电路实验课程
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课程简介

    “电路实验”课程是高等学校本科电气信息类专业的第一门重要的专业基础实践课,在上海交通大学为单独开设的实践课程,与之相对应的理论课程为“电路”。本课程的主要任务是帮助学生掌握正确使用各类电子仪器仪表、基本测量和研究方法、工程中常用的电气控制设备和装置的使用以及电子技术基础知识及其运用、并通过工程性、功能性和趣味性相结合的实践研究与系统设计等实践环节,培养学生积极思考、主动学习、自主动手和独立解决工程问题的研究能力和创新的意识,为后续专业课程和从事工程技术奠定基础。

    “电路实验”实践课程知识的逻辑性和基础性强,有广阔的工程背景。通过电路实验的动手实践,对学生树立严肃认真的科学作风、形成理论联系实际的工程观点、培养科学思维能力、分析计算能力、实验研究能力、应用设计能力、现代化工具使用能力和科学归纳能力等方面都有重要的作用。同时,作为电路理论课程的补充,可使学生掌握电路的基本理论和分析方法,掌握实践操作、仿真分析和系统设计的初步技能,培养学生研究实践和勇于创新的意识和精神,并为后续课程准备必要的电路知识和实践技能。

历史沿革
  课程的创建阶段

    为满足人才培养的需要,自上世纪60年代以来,经过几代人数十年的辛勤耕耘,上海交通大学“电路实验”作为“基本电路理论”课程的重要组成部分,其课程体系、教学内容和教学方法都经历了深刻的变革。

    在上世纪六七十年代,由林海明教授领衔的我校电工基础教研组所开的《电工理论基础》课程,在国内高校中处于领先地位,有很大影响。1977年国家教委工科电工课程指导委员会提出,电路理论与电磁场理论分开,分设两门课。我校电工理论教研室率先翻译了美国加州大学C.A.狄苏尔和葛守仁所著的《电路基本理论》(《Basic Circuit Theory》)一书,由林争辉主译、王蔼校,高等教育出版社1979年出版。1986年,王蔼教授等主编出版了新教材《基本电路理论》,并于1993年和2002年进行了几次修订,始终传承交大办学传统,对上海交通大学的电路理论课程的教学水平和教学效果起到了积极的促进作用。

    在理论课程传承和发展的同时,实验教学建设(如实验内容的不断更新、方法的不断改革等)就一直没有间断过。1986年起上海交通大学的“电路实验”课程实行单独设课,并于出版了实验指导书,固定学时、有专门的教学大纲及明确的实验项目要求,集体备课, 1996年又出版了改版的《基本电路理论实验指导》书。

    在上世纪90年代初,上海交通大学根据电子技术的发展和学生能力培养的需要,又先后对于电工学、模拟电子技术实验和数字电子技术实验进行了单独设课的制度改革,电工电子实验教学得到广泛重视。1991年,分散管理的“电路基础”、“电工学”和“电子技术”实验室合并为“电工及电子实验室”,实现了高效的集中管理。

  课程的发展阶段

    进入二十一世纪,上海交通大学“电路实验”课程迎来了改革的新高潮,课程组教师进一步转变教育教学理念,对电路课程进行了一系列的改革。

    为适应我校的“厚基础、重实践、强能力”培养目标和“按院招生、大类培养”重大举措,2003年,上海交通大学将电力学院与电子信息学院合并为电子信息与电气工程学院,校内所有电类的6个一级学科(电子、信息、计算机、自动化、测控、电气)、17个二级学科全部统于一个学院中,开始实施电气电子信息类学生共性的专业教学宽口径培养教学模式,进一步整合教学内容,构建了大电路课程和实验教学体系,使该课程在“国家工科电工电子基础课程教学基地(2004年)”中发挥了核心作用和示范辐射作用,同时支撑了2005年“大电类基础课程体系和教学模式的研究与实践”国家级家学成果二等奖,为研究型大学教学体系改革和课程建设积累了成功经验。

    近几年,在国家“211”、“985”工程项目经费的集中投入及中心人员的共同努力下,电工电子实验教学中心的发展进入了最好最快时期,实验室的面貌及总体水平得到了明显的提升。

    2005年,电工电子实验教学中心随电子信息与电气工程学院从徐汇校区整体转移到闵行新校区。在6万平方米的电院楼群中将14000平方米(使用面积约7000多平方米)的整栋楼房用于电工电子实验教学用房。利用这次转移机会,实验中心对原有实验室进行了进一步整合,组建了“面向全校的电工电子实验平台”、“电类基础课实验平台”、“公共专业课实验平台”和科技创新实验平台等4个实验平台,实验室布局更加集中,环境也更加优美,支撑了电路实验教学的高标准需求。

    2009年,“电路实验”被评为上海市精品课程。

课程建设现状

    随着上海交通大学“国家级电工电子实验示范中心(2008年)”建设项目的不断深化,“电路实验”课程组教师在电路实验课程的教学内容改革、教材建设、教学手段与教学方法改革、课程考核方式改革、实验环境建设、优质资源建设等方面投入不断加大,取得的教学改革和建设体现在以下几个方面:

  1.师资队伍建设

    打通电路理论课程和实验课程教学师资队伍建设渠道,有意识地吸收具有不同专业背景的教师参与教学,以适应我校电子信息与电气工程学院大电类专业(电子、信息、计算机、自动化、测控、电气)的电路课程教学需要。规定和要求理论课教师参与实验教学建设,并通过培养和引进人才、承担教改项目、撰写教材、建设课程网站、改革教学方法与考核方式等课程建设措施,建成了一支学术水平与教学水平兼备,知识结构、年龄结构、学历结构、职称结构比较合理的电路理论课程和实验教学教师队伍。

  2.教学理念和教学模式转变

    为培养面向21世纪的创新人才,课程确立“学生为主体、教师为主导”的教学理念,通过改革教学方法和教学手段、拓展实践教学的时间和空间、开放课程网络资源等,促进和培养学生的自主学习能力,探究思维能力,团队合作精神和交流沟通能力等综合能力。

  3.进行课程内容整合

    为贯彻教育部“加强基础,淡化专业,因材施教,分流培养”的方针,课程组对“电路”理论课程和实验课程进行了统一调整和整合,理论课程的课内学时从108学时降到90学时,再降到72学时;同时,保持“电路实验”课程36学时不变,使理论学时数与课堂学时数的比例提高到2:1。在此基础上,对实验课程内容进行了大胆改革,在保证基础实验的同时,增加了研究型实验和综合设计实验;允许学生自拟题目,利用实验室的开放管理制度,自主实践;并根据现代科学技术的发展和计算机技术的普遍应 用,增加了计算机仿真技术和计算机辅助计算的相关内容。

  4.强调电路理论与实践应用的有机结合

    电路课程是电气信息类专业的第一门技术基础课程,是电路实验教学的理论依据;电路实验教学是对电路理论课程的补充和丰富,是理论知识在具体实践中的体现。通过电路实验的实践,有助于学生加深对电路理论的理解和掌握,将理论知识形象化和具体化;同时,在实践的过程中,也需要理论知识的指导,尤其是在研究型和综合设计型实践中,要求学生检索和学习相关应用实例和背景资料,将电路理论知识和其他相关知识融会贯通,将电工基本技能与系统设计有机结合,自主完成实验作品,并可以具备适当的研究拓展。

  5.重视实践教学培养学生创新意识和动手能力

    “创新是中华民族的灵魂”,培养新世纪高素质的创新人才是高等教育义不容辞的责任,也是我们长期坚持的教育方针。在“电路实验”中,提供了11个研究与实践和4个系统设计与综合的内容,工程性、功能性和趣味性相结合,以促进学生主动思考、自主实践、勇于创新的品质。坚持课内外结合的实践教学模式,课程组老师通过选拔和指导优秀的学生参加科技创新、大学生科技创新项目、学生科技课外活动和科技竞赛等一系列的实践环节,因材施教,保证本科学生的实践环节不断线,创新人才培养高质量。

  6.拓展计算机技术在实践教学中的应用

    随着计算机技术的普及和快速发展,计算机辅助分析技术在工程技术领域的应用越来越广泛。“电路实验”选择了一种仿真软件(Multisim)和一种通用分析软件(Matlab),结合软件使用方法和仿真实验内容,介绍其在电路分析中的应用,让学生理解电路的计算机辅助分析和电路理论间的内在联系,并掌握电路的计算机辅助分析方法和仿真技术。

  7.建设立体化教学资源

    结合国家“十一五”教材建设规划,出版了《电路实验教程》等5本教材。通过主持建设了教育部高等教育出版社组织的国家级电工电子课程教学资源库建设,完成了一系列电路理论和实验教学的教学资源建设,这些成果与纸质主教材及其电子教案一起构成了立体化教材体系,也为教学方法和教学手段的改革,奠定了基础。

  8.课程网站建设

    通过实验课程教学网站,包括:实验教学内容,实验教学参考资料,实验操作多媒体课件、实验录像、实验资源、实验室规章制度、常用设备元件等,实现了课程的网络辅助教学和优秀资源共享,进一步拓展教学空间和时间,促进了学生自主学习。

  9.实验室建设

    在“985”和“211工程”经费投入的支持下,建设了“面向全校的电工电子实验平台”、“电类基础课实验平台”、“公共专业课实验平台”和科技创新实验平台等4个实验平台,实验室建设面貌一新,建设了一流的设备和环境,2008年被评为“国家电工电子实验教学示范中心”建设单位。

  10.课程考核改革

    课程考核方式改革的目标是把课程教学作为提高学生综合素质的重要环节,实现课程考核向过程考核的转移,保证了教学理念的贯彻。该改革项目在交大立项、实施并取得初步成效。
 
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