 要：目前国家提出以市场需求为导向的人才培养要求，要进一步提升学生的自主学习、自主探究、自主创造能力。文章从“电路分析基础”教学现状出发，对电路分析基础教学方法与实验改革两个方面进行了探索，提出以问题引导为主，其他编程工具为辅的教学新方法;建议将验证性实验转换成设计性实验，以达到深度预习的效果，让学生在实验室外充分明白实验电路原理，在进入实验室后可以快速而准确地完成实验。
关键词：电路分析基础;高校;教学改革
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2019）11-0022-03
我国高等教育人才培养目标多数为培养学术型人才，使得高校的毕业生与社会需求严重脱轨，造成企业选不到合适的人才，毕业生也找不到适合自己的岗位。作为高等学校深化创新创业教育改革的指导性文件，《国务院办公厅关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》（国办发〔2015〕36号）指出，当前我国创新创业教育存在“理念滞后、与专业教育结合不紧、与实践脱节、实践平台短缺、指导帮扶不到位”等问题，“创新创业教育体系亟待健全”。“电路分析基础”是各个高校电类专业的核心基础课，同时也是学生接触的第一门具有工程特点的电类专业基础课程。“电路分析基础”所涉及的概念、方法和理论大量地应用在模拟电路、数字电路、信号与系统以及高频电子线路等专业课程中，它是学好其他专业课的基础[1]。该课程的学习效果不仅影响到电路基础知识的掌握，还会影响到学生对整个电子信息类专业的学习兴趣[2]。
一、“电路分析基础”课存在的问题
（一）理论分析与实际应用脱节
电路分析课程主要进行理论讲解分析[3]，以提高学生电路计算分析能力，因此课程教学以理论分析计算为主;同时由于课程内容繁多，学时少、概念多、定理多，学习内容抽象，在生活中少有对应实物举例，内容和范例主要以抽象的理论分析和计算为主[4]，教学内容和实际工程应用存在很大的差距，因此电路课程往往停留在纸上谈兵阶段，学生出现考过就忘[5];在课程实验教学中，同样受限于实验学时短，实验内容多等问题，该课程实验以往更多是验证性实验（如叠加原理验证、戴维南定理验证等），很难提高学生的工程应用能力和创新能力，在这种情况下学生更不知学以致用的目的所在。
（二）教学手段单一，学生缺乏主动性
“电路分析基础”学时少内容多，为了保证完成任务，大部分电路分析教学主要采用以多媒体教学为主的满堂灌的手段[6]，部分教师也会配合板书，虽然板书将电路推导过程讲解得很到位、细致，但课堂气氛很沉闷，一节课大部分时间都是教师在讲台上讲解、分析，学生在下面听得昏昏欲睡[7]，学生上这门带有工程性质的专业基础课和数学课差别不大，兴趣不高，难以调动学生学习的积极性[8]。
（三）学生对实验预习不够重视，动手能力较差
传统的“电路分析基础”实验受学时的限制，学生只能按照实验指导书通过实验箱连接电路，在实验课中无法将自身想法付诸实践[9]。学生对实验的参与度低，不利于学生自主学习，也不利于创新能力培養[10]。同时大多数学生进入实验室后对验证的实验原理不是非常明白，对每一根线的连接，甚至每个测量参数都不是很明白，也降低了学生的操作体验和实践信心[11]。
常用的实验预习模式是学生根据给定的实验指导书进行预习，撰写实验预习报告仅仅是抄写实验指导书的内容，进实验室前教师会逐个检查实习报告的[12]，这样的预习很难激发学生的兴趣，更难有好的预习体验[13]。
传统的预习情况检查，主要靠教师翻阅预习报告，但是教师很难在上课之前快速地完成预习报告的检查以及预习质量的判断，毕竟应该存在于学生脑中的知识，单凭翻阅预习报告是看不出的。经常有学生将预习报告抄了很多页，但是依然不会处理实验问题，甚至还发现一些学生在实验中碰到困难时怯于向教师提问，而是看周围学生怎么做自己也跟着怎么做，不求甚解[14];实验报告中对数据误差缺乏分析，实验报告千篇一律，对扩展性实验和结合实验过程的思考题没有兴趣[15]。
二、“电路分析基础”教学改革的策略
为了调动学生学习“电路分析基础”的主动性，让学生上课之前做好预习，便于带着问题听课，提出问题驱动式教学改革;为了加强学生的动手能力，在平时的学习中要求学生充分利用相关的辅助软件进行编程计算和仿真;为了将这门理论课结合工程实际应用，提出了调查报告和作业结合的作业练习方式。
（一）开展问题驱动式教学
为了避免满堂灌，教师在布置作业时，除了给出用于复习已经授课知识的题目，还会针对性地挑出一些下节课新知识的题目要求学生完成，并且在下次课前检查作业的完成情况。这样可以用提前布置作业的形式强制性地要求学生完成课前预习，同时学生在做作业的过程中也需要主动学习新的知识，通过课前作业练习也比较明确课程内容的难点在哪里，听课的过程中目标更为明确，同时在后续的听课过程中也非常了解教师上课的知识体系结构，教师也可以更为轻松的引入实际应用以及前沿性的知识，减轻了因课时不足，教师疲于完成教学内容的压力。
（二）利用编程工具与仿真软件解决计算问题
电路分析涉及的解题方法很多，学生在课后练习中，最花费时间与精力的地方不在于选择合适的解题方法，而是花了大量的时间去动手计算电路方程的结果，尤其是稳态电路的分析中，还会涉及复数的运算，往往一道稳态电路分析的题目要花掉学生近1小时的时间去求取结果，还不能保证一次就计算正确。为了将学生从繁重的计算中解放出来，同时增强学生的动手能力，教师要求学生利用学到的编程语言（如matlab）编写函数进行方程的求解，也会要求学生将作业中碰到的草图用编程语言计算并打印贴在作业本里面。为了配合这个任务的顺利完成，课程组的教师提出了在“电路分析基础”之前开设Matlab编程的课程的要求，当然也鼓励学生用其他的编程语言实现方程的求解。同时学生还要利用multisim软件完成部分复杂电路的仿真，将仿真的结果与自己求取的结果进行比较，课下自行判断作业的正误。
该方案的提出，使学生的编程能力得到了极大的提高，后续的“信号与系统”以及“数字信号处理”等课程教师反映，学生能够较好地完成他们布置的任务。同时后续的关于电路设计的实习，学生能够轻松地将设计的方案进行仿真验证。这些方案提出后，本以为给学生增加了工作量，学生会意见很大，但是近几年的观察发现，学生在经过十几年的应试教育后，非常愿意自己动手做一些事情，比如matlab编程，比如multisim仿真，经常会有学生半夜12点还在QQ上面咨询编程或者仿真过程中碰到的问题，达到了提升学生学习兴趣和主动学习能力的目的，同时学生在学习了编程语言后，在后期碰到其他科研团队招募新成员时，认为自己有一技之长，敢于加入各种科研团队，自信心也得到极大的提升。
（三）引入“调查报告”作业形式
为了让学生充分了解一些经典电路以及元器件的实际应用，教师会要求学生写一份关于这些电路以及元件在实际生活中应用的调查报告。主要内容是对这些经典电路以及元器件查阅资料寻找一些应用实例，然后将这些电路以及元器件在应用中起到的作用在报告中进行详细解释，最后教师将这些报告收集整理起来发到学生的QQ群，便于学生之间相互分享，更好地将理论知识和实际应用结合起来。
（四）运用零实验指导书的实验创新方法
在实验课开始前，课程组教师提前布置实验任务。为了达成设计的目的，教师只给出实验要完成的任务，比如告诉学生，实验内容是“验证叠加定理和戴维南定理”，然后不给实验指导书，要求学生根据课堂学到的关于叠加定理和戴维南定理知识，自己分别设计电路达到验证这两个定理的目的。这种情况下，实验的内容就是学生自行设计电路来验证这两个定理，学生可以根据自己的喜好来设计电路。为了完成这个内容，学生需要自己思考，并且在充分理解这两个定理的基础上设计出自己的电路，这样学生的参与度提高，同时学生可以将自身想法付诸实践，基本可以达到一个学生一个电路图的效果，也可以避免学生在开展实验的过程中，为了应付实验而抄袭别人数据，在提升实验效果的同时也锻炼了学生思考和动手能力。
（五）以三驾马车促进深度预习
实验课程完成的好坏直接决定于实验的预习是否充分。为了达到深度预习的目的，重点在于强调预习报告的撰写要求，本改革将实验预习分为三个部分，要求学生在实验预习中达到如下的三个要求。
1.根据教师给定的实验题目理解相关原理知识设
计电路图。预习报告中除了要写出实验目的和原理以及实验内容和步骤外，要根据自己对实验内容原理的理解画出自己设计出的实验电路图，并且根据实验室提供的元器件给出电路图元器件的参数。
2.根据设计图计算理论结果。设计出实验电路图后，学生根据自己设计的电路图计算出需要测量的理论结果。
3.根据设计图进行软件仿真检查理论结果的正误。为了验证结果的正确性，同时便于熟悉电路图的连接，要求学生利用multisim对该电路图进行仿真，然后比较仿真结果和理论结果是否一致来判断计算和仿真的正误。这样预习报告中每个需要测试的参数都有理论结果、仿真结果和现场测试结果三个数据需要填写，理论计算结果和仿真结果在进入实验室前就已经填写好，而测试结果则需要学生进入实验室完成电路的现场搭建后才能填写。这样的好处是学生的每个实验内容都进行了独立的思考，进入实验室之前学生非常清楚每一根连线的走向，每个参数测试的节点位置，同时也可以根据仿真结果和理论结果来快速知道测试结果是否正确，然后快速决定继续检查电路还是进入下一个实验内容，避免了实验教学中的被动。由于学生在实验室外充分明白每个实验的目的以及内容，学生能够在规定的时间内完成实验，因此学生有足够时间考虑自己感兴趣的内容。此种方法的实施，有少部分学生居然撰写了部分实验的实验指导手册。
经过深度预习后撰写出的预习报告也利于实验教师检查学生是否将实验内容预习到位。教师只需要检查预习报告中学生设计的电路图和学生设计的测试数据的表格就行。极大地缩减了实验教师检查报告的时间。同时学生经过深度预习，可以自行进行数据检查，自行独立处理实验过程中碰到的常见错误（如连线错误），极大地减轻了实验教师要进行的检查数据、验收实验的工作压力。
三、结论
为了保证工科专业毕业生培养质量达到行业认可的质量标准要求，我国于2016年6月加入《华盛顿协议》，开展工程教育认证。该认证中明确表示实践教学活动必须加强，要求毕业生必须能够针对复杂工程问题设计解决方案。“电路分析基础”是一门专业基础课，如何将这样一门偏向理论分析的课程转化为偏向工程实践的课程，课题组教师在教学过程中引入了“问题驱动式教学结合编程软件解决计算”的教学方法，在实验过程中，通过零指导书的方案，让学生自行设计实验达到深度预习的目的。该改革模式经过几届学生的实践，效果较为理想，达到了预期效果，学生学习的主动性更强，上课看手机和开小差等不良现象大为减少，同时学生的硬件设计能力和软件编程语言也得到了加强，部分优秀的学生自行设计出了更为新颖的实验电路。更有部分学生表现出了浓厚的专业兴趣，加入了教师的科研团队，提早进入课题研究。
参考文献：
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