高本锋 郭海朝

摘要:《电工技术基础》是非电类工科专业一门重要的基础课。笔者根据多年教学经验,对学生学习过程中反映出的问题进行了课堂教学的探讨,结合工程案例激发学生兴趣,由浅入深、循序渐进地提出问题解决问题,根据不同知识点之间的横向联系对比的学习,旨在使学生深刻、系统地掌握电工技术基础知识,同时,学生的分析问题、解决问题的能力得到提高。

关键词:电工技术基础;课堂教学;教学方法

中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)28-0147-02

《电工技术基础》是非电类工科专业的一门重要的技术基础课,是学生接触到的第一门工程类课程,它是后续专业基础课和专业课的桥梁。这门课教学内容多,能力要求高,而授课学时短,部分同学觉得学起来特别困难。为了让学生更好地学好这门课,课堂教学是非常重要的。首先要在课堂教学中激发学生兴趣,调动学生学习的积极性,帮学生把整个电路内容用一根线穿起来,形成体系,使学生提高学习效率和质量,较为轻松的掌握知识。本文结合多年的教学经验对《电工技术基础》课堂教学在以下几个方面进行了探讨。

一、结合实例,激发兴趣

《电工技术基础》这门课理论严密,逻辑性强,和实际的工程应用结合紧密,一个新的内容出现有它的必然性,在引入新的问题的时候如果能结合工程实例,学生会觉得这个知识是有用的,将愿意主动学习。

比如介绍串联谐振之前,可以给学生介绍一下如何利用谐振现象收看到喜欢的电视节目的。当介绍到串联谐振的特点,如当电路接近谐振状态时,电容和电感上会出现远大于电源电压的高电压,可以说明如果电力系统中出现高电压,往往导致某些电气设备过电压而不能正常工作,甚至造成绝缘损坏,所以电力系统中一般要避免谐振,而在一些无线电设备中,利用谐振特性则可以提高微弱信号的幅值,并把它选择出来。这样可以让同学们更深刻地认识了谐振特点。

如讲功率因数提高之前,告诉学生供电公司的考核指标包括线损和电压质量。电网中的电力负荷如电动机、变压器、日光灯及电弧炉等,大多属于电感性负荷,这些感性设备在运行过程中不仅需要向电力系统吸收有功功率,还同时吸收无功功率。若功率因数较低,则输电线路上的电流较大,线路损耗较大,且线路上的电压降较大,用户侧的电压较低。如果在电网中安装并联电容器无功补偿设备后,将可以提供补偿感性负荷所消耗的无功功率,减少了电网电源侧向感性负荷输送的无功功率,从而减少供电电流,降低线损,并且减少线路上的压降,保证了用户侧的电压。

二、温故知新,融会贯通

任何一门理论课程都是系统的,它的学习都是由浅入深的,新的问题提出来,可能都会想到用学过的理论去解决,所谓“温故而知新”,这样学生不仅能融会贯通地掌握知识,更是学到一种思维方式,一些分析问题、解决问题的方法,这才是教学中的亮点。

比如在学习第三章复杂电阻电路的分析之前,先复习第一章介绍的应用两类约束直接列写电路方程的2b分析法,但2b法所列方程数目多,对笔算而言,方程数目越少越好。如何减少方程数目?减少电路变量的数目,那就要选择一组合适的变量,什么样的变量为合适的变量?数目少,要求电路变量是独立的,而且还要能根据电路变量进一步求出全部的支路电压支路电流,所以也必须是完备的。然后在图论的基础上说明如何选择变量,选择几个变量,应用KCL还是KVL列写方程。

再如对非正弦周期信号线性电路进行稳态分析,对于这样求一个新的形式的电源作用下的响应,如果可以用之前所学过的电阻电路和正弦稳态电路的分析方法求解该多好。假如可以把非正弦周期信号分解成直流信号和一系列正弦信号的和的形式,那么就可以利用叠加定理进行分析。高数中正好学过可以将非正弦周期信号分解为傅立叶级数,即分解为无限多个不同频率的正弦波的叠加。所以非正弦周期信号电路的稳态分析方法——谐波分析法实际上就是电阻电路分析方法和正弦稳态电路分析方法的组合。

三、透过现象,掌握本质

某些问题的结论看起来很简单,也很容易应用,但是如果忽略掉结论形成的过程,就很容易出错,所以应该从过程中体会问题的本质。

如动态电路的初始值的求解。初始值的确定分为三步:

如果不深刻理解初始值求解的本质,可能一些结论的出现就无法理解。例如,确定图1所示电路中各电流和电压的初始值。设开关S闭合前电容元件和电感元件均未储能。

对于图2,某些学生可能就会产生这样的疑问:电容不是相当于开路,电感不是相当于短路吗?其实过程是这样的,电容电压与电感电流的初始值为零,所以0时刻电路中电容相当于电压为零的电压源,电感相当于电流为零的电流源,所以电容短路电感开路了。

四、系统联系,提高效率

电路涉及到了直流电阻电路、正弦交流电路、三相电路、电路的稳态暂态分析等内容,学生感到需要掌握的知识特别多。实际上其分析都有一些共同的东西,只不过每个问题有自己的特殊性,形成了其特殊的分析方法。如果对所学知识进行适时的整理、总结、对比,那么学生不仅会对所学知识一目了然并深刻理解记忆,总结归纳知识的能力也会得到提高。

例如,在学习线性动态电路的复频域分析法时可以与相量法进行对比。运算法与相量法的比较如图3所示,分析过程大体类似,只要额外注意运算法的特殊性,比如电路元件的s域模型即可。

五、结束语

本文是笔者教学过程中的一些体会。教学是一门艺术,如何提高学生的学习兴趣,使其积极主动、系统深刻地掌握教学内容,并养成提出问题、分析问题、解决问题的严肃认真的科学作风,这是所有教学工作者坚持不懈地追求。

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Abstract:The "Fundamental Electrical Technology" is an important basic course for non electrical engineering majors in universities.Based on many years of teaching experience,the author discussed the problems reflected in the learning process of students.Combining with the project case to stimulate student interest step by step to solve the problem,the problems were raised and solved.According to the different knowledge points between the horizontal linkages of the study,the problem-solving ability of students are improved greatly.

Key words:"Fundamental Electrical Technology";course teaching;course method