基于电路应用实例的研究型教学实践与探索

0 引言

近二十年来，电路技术的应用领域迅速扩展，从分立到集成，构成实际电路的基本元件及其特征都发生了根本性变化，电路课程的教学也应适应这种变化[1, 2]。其目的不仅仅是让学生理解学科和产业发展的前沿，更重要的是培养学生的工程素质，为把学生培养成工程技术领域的卓越人才奠定良好的基础。

本文基于我校基本电路理论课程的教学实际，于2016-2017学年第一学期在一个教学班中实施研究型教学在电路课程教学的应用。

这一教学实践是以电路应用实例为载体，通过在课堂上针对电路应用实例开展研究型教学并在课外通过小论文撰写开展研究型学习，以此提高学生的电路综合素质特别是将电路理论应用于工程实际电路的分析和设计能力。通过学生问卷调查、访谈调查来反映实际的教学效果，证明在电路理论课程教学中采用这一研究型教学模式可有效提高学生电路分析的能力以及学习电路理论课程的兴趣。

1 电路课程研究型教学

研究型教学不是一个新概念，而是作为一种教学思想、方法、模式，它在大、中、小学教育中均有应用。

将其中一个地质灾害治理区域分成2块，使用RTK进行了外业实地打点检查。共检测88个点，其中平面位置检查点45个，高程检查点43个。

从各个风速的指标看(表5),国家站在各个指标上都大于其它3个站点,也包括浮标站,而与浮标站风速情况最为接近的站点还是新沙岛站,过程平均风速、过程极大风速、过程平均小时极大风速3个统计要素都表现出较好的一致性。

大学研究型教学是对应于一般的以传承知识为中心的传授式教学而提出的，强调教师研究性地教与学生研究性地学的有机融合，主张师生在共同研究中共享研究乐趣和研究成果，促进创新精神、创新能力和创造性人格发展的教学思想、方法和模式的综合。整个教学过程是一个重过程、重应用、重体验、重全员参与的过程，具有主体性、合作性、研究性、开放性和创新性等待点。它是素质教育思想和创新教育思想的重要体现[3]。

在电路理论课程教学中采用研究型学习的模式，在国内外的高校中已有应用的先例。如芬兰赫尔辛基工业大学从1999年开始在“基础电路分析”课程中采用基于问题的学习教学[4]，爱尔兰梅努斯大学在电子工程专业教学中开展了基于项目问题的学习教学[5]。我国清华大学“电路原理”课从教学方法、教学手段和教学组织三方面进行教学改革以及在专业基础课中进行研究型教学[6]，通过普遍采用启发式和讨论式教学方法，培养学生的研究兴趣；使用历史追溯、现实联系和未来展望式教学法，培养学生的创新意识和创新能力；课堂教学中有意识地进行工程研究方法训练，培养学生的工程观点。大连理工大学在“电路理论”课中针对电路频率特性开展研究型教学，按照从感性认识到理性认识的过程，首先通过仿真方法将电路变量随频率变化而变化的情况展现给学生，然后通过启发和讨论，逐步引导学生独立思考，并进行理论分析[7]。电子科技大学在“电路分析基础”课程中采用研究型教学模式，通过启发式教学、思维调动教学、总结归纳教学、现场仿真教学、实验演示教学、课程设计驱动教学、课程内容延展性教学等手段，引导学生逐步建立自主式学习、发现式学习、研究性学习等多样化的学习模式[8]。

上述电路课程的教学实践给我们开展电路研究型教学提供了很好的启示。

2 研究型教学的实施过程

2.1 前期准备

我校的“电路理论”课程是一门具有很强工程应用背景的专业基础课程。电路理论来源于电路的工程实际，又为电路的分析与设计提供理论指导。在工程实践中，存在大量适合于进行研究型教学的应用实例。我们通过电路应用实例，结合这些实例的工程应用背景及其所涉及的电路理论知识开展研究型教学。为此，必须在课前准备好应用教学的电路应用实例。

电路的应用领域广泛，具体的电路形式灵活多变。如何从无数的工程应用电路中筛选出适合于电路的实例，是首先应该明确的问题。我们认为，在选择工程实例电路时，应注意以下几个方面[9]：① 电路必须是典型的；② 电路的应用领域应该具有一定的专业覆盖性；③ 电路应具有良好的工程应用价值；④ 电路的分析方法应紧密配合电路的教学；⑤ 电路具有良好的趣味性，以增强教学效果。

根据上述原则，我们选取的工程实例电路如表1所示[10]。

（2）砼配合比要求：耐久性：氯离子渗透28d电通量小于750库仑；强度：设计28d轴心抗压强度为35mpa；塌落度：175+40mm；水灰比：≤0.4；原材料性能：满足规范要求。

表1 电路应用实例列表

编号电路应用实例题目编号电路应用实例题目1实际电路的参考地65RC积分电路和RL积分电路2测量电压的电位计电路66RC延时电路3电阻测量电路67失电保护电路4晶体三极管放大电路的静态工作点68“蛙式蹬腿”实验电路5直流电桥电路69微处理器复位电路6采用电热元件的电加热器电路70心脏起搏器电路7采用LED二极管的轿车顶灯电路71单片定时器电路8集成电路互连线串扰模型72张弛振荡器9动态随机存取存储器(DRAM)电路模型73方波、三角波产生电路10安全用电74开关电源DC/DC转换器电路11反相放大器75汽车气囊点火电路12同相放大器76电火花加工电路13电压跟随器77汽车点火电路14加法器78解微分方程电路15差分放大器79LC振荡电路16在线电阻测量电路80降低感应冲击的RC缓冲电路17电流-电压转换电路81除颤器电路18高灵敏度的电流-电压转换电路82文氏振荡电路19电流放大器83交流电桥电路20万用表直流电压档切换电路84电感线圈测试电路21万用表直流电流档切换电路85回转器电路22DAC电路86一阶RC低通电路23仪表放大器87一阶RC高通电路24虚地发生器88收音机输入调谐电路25模数转换器输入电阻网络89电感线圈与电容并联谐振电路26负电阻电路90收音机输入调谐电路27权电容网络DAC91石英晶体谐振电路28含T形反馈网络的反相放大器92功率因数的提高29负电阻变换器93通用阻抗转换器

30负电阻电路94单相异步电动机电路31电梯呼叫按钮(电容接近开关)95分解器移相电路32三极管小信号模型96利用运放实现回转器33负反馈放大电路97低通滤波电路34自举式高输入电阻放大电路98移相电路35人体生物电阻测量电路99电容三点式振荡电路(考比兹振荡器)36开关电容电路100压电传感器电路37电平平移电路101滤波电路设计38电压-电流转换电路(Howland 电流泵)102白炽灯调光电路39电平转换电路103双T陷波滤波器电路40采用梯形电阻电路的DAC电路104无源放大电路41改进的Howland 电流泵105由运放OP07构成的放大电路42等比例步进衰减电路106由运放构成的考比兹振荡器43同轴电缆衰减器电路107变相器(phase con-verter)电路44电路图论分析的计算机编程108相序指示器电路45运算放大器的正、负反馈解法109一功率表测量对称三相三线制电路功率46稳压电路110相序指示器电路47整流电路111相序指示器电路48限幅电路112变相器电路49箝位电路113电力系统故障分析50隧道二极管114低压三相电路51恒流二极管电路115三相电路的负载设计52对数、指数运算电路116直流稳压电源滤波电路53超二极管117电源抗干扰电路54单二极管全波整流电路118谐振陷波滤波器电路55二极管逻辑门电路119电气设备的接入与断开56多倍压整流电路120PID调节器电路57用低压直流电源产生高压脉冲的电路121全通电路58理想积分电路122电感三点式振荡电路(哈特雷振荡器)

59数字集成电路的频率极限123电容倍增器60示波器探头补偿电路124含运放全通电路61继电器电路125补偿分压器电路62采用开关电感的电加热器电路126电气设备的接入与断开63理想微分电路127由运放构成的哈特雷振荡器64RC微分电路和RL微分电路

依托电路应用实例，采取两种教学形式：①选取部分应用实例作为例子在课堂上开展研究型讨论；②将所有电路应用实例分发给学生，供学生在课外开展研究型学习，具体体现形式为小论文撰写。

实施过程为：

(1)在教学的第一周即向教学班级介绍教学安排，包括开展基于电路应用实例的研究型教学，以取得学生的理解和配合。将电路应用实例电子版分发给学生。

综上所述，与瑞舒伐他汀相比，阿托伐他汀对老年患者冠状动脉造影术后肾功能更具保护作用，且 CIN 的发生率更低，这一保护作用在≥70岁的高龄患者中更明显。所以对于基础肾功能相对较差的高龄患者，选择阿托伐他汀可能比瑞舒伐他汀更合理、有效。本研究对于当前临床工作中他汀类药物的选择具有一定的指导意义，但仍需要进一步的临床试验验证。

(2)按照正常的教学内容和进度，将基于电路应用实例的研究型教学嵌入其中，以保证不影响现有教学时数的分配为准。针对具体的应用实例采用合适的研究型教学方法。

(3)小论文撰写安排在后半学期(第8周之后)，以组为单位，每组由3～5名学生自由组成，每组由一名组长负责，最后的学习成果表现为撰写一篇电路理论方面的小论文(以组为单位)。

(4)在教学过程中安排访谈调查，教学结束之时进行一次问卷调查，用于了解学生对研究型教学的看法以及对本课程教学的评价。

(5)在整个学期的教学过程中，注意观察、分析教学效果，对教学过程进行适度地调整，以取得最佳的教学效果。

(6)对该学期研究型教学情况和数据进行分析，得出分析结论。

2.2 教学实施过程

在“电路理论”课程中开展研究型教学，主要有如下两种类型。

1)课堂研究型教学

(3)教学过程—实际教学过程可围绕(2)节所述问题开展，回答问题①，可帮助学生掌握和巩固电感元件VCR、功率和能量的课程知识点。假设电感的初始电流为零，开关S周期性接通位置1的时间为t1，则S接通位置1后，电感的电流为

电加热器电路是一种采用开关、电感的电加热器电路，如图1(a)所示，开关S周期性地在位置1、2切换，从而将能量传输到电热元件RH。为使加热器具有温度调节功能，RH吸收的平均功率范围为100～400 W。假定开关S周期性接通位置2的时间为t2=6 ms，试确定开关S周期性接通位置1的时间t1。

结果显示，与0 h比较，空白对照组细胞在24 h时的划痕愈合间距明显变窄，而IC30三棱提取物组、IC30三棱提取物+热疗组、IC30莪术提取物组、IC30莪术提取物+热疗组细胞在24 h时的划痕愈合间距未见明显变窄。各组细胞划痕实验显微图见图4。

(a) 采用开关电感的电路

(b) 采用电位器的电路 图1 电加热器电路

(5)教学秩序的维持。整个学习进程由教师事先进行规划，形成文件分发给学生，保证教学秩序的正常进行。

(2)研究型问题—可列出5个小题：①图1(a)电路的工作原理是什么？② 理论上图1(a)电路电源的能量传输效率是多少？③ 工程实际中有哪些因素影响图1(a)电路电源的能量传输效率？④ 分析图1两个电路的能量传输效率。⑤ 电路工程实现时，有哪些问题需要解决？

电路应用实例因其具有明确的工程应用目的，为开展研究型教学创造了非常有利的条件。在教学中，电路应用实例，可从工程应用背景、所涉及的电路理论、设计要求、工程实现、成本等多方面开展研讨，使学生既能掌握电路理论的基本知识，又能提高其对电路工程应用的理解。下面举例说明。

S接通位置2后，电路的时间常数为L/R=1 ms，经过6 ms，亦即6倍的时间常数，电感的电流可认为下降为零。电热元件吸收的平均功率为

当P=100 W时，可求得t1=1.6 ms；当P=400 W时，可求得t1=3.7 ms。

电感的电流为

从上述分析可知，由于电路只存在电热元件消耗电能，因此很自然地得出理论上图1(a)电路电源的能量传输效率是100%的结论。但这并不意味着在工程实际中仍然能够保证100%的能量传输效率，这是因为实际的电感器和开关都存在电阻分量，不可避免地要消耗能量。工程实际中能量传输效率一般可以达到95%以上。

而图1(b)电路中调节加热器功率的电位器RA本身就是电阻，要消耗能量，经过计算，电源的传输效率为η=1/(1+RA)，η随RA的增大而逐渐降低。

调查问卷围绕着教学总体情况和电路应用实例研究型教学共设计了31个调查变量，分别见表2和表3。采用5点评定量表，即对调查内容完全不同意——1；不同意——2；不确定——3；同意——4；完全同意——5。采用匿名调查形式，共发出63份有效的电子问卷，回收57份，有效问卷57份，有效问卷回收率90.5%。调查结果平均值/标准差见表2和表3。分析结论如下：

一个完整的移动端微课直播平台推流要有四个环节，即推流端、视频处理、播放器播放和交流互动。在完成播放器SDK的设计与编写之后，可以将其与推流端SDK、播放器SDK、即时通信SDK进行集成。

2.3 课外研究型学习

课外研究型学习的开展以研究小组的形式进行。小组学习方式是一种自主、合作、探究的学习方式，它有利于培养学生的综合素质。课外研究型学习的成果形式为以组为单位撰写一篇小论文。

整个实施过程包括选题、研究型问题形成与讨论、生生与师生间交流、资料查阅、结论形成、论文撰写、成果汇报等。在实施过程中值得注意的问题包括：

(1)小组的形成。分组的目的在于组员可以就某一问题进行深入研究和讨论。为提高学习效果，每组人数不宜过多，一般4人一组。组员间的关系应比较融洽，每组设组长，负责整个小组的讨论。

(2)选题。问题的选择是否合适，直接关系小组合作学习的效果。问题太难，无法进行深入研究，问题太易，则学习的兴趣和效果均有限。选题由小组自定，可以通过阅读电路应用实例来确定，也可选择在课程学习中出现的问题，还可阅读其他电路理论资料来确定。题目选定后，任课教师要与小组交流讨论以确保题目在合理的可研究范围之内，同时就研究的大致内容予以明确。

(3)任务分工。为保证组员的学习效果，对学习任务如资料查阅、结论形成、论文撰写、成果汇报等应加以明确分工。任务分工由小组自行完成。

(4)考核与评价。整个学习过程的考评在学生总评成绩占比为10%。为保证考核的公平合理，采取组员互评、教师观察评价、口头汇报和书面汇报相结合的综合评价方式。

(1)教学分析—加热器是一种常见的产品，为大家所熟悉，在工程中加热器的实施方案有多种，一种容易被理解的方案是采用电位器来调节加热器的功率，如图1(b)所示。这就是加热器电路的工程应用背景。设计加热器电路时，一个重要的指标是电源的能量传输效率。

从马克思主义实践学说的视角来审视高职院校学生责任教育，有利于突出高职教育特色。按照马克思主义实践观，责任文化素质教育是学生在职业学习与职业活动实践过程中，以自身外在实践和内在体验的方式参与责任文化素质养成教学过程，而不是按照传统的学科理论“填装”模式，被动地接受“说教”和“洗脑”。学生通过自身外在实践和内在体验，不仅可以获得责任文化素质知识与技能、活动过程与方法、情感态度价值观的提高，更重要的是在这一过程中会伴随着世界观、人生观和职业观的形成或改造，最终实现个人职业能力、职业个性发展和个人价值充分统一。

(6)教师的作用。教师主要起指导、促进的作用，对小组学习中出现的问题应及时响应并予以解决。

3 研究型教学的实施效果

通过问卷调查、访谈调查以及教师的观察来评价“电路理论”课程研究型教学的实施效果。整个教学班共有69名学生，其中49名为应届二年级学生，其他为重修生，学生专业包括微电子、信息工程、生物医学工程、测控技术与仪器等。

“不会吧，根据准确情报，在南京失守的前一清晨，还听见她们在这里唱诗，大日本皇军有很多中国朋友，所以别以为我们初来乍到，就会聋、会瞎。”少佐通过翻译说。

3.1 学生问卷调查结果分析

图1(a)电路工程实现时，还须解决的问题有：电感元件作为功率元件，如何实现？如何实现开关S周期性地切换？24V电源如何实现？虽然这些问题的解决还涉及后续课程知识，但它们的提出，有助于激发学生的思考以及学习兴趣。

表2 教学总体情况调查结果

变量评价内容平均值/标准差A1我认为对“基本电路理论”课程教学的总体印象为优或者良4.5/0.6A2我认为自己对“基本电路理论”课是认真对待的4.4/0.6A3本课程提供的学习资源能满足我的学习要求4.4/0.7A4我学习本课程有收获4.5/0.7

表3 电路应用实例研究型教学调查结果

变量评价内容平均值/标准差B1我认为教师通过例题在课堂上介绍电路应用实例是一种好的形式4.4/0.7B2我认为教师将《电路应用实例集》分发给每位同学是一种好的形式4.4/0.8B3我在课后认真地阅读了《电路应用实例集》3.2/1.1B4我认为《电路应用实例集》有助于我完成小论文的撰写3.9/0.9B5《电路应用实例集》中的例子对我学习基本电路理论有帮助4.1/0.8B6电路应用实例的教学对我而言是一种有效的学习方法4.1/0.9B7电路应用实例的教学对我通过考试有帮助3.8/0.9B8电路应用实例的教学提高了我的自主学习能力4.0/0.9B9电路应用实例的教学提高我学习本门课程的兴趣3.9/1.0B10电路应用实例的教学提高我思考问题的主动性和积极性4.0/0.8B11电路应用实例的教学让我对电路的工程背景有了一定的理解4.5/0.7B12电路小论文活动提高了我收集信息、资料的能力4.2/0.8B13电路小论文活动提高了我的团队协作能力4.1/0.9B14电路小论文活动提高了我的书面交流(写作)能力4.1/0.8B15电路小论文活动提高了我的口头报告(演讲)能力3.7/0.9B16电路小论文活动提高了我提出问题的能力4.1/0.8B17电路小论文活动提高了我解决问题的能力4.1/0.9B18电路小论文活动提高了我进行批判性思考的能力4.1/0.9B19电路小论文活动提高了我利用理论解决实际问题的能力4.1/0.8B20电路小论文活动提高了我从事科学或工程研究的能力4.0/0.8B21电路小论文活动提高了我的组织和领导能力3.8/1.0B22电路小论文活动激发了我的学习兴趣3.8/1.0B23电路小论文活动对我未来的职业生涯有帮助3.6/1.0B24我能方便地接触任课教师4.4/0.7B25我能方便地向任课教师提出我的疑问4.5/0.6B26本课程提供的电路问题具有一定的实用价值4.5/0.6B27本课程提供的电路问题具有一定的趣味性4.3/0.7

(1)学生对课程教学的总体评价及自我评价均为正面。例如，对A1变量，只有4人表示“不能肯定”，其他均为“同意”或“完全同意”；对A2变量，只有1人表示“不能肯定”，1人表示“不同意”，其他均为“同意”或“完全同意”。

(2)变量B1、B2的平均值均达到4.4，说明学生对通过电路应用实例开展研究型教学持正面肯定态度。但变量B3的平均值只有3.2，说明不能肯定学生在课后认真地阅读了《电路应用实例集》。这说明课堂研究型教学效果可能优于课外研究型教学效果。

(3)总体来看，学生对以研究小组的形式进行开展研究型教学持正面支持态度，其中变量B11、B26的平均值均达到4.5，说明学生最认可“对电路的工程背景有了一定的理解”、“电路问题具有一定的实用价值”。

(4)从变量B24、B25的平均值可以看出，任课教师对教学的投入得到了学生的认可。

3.2 学生访谈调查结果分析

学生访谈调查由课程助教完成。随机选取20名学生作为访谈对象，其中5名为重修生。访谈由助教安排在私密的环境，通过面对面交谈、记录的形式完成。访谈内容由学生自由表达。访谈过程持续整个学期。结果归纳如下：

一个良好的课堂导入可以激发学生的兴趣，唤醒学生的思维。因此，创设一个扣人心弦的“课堂前奏”，能将学生的注意力迅速集中，营造出一个引人入胜的学习情境。

(1)学生总体认可电路理论的研究型教学。如“C1：相比其他老师，上课会花很多时间和精力传授电路实例，感觉非常实用和有趣，在日后应该也是有所应用的。”“C2：很有意义，偏向老师讲解电路应用实例。”“C3：碰到有意思的电路，会很感兴趣，觉得可以在电路实例中融入电路解题技巧的讲解。”但也有学生提出了教学对考试、专业的影响，如“C21：但想到期末考试，功利地讲，也还是需要讲解电路解题技巧，感觉现在的上课模式不错，两方面都有所顾及。”“C22：觉得电路应用实例可能对自己今后的学业帮助不大。还是希望多讲电路解题技巧，对考试比较有帮助。”

(2)学生总体认可电路应用实例对研究型教学的作用。如“D1：看了实例集感觉学的知识在日后很有用，小论文也是从中找的灵感。”“D2：很有意义，学理工科主要是为了解决实际的生活问题，尤其是电路应用实例这块是需要有经验的老师来传授的，而电路解题技巧这一部分可以通过自身努力弥补。”“D3：有很多例子跟现在所学的数字电子有所挂钩，可以相互理解应用。希望增加更多跟数电相关的例子。”但学生也反映由于课余时间紧张，课业负担比较重，无法对《电路应用实例集》进行深入研究。这与问卷调查的结论也是吻合的(见表3变量B3)。

不同的信用评价模型在制定模型参数时，参考的数据、计算的方法都有不同，得出的客户信用评分存在差异。不同的信用评分对应不同的信用评级，企业可以对多个评分结果对客户信用进行综合分析，结合客户实际情况，得出与客户信用相吻合的信用评级。根据信用等级判断客户的还款能力，对他的赊销额度进行划定。

3.3 任课教师的教学观察

任课教师通过对教学过程的观察，得出如下印象：

(1)采用研究型教学更能激发学生的学习积极性。具体表现在，相比于往届教学情况，本届学生提问积极性明显增强。

(2)采用研究型教学能提高课堂教学效果。具体表现在，在课堂讲解电路应用实例时，学生发言踊跃，讨论、甚至争论的气氛浓厚。

良渚玉器中也有龙的图案，主要出现在玉镯形器、玉圆牌、玉璜等器的边缘上。瑶山1号墓出土的玉镯形器外缘刻有四个凸面，分别刻出四个龙首。又如瑶山2号墓出土的玉圆牌，见图6，其边缘也有三具龙首纹。

(3)课外小组学习尽管增加了学生的一定负担，但也得到了学生的积极响应。具体表现在不断有小组/学生向任课教师就讨论的问题进行交流。

1856年Virohow最先提出脂肪浸润学说,血液中升高的脂质侵入动脉壁，引起平滑肌细胞增生。血液中的胆固醇、胆固醇酯、甘油三酯等与动脉壁的多糖结合产生的沉淀可刺激纤维组织的增生，最终形成粥样斑块。

4 结语

(1)以电路应用实例为载体，在“电路理论”课程中开展研究型教学，对提高学生综合素质如自主学习能力、收集信息、资料的能力、团队协作能力、书面交流(写作)能力、口头报告(演讲)能力、利用理论解决实际问题的能力、从事科学或工程研究的能力、组织和领导能力等都有积极效果。(田社平等文)

命题人在选项中常常故意颠倒因果或无理地构建推理，因此考生要将选项内容与原文逻辑仔细核对，看看是否有出入。比如《中国古代星宿》一文，第三题的题干是“根据原文内容，下列理解和分析不正确的一项是（ ）”，该题C项“北斗七星像一个巨大勺子的形状十分醒目，地位十分重要，也是我们最熟悉的星宿之一”就犯了强加因果的错误，而原句是“北斗七星的地位一天比一天高起来，后来成了掌管人们生死的星宿”。

(2)通过学生问卷调查和访谈调查以及教师的教学观察，表明学生认可电路理论研究型教学过程。

(3)研究型教学只是一种教学模式或形式，它服务于课程教学目标。因此，研究型教学必须根据课程的特点来开展。尽管在电路理论课程研究型教学中以电路应用实例为载体，较好地体现了课程的工程应用背景，但如何合理安排教学内容、时间、形式，改善教学效果、提高学生课业成绩，还有待进一步完善。这也是将来的工作方向。

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