《电路分析》及相关课程的立体化改革---王震宇.doc

附表1：广东海洋大学教学成果奖培育项目申 请 书 项目名称： 具有创新的应用型人才培养 模式下电类专业“电路分析” 及相关课程的立体化改革 负 责 人： 王 震 宇 申请学校： 广东海洋大学 （盖章） 通讯地址： 广东省湛江市湖光岩东 邮政编码： 5 2 4 0 8 8 联系电话： 138 28282 987 传 真： 0759- 2383064 电子邮箱： 广 东 省 教 育 厅 制二一年四月一、项目简表一、项目简况项目名称具有创新的应用型人才培养模式下电类专业“电路分析”及相关课程的立体化改革项目类别A、教学改革 B、教学管理 C、综合改革 D、其他项目校内立项时间2010.6计划完成时间2014.6二、项目负责人姓名王震宇性别男出生年月1969.9专业技术职务/行政职务副教授/主任最终学位/授予国家硕士(在读博士)/中国所在学校学校名称广东海洋大学邮政编码524088电话138 28282 987通讯地址广东省湛江市湖光岩东主要教学工作简历时间课程名称授课对象学时所在单位2010年秋季现代电路分析本科36信息学院2009年秋季现代电路分析本科36信息学院2008年秋季电路分析本科90信息学院2007年秋季电路分析本科90信息学院2006年秋季电路分析本科90信息学院2005年秋季电路分析本科90信息学院主要教学改革和科学研究工作简历时间项目名称获奖情况2009“电子电路CAD” 多媒体教学课件广东海洋大学2008年多媒体教学课件评比一等奖2009“嵌入式系统实验”多媒体教学课件首届中国嵌入式系统教学课件大赛三等奖2007“电路分析”教案广东海洋大学2007年度优秀教案三等奖2005“电路分析”多媒体教学课件广东海洋大学2005年度校级成果二等奖2005广东海洋大学校选科研项目：加窗采样算法在测量中的应用（主持，已结题）2005国家自然科学基金：基于微生物作用的高性能天然橡胶的特性研究（参与，已结题）2009国家自然科学基金：高速铣削刀具的微观破损机理与刀具抗破损设计方法的研究（参与，在研）2006科学出版社：电路分析（主编，ISBN:7-03-017009-1）2010北京大学出版社：数字信号处理（主编，ISBN：978-7-301-16076-3）三、项目团队（不含负责人）参加单位数1团队总人数19（其中包含课程组内任课教师11人）职称高级9中级10初级其他学历博士研究生6硕士研究生9本科4其他姓名性别出生年月职称学历工作单位分工签名周美娟女195707教授硕士研究生信息学院负责“电路分析”精品课程王筱珍女196309副教授硕士研究生信息学院负责“电工学”精品课程王骥男197205副教授本科信息学院方案实施徐国保男197607讲师博士研究生信息学院方案实施王立臣男197608讲师硕士研究生信息学院方案实施曹嘉毅男196508副教授博士研究生信息学院负责通信系该课程组教师的联系李一峰男196610副教授硕士研究生信息学院负责自动化系该课程组教师的联系二、培育依据：（依托项目、项目培育的意义、项目现状分析）（1）依托项目电路分析、电工学两门广东海洋大学校级精品课程建设项目。电路分析试题库为广东海洋大学校级试题库建设项目。（2）项目培育的意义本项目旨在进行“电路分析”及相关课程“电路分析”（必修课）、“现代电路分析”(选修课)、“电子线路CAD”(选修课)、“电子系统工程”、“电子工艺实习”、“电子产品设计与开发”、“电子系统综合设计”以及非电专业的“电工原理”等的立体化教学改革。“电路分析”作为电气信息类专业(0806)、仪器仪表类(0804)和电子信息科学类(0712)的核心专业基础课程，同时“电工学”是机械类(0803)、能源动力类(0805)和海洋工程类(0813)的核心专业基础课程，都是相关专业研究生入学考试必考科目。由此可见，这些课程在人才培养中举足轻重的。就我校而言，“电路分析”和“电工学”涉及到信息学院的电子信息工程、通信工程、电气工程及其自动化和自动化4个专业，理学院的电子科学与技术专业，工程学院的机械设计制造及其自动化和热能与动力工程2个专业，以及航海学院的船舶与海洋工程专业，受益面之广、提高程度之大是显而易见的，因此通过培育本项目对培养创新与应用型人才具有重大意义，并将展示很好的示范作用。（3）项目现状分析（i） 现状目前,我校电路分析可有两种结构,即所谓的“多学时”和“少学时”，前者分为四部分内容:直流电路分析及重要定理,正弦稳态分析,动态分析,双口网路.后者分为三个部分:即直流电路分析,正弦稳态分析,动态分析.但这三个部分内容与前一种相比略有删改.（ii） 与相关课程的关系(a) 与“现代电路分析”课程的关系“现代电路分析”是利用矩阵分析对大规模电路应用计算机进行计算的理论初步，是计算机进行电路仿真的理论依据。(b) 与“电子电路CAD”课程的关系电路分析关注分析原理方法.而“电子电路CAD”是利用已经成性的计算机软件，对大规模电路进行设计、优化和仿真的。(c) 与“电子产品设计与开发”课程的关系“电子产品设计与开发”主要讲述应用前述理论知识对目标功能进行设计的课程，是前述课程的综合应用，同时应用基础理论知识对成品进行调试。三、已有成果及培育基础1.与本项目有关的教学改革工作积累和已取得的教学改革工作成绩项目负责人长期从事“电路分析”及其相关课程“电子电路CAD”、“现代电路分析”、“电子产品设计与开发”和“电子系统综合设计”的教学工作。本项目涉及的也均为这几门课程的延伸，所以对这些课程内容也非常了解。同时，为了满足我校学生考取研究生的需求，多次为这一群体辅导研究生入学考试科目“电路分析”。项目负责人从2000年就意识到“电路分析”及其相关课程教学质量的提升必须走立体化改革的道路，因此来到湛江之后，一直致力于此事，先后在2006年主编电路分析并由科学出版社出版、2010年主编数字信号处理并由北京大学出版社出版，2005年主持“电路分析”多媒体教学课件获广东海洋大学2005年度校级成果二等奖、2007年主编“电路分析”教案获广东海洋大学2007年度优秀教案三等奖、2009年主持“电子电路CAD” 多媒体教学课件获广东海洋大学2008年多媒体教学课件评比一等奖、以及在2009年主持“嵌入式系统实验”多媒体教学课件获得首届中国嵌入式系统教学课件大赛三等奖。本项目涉及8门课程，其中主要课程为3门，已建成校级精品课程2门，另外，还有2008年电路分析试题库建设作为广东海洋大学校级试题库建设项目（已结题）的支撑。2.负责人和项目团队成员所承担的教学改革和科研项目情况本项目负责人，2006年广东海洋大学校级重点培养对象、广东海洋大学校级精品课程“电路分析”主讲教师，参与校级精品课程“数字信号处理系统”建设，已发表“电路分析”课程相关教学论文2篇（1篇为英文），出版教材3部。近年来发表学术论文9篇，承担的科研项目有：(1) 2005年，主持，广东海洋大学校选科研项目，加窗采样算法在测量中的应用，已结题。(2) 2005年，参与，国家自然科学基金项目，基于微生物作用的高性能天然橡胶的特性研究，已结题。(3) 2009年，参与，国家自然科学基金项目，高速铣削刀具的微观破损机理与刀具抗破损设计方法的研究，在研。项目第二主持人周美娟教授，主持广东海洋大学校级精品课程“电路分析”项目，主编并由清华大学出版社出版的单片机原理及接口技术，主持或参与多项科研与教改课题。项目第三主持人王筱珍副教授，主持广东海洋大学校级精品课程“电工学”项目，主持或参与多项科研与教改课题，主编电工学，并预计2010年秋季由农业出版社出版。其余参加人，以及课程组内教师，都主持或参与过教改课题，并有相关教改论文发表。3.学校已具备的教学改革基础和环境，学校对项目的支持情况（含有关政策、经费及其使用管理机制、保障条件等，可附有关文件），尚缺少的条件和拟解决的途径1. 电路分析, 王震宇等, 科学出版社, 2006年出版。目前正在抓紧时间进行修订，准备在2010年8月出版第二版。2. 电路分析和电工学课程实践性教学环节是电工电子基础课程教学基地的重要建设内容和组成部分之一，目前有4个电工技术实验室、1个创新实验室可供其他延伸课程使用，面积达400m2，设备价值80万元，可以满足不同层次学生的需要。其中，创新实验室实施了开放式教学，同时也是学生课外科技创新活动的基地。3. 我校早在1998年就建立校园网，并与互联网相联，电路分析课程在此平台上着手进行网络教学的建设工作，逐步开展了网上远程实验等教学研究。2005年7月建成了“电路分析课程教学网”。课程组有专人负责网站的维护，为学生和教师提供了一个良好的学习、交流环境。总之，网络教学资源建设初具规模，并能经常更新，运行机制良好，在教学中发挥了作用。四、项目实施方案及实施计划1.具体改革内容、改革目标和拟解决的关键问题（1） 利用现代化教学手段引进现代化的教学手段和教学方法。制作完成了“电路分析”课程的多媒体课件，从2003年开始用于本科生教学，并在实践中得到不断完善。为了充分利用网络资源，开发多渠道的学习途径，将多媒体录像课件、电子教案、授课计划和作业批改等相关教学内容及时在网上发布。现代化教学手段的使用，解决了教学内容多而课时少的矛盾，加大了课程教学的信息量，提高授课质量。我们将进一步予以完善。（2） 完善多媒体CAI课件为了帮助学生理解和巩固课堂内容，我们编制了一些表演和演示程序。通过图、文并茂和交互操作的形式，使得课程生动、形象。大大地激发学生的学习热情和积极性，提高教学效果。我们将进一步予以完善。教学手段上，注意与传统教育媒体结合。适当利用粉笔和黑板，增强随机应变能力。（3） 探索新的教学方法应用启发式教学、与学生互动式课堂讨论和网上教育等方法，加强教与学的信息交流，启发学生联系所学知识点，培养主动思考和自主学习的习惯。（4） 课程重点主要包括建立科学的课程体系、符合电气信息类专业特点的完整教材体系、严格规范教学过程、采用现代化教学手段和方法等方面。通过建设使“电路分析”课程在课程体系、教学计划、教材体系、教学模式、课程考核、教师培养、教学研究等方面形成自己的特色。经过多年的努力，取得了丰硕成果。内容重点为电路分析的基本概念、基本理论和基本分析方法。包括：电路的等效变换法；线性网络的一般分析方法和网络定理；一阶动态电路分析；正弦稳态分析；耦合电感和变压器电路分析；电路的频率特性；二端口网络。（5） 拟解决问题（i） 涉及的分析方法较多，所用的数学工具就有代数方程、微分方程以及复数运算（相量分析）等。（ii） 研究领域广，不但有电阻电路、正弦稳态电路，还有含变压器的电路、电路频率特性分析等内容。（iii） 分析方法抽象，以电路模型为分析对象，与实际电路有所不同，如受控源等四端元件不太好理解。因而，对含受控源的电路分析、含变压器的电路分析成了学习的难点。（iv） 以“电路分析”和“电工学”为主体进行大纲调整，与其他6门课程的协调与衔接。（v）修订电气信息类专业人才培养方案。（vi）编写具有创新性、应用型、综合性的实验（实训）和项目设计。（vii）加强具有创新的应用型人才培养教师队伍建设。（6） 拟解决方法（i） 通过多媒体等多种教学手段(如：课堂教学演示，提供网络资源等)增加课堂信息量，帮助学生对所学内容的理解。激发学生的学习热情和积极性，提高了教学效果。（ii） 以学生为主体，采用启发式教学，培养学生的分析问题、解决问题的能力。（iii） 通过小论文、小制作、计算机仿真与设计，培养学生研究型学习的能力。（iv） 利用网上答疑和在线测试等手段来自测学习效果，巩固所学知识。（v） 群策群力，召开课程组及相关教师，将主体课程和6门相关课程的大纲制定好，形成连贯、统一、和谐的课程群。2.实施方案、实施方法、具体实施计划（含年度进展情况）及可行性分析（1） 实施方案（i） 采用传统授课方式与多媒体电子教案授课相结合或单纯用多媒体电子教案授课的方法，增大了信息量，实现了优质教学资源的共享。由于在多媒体教室授课，音响效果好，有利于教师和学生的互动交流。采用多媒体电子教案的另一个长处是，使得复杂电路图的绘制和曲线的描绘既准确又省时。采用“板书+口授+计算机辅助教学”的教学模式，创建了在理论性较强的理工科课程中运用多种媒体、多种教学形式并存的教学模式。（ii） 启发式课堂讨论。针对关键知识点、典型题和难题，通过教师提问，鼓励学生回答问题或请到讲台前做题，并请其他学生评判或提出不同的答案或不同的解决方法。目的是加强学生自主学习的能力和判断能力，培养主动思考的习惯，启发学生的探索精神。（iii） 重视在教学中加强知识演进的逻辑规律的讲解，提高学生的逻辑思维能力，培养学生分析问题、解决问题的能力。（iv） 注重基础课与后续专业知识点的结合，使学生用辩证发展的思维看待基础课程中知识点的学习，形成发散的思维；使学习的知识构成有机的整体。有利于学生对后续专业课程的学习和培养学生综合运用知识的能力。（v） 理论教学和实践教学紧密结合，所有的理论课教师都要参加实践课教学，使理论教学和实验教学达到互补的目的。例如：通过常用仪器仪表的使用和对实际电路的调试、现象的观察、参数的测定、故障的排除使学生进一步了解电路元件的基础知识、电路模型、电路原理知识、动态电路的系统行为、正弦稳态电路的功率、互感现象、频率响应等。对有的知识点还可以采取先实验后理论讲述的方法，例如：RLC串并联电路和功率因数的提高，我们就是采取这种办法，使实验帮助理论教学，起到了很好的效果。（vi） 加强计算机辅助分析，将Pspice和Matlab仿真软件引入教学中。对于比较复杂的电路，课堂讲授既费时又难于观察其电路行为，应用计算机辅助分析，则能方便改变电路的参数、结构、频率等，从而能认识复杂的电路系统行为。（vii） 把工程背景和科技发展史引入教学。使学生了解工程实际应考虑的复杂因素，从而建立电路的实际器件与电路模型的相互联系，深刻理解电路模型的适用范围、条件和局限，重要的分析方法产生的历史条件和工程背景。例如对交流电的出现和三相制的建立，让学生了解历史及国际标准、国家标准。（viii） 利用本课程组建立的网站和网络课堂，实现了立体化教学，为学生创造了自主学习的客观环境。电路分析基础网站方便了学生的学习，为学生提供了丰富的课程内容、练习内容和相关学科知识。另一方面，网站为学生和教师之间的交流提供了一个共享的平台，教师在网上答疑不仅使提出问题的学生受益，也可使广大学生受益。此外，其他高校的学生可以通过网站下载和了解本课程的相关资料和信息，实现了优质的教学资源共享。（ix）开展了与课程相关的其它实践教学环节。依托信息学院和校外实习基地等，开展了重点实验室参观、基地参观和生产实习等贴近学科前沿的实践教学环节，以开阔学生的专业视野，加深对所学知识的理解，提高学生的专业素养，培养学生的科研能力和创新能力，实现科研资源与人才培养的有机结合。（2） 实施方法（i） 通过多种方法确保课程教学质量的提高“电路分析”的各系列课程均具有符合专业人才培养要求的课程教学大纲，为了确保教学大纲的全面实施，严格规范教学过程，同一课程号的所有班级实行“三统一”（大纲统一、教材统一、试卷统一）。通过制订详细的教学计划，采用集体备课、集体答疑、记教学日志等手段确保教学大纲的全面实施。实行考教分离的方法，使用AB卷。批改试卷采用流水作业，统一评分标准，做到公平、公正、合理。每次考试后及时分析试卷中出现的各种问题，用于指导今后的课堂教学。在建立“电路分析试题库”的基础上，为题库的补充，使之更加完善。课程成绩由平时成绩、期中成绩和期末成绩经过综合后得出，促使学生注重课程学习中的每一个环节。并利用网络等现代化工具，对教师教学效果进行测评，设立信箱收集学生对课程教学的意见与建议。（ii） 采用先进的实验技术平台为了保证学生在学校学习时间有限的条件下适合科技发展，了解发展的前沿以及本学科的最新技术，拓宽知识面。实验中心引进先进技术，建立了电工电子实验及新技术发展平台，进行信息化建设，提高了学生的学习效率和学习效果。同时，采用软件与硬件相结合的实验方式，淡化软件实验与硬件实验的界限，软、硬件结合；充分利用现代信息技术手段，开展网上在线实验，消除空间和时间障碍。（3） 具体实施计划（i） 项目主体内容酝酿阶段（20003.4-2010.9）：项目主持人对“电路分析”和“电工学”课程进行了大量的教学改革实践，形成了“电路分析”及其相关课程立体化教学改革的重要思想。（ii）方案制定阶段（2010.9-2011年3月）：召集各门课程的负责人召开会议，在保证课程的完整性的前提下，减少课程重复内容，进行整合并合理安排教学课时数。（iii）实践探索与调整阶段（2011年3月-2013年3月）：精心组织教学内容，探索适合各门课程的教学方法。探索有利于培养创新和应用型人才的综合性、设计性实验。进一步组织、完善、重组电路分析（第三版），预计将“电路分析”建设成省级精品课程。（iv）总结阶段（2013年3月-2013年7月）：进行总结、并升华，撰写并发表教改论文3-5篇。出版电路分析（第三版）。撰写项目总结报告，组织成果鉴定并申报校级教学成果奖。（4） 可行性分析本项目选题适中，易于实施、切合实际，便于制定方案并组织实施。同时为了保证该项目的顺利实施，电类专业3大教学系主任、2门精品课程负责人都参与到本项目的实施中。3.项目预期的成果和效果（包括成果形式，预期推广、应用范围、受益面等）(1) 发表教研教改论文6篇；(2) 出版教材1-3本；(3) 新建校级精品课程1-2门；(4) 修订电类专业培养方案以及课程教学大纲；(5) 提升教师的教学水平及创新与应用设计能