基于电路课程的横拓展与纵延伸衔接的教学模式研究

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1、1前言电路课程是高等院校电子信息类学科专业和英他相关专业的一门重要的基础平台课。该课程的设置历史久远，意义重大，许多理论内容已相当成熟。但由于电子信息类学科及行业的迅猛发展，木课程仍需进行必要的革新。虽然多年来，国内高校电路课程的建设取得许多重要成果，教学水平不断提升［1-2］,然而事实证明，对该课程的进一-步发展和改革的方向还不明确。河南大学物理学院的物理学、通信工程和电子信息科学与技术等专业均开设本课程，而木课程的知识内容繁多，理论性、结构性比佼强，定理多，为后续课程的学习提供必要的理论慕础知识，前后知识点联系紧密。因此，学生在理解知识点时易出

2、现理解不透彻、分析不到位、解题不顺利等诸多窘态。本文以电子信息学科专业为例，讨论运用横拓展和纵延伸立体衔接教学模式，在教学电路课程一阶全响应这一节内容时的丿施教方法和过程。2电路课程横拓展和纵延伸教学模式介绍电路应用内容的横拓展电路课程除了经典理论的讲解，在一阶电路全响应的教学过程中应适当引入横向知识的介绍，尤其一阶电路中的动态元件电容C和电感L,存在充放电的物理过程。如汽车的一些“泊车辅助装置”一一倒车雷达装备中，在通过超声波感应情况下，当汽布尾部离后面障碍物达到1.2m吋，可釆用一阶RC充放电，再通过电压比较器来实施报警效应效果。其中还涉及时间

3、常数丫的大小來决定报警声音的急促性。再有在实际测试设备和实验仪器屮，常用方波作为测试信号，如何能将迟滞比较器的高低电平连续输出，且占空比等于0.5?这时可以利用一阶RC电路的全响应來完成，通过电容C的充电、放电交替进行来实现；如果知道了全响应的三耍素，即可得出宽窄不一的矩形波。基础知识的纵向延伸电路课程木身是一门源于物理的学科，其屮所含的定理和结论以严格的数学作为依据，利用物理和数学工具来描述和解决工程化的问题。因此，在电路课程学习Z前，会涉及大屋的先修课程，如高等数学、大学物理、线性代数、图论、信号•系统等知识。-•些学生对这些先修课程掌握得不理

4、想，必然会影响本课程的学习。在对河南大学物理与电子学院10多年的教学研究中发现，上述先修知识要求是学牛在学习中觉得怵I难的首要原因。这要求教师在先修课程的相关内容上进行基础知识和方法的引入。此外，在讲授未接触过的知识Z前，可以考虑从实际应用的例了出发，引导学生对电路基木原理的思考和简单分析。如一阶RC电路三要素中的f（8）值，在开关断开或闭合后的无穷时刻，判别电容C最终电压Uc（8）。因此，要使学生提高对于教材屮知识点的理解和把握能力，使拓展法有的放矢，达到预期的效果，首先要找准重难点的突破口和切入点［3］；其次，对知识点内容的选择和讲解要实现真正

5、意义上的拓展，作为学生思维活动的一种扩展，着眼于训练学生的思考能力，不搞“一言堂”教学模式；另外还可通过教学引导和习题训练应用相结合，最终达到能活跃学生思维、增强解决问题能力的目的。3电路课程横抓展和纵延伸衔接的教学模式运用挖掘知识点内涵，充分理解知识点运用条件在理论教学课堂中，对所耍讲授的知识点M正确引导和强调，让学生深刻理解其潜在的含义和M用条件。如对一阶电路全响应的描述:“当一个非零初始状态（动态元件的初始储能不为零）的一阶受到外施激励时，电路的响应称为全响应。”通过对一阶电路全响应的描述来分析重难点后，对学生分析如下问题。1）动态元件的初始

6、储能，在此为电压或电流到底多人？是需要求解还是一眼可看出來？2）在此描述的外施激励是线性的独立源，还是线性的受控源？3）求解动态元件上的电流电压响应时，该元件以外的端口在哪里？4）如何将电路简化为仅含一个动态元件、一个独立电源和一个等效电阻的三个元件组成的电路？（适当引导学生回忆第四章的戴维南等效定理来解决该问题。）5）対RC—•阶电路t=RXC,对RL一阶电路t二L/R,时间常数t如何求解?6）外施独立电源的个数给定了吗？如何化为一个独立电源？围绕这些问题开展教学，既可以让学生积极思考，又可以很好地进行纵向和横向知识的展开，做到目标明确；同时可以

7、将相关知识山点及线、山线到血，达到融会贯通的目标。一阶电路全响应的横拓展和纵延伸在肓流电源激励下，由于一阶全响应电路在分析时需要求解三个要素：初始值f（0+）、t—时刻的稳态值f（-＞）、时间常数丫，后代入公式f（t）=f（°°）+[f（0+）-f（8）]e?Ct/t求解响应。而这三个要素的求法，尤其要熟练地能将动态元件以外的一端口化为戴维南等效才可以，求出等效电阻Req和开路电压Uoco而对-•阶全响应电路知识点的分析，本文采川横拓展和纵延伸的立体衔接教学模式來说明一端口线性等效，如图1框图所示。从图1框图可知，对一阶电路全响应的知识内容，釆用横

8、向拓展方法和纵向延伸的教学策略和模式，能正确地让学牛领会如何去分析全响应电路，能清晰了解在求解三要素时要求具备的基础知识。