编写电路分析基础课程教材的体会(3500字)

来源:m.fanwen118.com时间:2021.6.12

述而求作 振叶寻根——编写电路分析基础课程教材

的体会

日期:2008-12-30作者:李瀚荪来源:中国大学教学

自19xx年我在教育部主持的合肥电工教材编写会议上,接受新设课程“电路分析基础”教材的编写任务以来,迄今已近三十年。期间陆续编写出版了《电路分析基础》第一、

二、三版,第四版即将出版,在20xx年还出版了该课程的“高端教材”《简明电路分析基础》。这些教材受到了读者的欢迎,发行量很大,两次受到国家级奖励。其间也形成了我对教材编写的一些体会,简述如下,望同仁们不吝赐教。

一、述而求作

基础课教材涉及的是些成熟内容,虽不一定是传统内容。编写时驾轻就熟,往往是“述而不作”。列出一个编写大纲,把规定内容一一阐述正确无误即可。这样,同一课程的教材,版本虽多,却常陷入大同小异、缺乏特色的局面。“述而不作”一语出自《论语》,意指“只阐述前人成说,自己无所创作”(《辞海》)。我觉得,对基础课程教材,要创立新内容,难以做到。但在处理教材内容时却可以有自己鲜明、独特的观点、见解,形成特色。这好比烹调的基本原料无非是鸡鸭鱼肉、果蔬瓜菜,但却可形成风味不同的诸多菜系,都能提供营养,供人品尝。

在写教材时,作者首先要有“述而求作”的基本态度,加上自己对课程内容的理解和在教学实践中逐步形成的观点、见解,方能写出颇具特色、利于教学的教材。理解、观点和见解在教学过程中又是与时俱进的。因此,教材需要修订。修订时,有内容方面的问题,但更重要的是:力求更好地体现自己的观点、见解,使特色更加鲜明。这就是所谓多年磨一剑的过程,不能低估其中经历的周折与苦思。

多人合写一本教材,按章分工,似不易形成特色。青年教师的培养,似应先在写讲稿上多下功夫。有志于教学的教师都应有自己的资料库和习题库,而历年的讲稿是资料库的重要组成部分,是日后写教材的依据。有特色、有个性的教材是水到渠成之事而不是拔苗助长的结果。

电路分析基础课程理论性强、内容丰富,好比一棵叶茂枝繁的大树。南朝梁的刘勰曾在《文心雕龙》一书中谈到文论要“振叶以寻根”,意即要能从枝叶问题追寻到根本问题。在处理教材内容时,我有两个基本观点,一是注意教材的整体性,二是注意区分教材和讲稿。这便是目前我能理解到的,在教材编写工作中的“振叶 寻根”。

二、教材的整体性

教材都是由若干知识点组成的,正如房屋是由砖石筑成一样。一堆砖石不能成其为房屋,知识点的罗列也不能成其为教材。这就是说,教材的整体并非知识点的简单总和,整体还有整体作为整体自己的性质。我认为构成教材整体的三个要素是:体系、基本结构和课程的基本要求。它们是教材整体性质的体现。

体系属教材的科学性问题。采用什么体系,见仁见智,但应“各推所长,崇其所善”,体现特色。在电路教材体系上,我一直主张根据事物变化的内因和外因关系,按形成电路响应的内因,采用划分为电阻电路和动态电路两大部分的体系,摒弃传统的直流电路、交流电

路和过渡过程的体系。内因是变化的依据,外因是变化的条件。就电路来说,内因只有电阻电路和动态电路之分,非此即彼;作为外因的电路激励,却是多种多样,如直流激励、正弦交流激励、脉冲激励等,名目繁多。但不论外因为何,凡电阻电路,其响应与激励的关系是由代数方程或超越方程来描述的,凡动态电路,这一关系是由微分方程来描述的。考虑到电路分析的基本向题是:给定电路的结构、元件的特性(内因)以及各电源的激励电压或电流(外因),求出电路中的电流、电压(响应)。采用这样的体系,就能使学生在面临当代繁多的电路问题时,知道解决问题的基本出发点,从而起到本门课应有的“打好基础”的作用。 基本结构属教材的教学方法论问题。它是“隐性的”,易为人所忽视,需要去挖掘。认识它并善于利用,在教学上可以起到事半功倍的效果,有助于解决教学上“少而精”、“重点突出”等问题。基本结构(basic structure)的概念是由美国心理学家布鲁纳(Jerome S. Brunner)提出的,它指课程的基本原理,即课程中各种定理、方法、概念、定义之间相互关系的理论框架。学生一旦掌握了它,就能处理许多看来似乎生疏但密切关联的知识,有些新知识在他看来只不过是熟悉题目的变形而已。这样就通过迁移作用不断地扩大和加深知识,完成学习任务,且对所学知识有一个整体认识。基本结构不同于一般所称的课程体系,它本身就是具体的教学中心、学习重点,具有广泛而强有力的适用性。我在19xx年撰写第一版时,即开始运用这个概念,经过多年的探索,直到20xx年出版的《简明电路分析基础》中才能明确提出基本结构是:一个假设、两类约束和三大基本方法。一个假设是指集总假设,由此确定电路分析的对象;两类约束是指拓朴约束(基尔霍夫定律)和元件约束(元件的电压、电流关系);三大基本方法是指分解方法(使复杂结构电路化为简单结构电路)、叠加方法(使复杂激励电路化为简单激励电路)和变换域方法(使电阻电路、动态电路的分析方法得到统一)。至此,电路分析所需基础得到简单明显的表述,所写教材特别冠以“简明”两字,而把即将出版的第四版写成是该书的普及版。基本结构好比人体的经络,经络不通畅,学习就会感到不顺。

课程的基本要求,即对课程“三基”方面的要求,已由专家制定文件,由教育部颁布,属执行问题,列为构成教材一个要素。毋须再作讨论。

三、教材和讲稿

教材不是讲稿,不能直接使用于课堂讲授,照本宣科。

讲授在学校的教学过程中只是一个环节,是重要一环,并非主要一环,自学才是主要一环。在校学习,有机会能聆听大师或有成就、有心得的老师讲课,其影响决不可低估,可能会是终生难忘。但归根到底,要得到知识,还必须依靠自己的努力。古今中外,自学成才者不胜枚举。由此说明,自学能力的培养是何等重要,便于自学的教材和相关资料是何等重要。所以,我一直主张“教材宜细(致)不宜粗(略)”。“细”教材阐述透彻,便于自学,利于解惑。但“细”教材若不突出“教材的整体性”也会使人感到茫无头绪,抓不住重点,阅读困难。

教师在教学过程中是应起主导作用的,讲课体现了这一作用。但是,作为教学主体的学生,不是一个空的容器,从而使知识可以像物品一样地由教师传递给学生。用语言或文字符号、图形等形式传递给学生的只是包装好的信息而已。徜若这种信息过密、过细,由于其瞬间存在,稍纵即逝,恐怕连传递也是未能到位的。这样的讲授能产生什么效果?其实,大学生已是一个成年人,不能忽视他们内在的逻辑能力,这种能力往往能使人从不充分的反应中找出答案。因此,我一直主张“讲授宜粗不宜细”。粗略决非粗糙。简约之中见精华也是要经过精心策划的。教师一、两句顶用的话,真知灼见,往往是学生一时不易体会到的。“粗”讲要注意突出“基本结构”,否则会使人感到杂乱无章,不得要领,听课困难。

一个要“细”,一个要“粗”,各具特点,作用不同。教材不能充当讲稿。教材在教学过程中的作用,可以借用老子所说的“有之以为利,无之以为用”来表明。“有”给人以便利,

“无”发挥了它的作用。真正有用的所在,还是在于无。除非是一本针对性极强的培训资料、讲义,面向全面开设这门课的众多学校和教师,一本教材只能是一个片面的、有限的事物,只能是一个有待加工、利用的对象,只有在人们根据实践的需要,摆脱这种片面性和有限性,处于“无”的境界,才能得到面对现实的使用价值。“有无相生”。

教师对待教材应采取“不取亦取,虽师勿师”的态度。教材只是一本教学的主要参考书,它大致规定了教学范围,使学生在课后有书可看,有题可做。教师要善于:按照基本要求,根据教学环境,利用教材主要论点,写出自己的讲稿。讲稿不必过分追求完整性和严密性,这些应由教材去解决。在很多情况下,可使用独创的或借用的、简单而易于说明问题的例题来阐述某种方法、某一定理或某个重要概念,教材中的某些练习题、习题或思考题也许有利用、改造的价值。写讲稿是一个创作过程,若干年后回头来看以前的讲稿,你将发现它们是你的一笔“财富”;对青年教师来说,还记录着你的成长过程。对名家大师或经验丰富的老教师来说,讲课时虽不一定手持讲稿,但他(她)是有备而来的,是胸有成竹的,不会照本宣科。

作为一个写书人,我十分欣赏朱熹那首题为《观书有感》的著名七言绝句,诗中写道:“半亩方塘一鉴开,天光云影共徘徊,问渠那得清如许,为有源头活水来。”不大的池塘水面,可以映照“天光云影”,正像小小一本书可以令人开阔眼界,增长知识;灵气流动,思路明畅。要使观书人有如此感受,写书人就得思想活跃,才思不断,包容各种不同的思想,活水长流。可不是吗!□


第二篇:电路分析基础要点总结 2400字

电路分析基础

? 考试题型

? 填空题4’\ 5(20分)

? 简答题(相关概念的理解)5’\2(10分)

? 正误判断题1’\10(10分)

? 分析计算题10’\5(50分)

?

?

?

? 初始值的计算 相量法的应用 三要素法的应用 互感线圈的伏安关系

? 电路设计题5’\2(10分)

? 根据节点方程或网孔方程设计电路(注意方程系数是否对称从而考虑是

否含受控源)p126

? 基本要点总结:

? 电路的基本规律

? 电流、电压、功率、能量的定义——参考方向

功率的正负号

u-I p-t w-t的计算 判断元件有源还是无源

? KCL、KVL的应用及其扩展——集中参数电路

节点 支路 回路 网孔—广义节点“两部分之间若只有一条支路连接,

则支路上不管连接何种元件,该支路电流为0”

假想回路 拓扑约束——拓扑图 元件约束

? 电路的等效变换

电阻 电导——(关联参考方向下“欧姆定律”) 正电阻是无源元

件而且是耗能元件

开路 短路 二端口电阻的电阻\电导参数方程R 、G

——给出相应的二端口电阻电路,求其电阻参数矩阵

——已知电路及电阻参数矩阵,列写参数方程运用于求解

独立源:电压源 电流源定义及其VAR表示 ——独立源并不总是发

出功率

电路中的参考点及电路的简略画法——对于有一端接地(参考点)的

电压源通常不再画出电源符号,而只在电源非接地的一端处标明电

压的数值和极性

受控源:四种形式及其VAR及其电路图识别——控制端口的功率恒

为0

电路的等效:条件 对象 目的

电阻的串并联——分压分流公式及应用——电流表及电压表原理

电阻的Y形(星形 T形)电路和△形(∏形)电路的识别与等效

变换——结合电路实际情况选择等效方式

等效电阻的定义及求法

独立源的串并联 实际电源的两种等效模型 电源的等效转移

? 电阻电路分析

? 基本概念:

树 树支 连支

基本回路(单连支回路)——方向与该回路中连支方向一致

n个节点,b条支路——n-1 b-n+1

? 基本方法:

2b法 支路电流\电压法

回路法(网孔法) ——基本(独立)回路的选取

节点法——参考节点的选取(最简化原则)

? 基本电路定理:

齐次定理

叠加定理(如何表示各个激励源单独作用的情形)——仅适用与计算

电压或电流,而不能直接用于计算功率,仅适用于线性电路

替代定理——被替代支路与原支路其他部分间不应有耦合

等效电源定理(戴维南定理 诺顿定理)——应用:最大功率传输

条件 适用条件:线性的 只能通过端口电压电流来联系,而不应

由其他耦合 应特别注意各电源的参考方向

? 求等效电阻的相关方法:

串并联法——弄清电阻接在那些端子

外施电源法(利用等效电阻的定义)

? 动态电路

? 电容:定义 电容元件伏安关系的微分形式及积分形式

电容电压、电流、功率、储能的计算

? 电感

? 电容、电感的串并联

? 动态电路方程——时间常数“时间常数越小,响应衰减越快,暂态过程

所经历的时间越短”

? 电路的初始值(独立初始值——换路定律)动态电路稳态的特点(电容 电

感)

? 电路的响应:

固有响应(暂态响应)——按e指数衰减

强迫响应(稳态响应)

零输入响应 ——仅与初始值有关

零状态响应

? 一阶电路的三要素公式:

初始值 ——换路定律 “是否为独立里初始值”

稳态值 ——电容开路 电感短路

时间常数——R0为独立源置为零后,从动态元件两端看进去的

等效电阻

? 正弦稳态分析

? 正弦量的三要素 相位差(超前 滞后 同相 反相 正交)

? 正弦量的有效值 峰值 ——适用范围 正向电压、电流的表示

? 相量法:振幅相量 有效值相量 正弦量的相量运算

? KCL KVL的相量形式

? R L C的VAR相量形式 要求:作出其相量模型 相量图 ——已知相

关量的有效值,利用相量法时,设零初相(并压 串流)

? 阻抗:电阻 电抗 阻抗角(电压减电流)——根据阻抗角判断电路性

? 正弦稳态电路的计算

? 正弦稳态电路的功率:“最大功率匹配或共轭匹配”

平均功率(有功功率)P 无功功率Q 视在功率 S 复功率

? 耦合电感的伏安关系 同名端

? 去耦等效电路——求等效电感

? 解题时应注意要点

? 注意参考方向关联与否(求功率时,应用欧姆定律时,分压分流公式的应用,电阻

串并联等效的方向 等效变换的方向)

? 注意广义节点如何选取,回路绕行方向的明确(互感线圈的顺接串联、反接串联) ? 已知其中一个量,通过算出他们的比值,求得另一个量

? 电路等效前后注意相关量的变化——“变与不变”(例如:端口电流)

? 明确哪些量可以用已标示量表示,进行简化

? 应用等效电路定理时,注意R0的计算(将独立源置为零后,从端口看进去的等效

电阻)

? 根据特定条件和需要分别画出电路图(正确 清晰)

? 根据所给节点或网孔参数方程设计电路,参数方程对称与否来确定是否含有独立源 ? 初始值的计算:作出换路前的电路;作出换路后的电路(利用置换定理); 利用换

路定律进行计算

? 三要素计算公式:可分别用于计算零输入响应 零状态响应,但应分别画出相应

状态的电路,来计算各自的初始值和稳态值以及时间常数

? 时域形式与相量形式的转换——正弦量的相量运算“导乘积商”jw

? KCL KVL仅适用于瞬时值和相量值

? 要会作电路相关量的相量图

? 相关知识复习

? 积分上限函数的求法及其导数

? 逆矩阵的求法

? 复数的运算及其各种表示方式

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