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民航电子电气工程专业电路教学方法

摘要:民航电子电气工程专业需要培养出高水平的机务维护、电子通信等方面的人才。这就要求学生不仅应掌握扎实的专业知识,还应形成自身的创新和动手操作能力。本文从民航电子电气工程专业的特色需求出发,分析了电路基础课与该专业其余课程的联系。从理论与工程问题结合、理论与实践相结合以及学生自主学习能力培养几个方向出发,具体研究了电路教学中需要注重和改进的问题,并给出了相关的解决思路和方法。

关键词:工程问题;实践;自主学习;电路

电路分析课着重培养学生的思维能力、计算能力以及总结研究能。在民航电子电气工程专业的本科课程中,电路理论是一门非常重要的基础课。该门课是学生学好后续电力电子应用技术、通信电子技术、模拟电子技术、航空航天器供电系统等专业课程的先决条件。民航工程专业的学生培养需要满足民航行业对空管、机务、适航的特殊人才需求,学校需要培养出高水平的机务维护、电子通信等方面的人才。这就要求学生不仅应掌握扎实的专业知识,还应形成自身的创新和动手操作能力。在讲授课程时,还需要结合学生的专业特点,结合学生将来要学习的专业课和本专业的特色,提高学生的理论与实践相结合的能力,培养学生解决相关复杂工程的能力,为未来的继续学习打下基础。

一、明确本课程与本专业的关系

在教学过程中,须保证学生对学习目标的明确性,强调课程在整个本科学习体系中的重要性。作为民航工程专业,学生需要对航空航天器的供电系统有全面而深入的理解。而航空航天器由于空间有限,在设计供电系统时往往较为紧密,而且结构较为复杂,包含电池、电机、电力电子变换器。教师在讲授电路知识时,可与相关知识相结合。例如,在讲授基尔霍夫定律时,可以以飞机的配电系统示意图为例,明确基尔霍夫定律在电路分析中的重要性。在讲授正弦交流电流时,可以告诉学生民航客机上所需的电能大部分为交流电。也可以在讲授正弦电路三要素时,对比客机与普通民用电的幅值和频率的区别,并解释两者标准不同的原因。在讲解磁路基本定律时,初步介绍一下作为航空主电源系统电机的重要性,明确磁路基础概念的学习是航空主电源系统设计的基础。由此,通过实例讲授,将基础电路知识与本专业的专业特点相结合,不但可以突出基本知识的重要性,也可以激发学生的兴趣,从而搭建电路基础课和专业课程的桥梁。在教学过程中,教师不能孤立地教授电路基础一门课,还需要把所有相关课程紧密联系起来,尽可能灵活地传授知识。

二、理论与工程问题相结合

在教授理论课程的时候,注重与实际工程情况相结合[2],保证理论知识和概念能成功映射到实际工程情况中,并进行适当扩展。例如,在介绍什么是实际电路和电路模型时,除了直接讲授概念外,可以展现一块简单的电路板以直观地解释何为实际电路,通过展示相应的电路模型图以说明何为电路模型。借此也可以进行一些扩展学习,指出电路板以及电路模型中的基本电路元件,帮助学生复习电阻、电感、电容等基本元器件。在时间允许的情况下,可以简单介绍各基本元件的分类,从而为未来电力电子的学习和电路的具体设计打下基础,真正做到学以致用。电路课程作为基础课信息量大,理论概念较多,在课程中可以融合简单的工程设计方法讲授。例如,在介绍基尔霍夫定律、电路伏安关系、叠加定律、戴维南定律和谐振电路等问题时,可在讲授基本分析方法后,进行具体算例的讲解,并在电路软件Saber或者Multisim中搭建仿真电路进行仿真验证。在介绍磁路的概念时,通过有限元仿真软件,对变压器进行磁路仿真,使得学生可以直观地了解主磁通和漏磁通等基本概念。通过简单的仿真软件,直观形象地对理论知识的口头讲述进行注解,起到虚拟实验的教学效果,拉近理论与实践的距离。同时,有效提高实验课的效率,使学生直观地认识到有限元仿真软件的作用。

三、理论与实践相结合

在教学内容上,除了课本上的知识,还须融合教师自身在科学研究过程中的实际情况,加强学生吸收知识的时效性。电路课是一门需要结合实践学习的课程。作为未来的工程师,学生不但要掌握扎实的系统知识,还需要有一定的动手能力。可鼓励学生利用现有的实验平台,完成实验课程的要求,增加综合性和设计性实验。鼓励学生参加学校组织的电工电子比赛以及相关的电气技能培训课,申请本科生科研立项项目。南京航空航天大学设立了学生创新实验中心,并设立了相应的创新基金。教师可以以工程为背景,鼓励学生合作完成不同的设计题目。同时,利用网络技术,要求学生通过实验室网站和开放管理系统预约相关实验。对学有余力的学生,教师须营造好的学习氛围,鼓励学生进行与航空电源供电系统相关的项目。作为教师,可以指导学生熟悉电路仿真以及pcb板绘制或者面包板的制作,介绍基本实验仪器的使用方法,调动学生的积极性,达到培养学生动手能力的目的,拉近理论与实践的距离。通过工程实践操作,增强学生的创新意识和团队协作能力,改变传统教学模式中学生被动接受知识的模式。针对民航工程专业的特点,带领学生对航空实验室进行参观学习,帮助学生明确电路这门基础课与自己未来将要从事专业的关系,让学生从书本和习题中走出来。结合航空电源中的简单电路,让学生利用课堂中学到的知识对实际电路进行分析。

四、学生自主学习能力的培养

民航电子电气工程专业的学生在完成本科毕业学习后,无论是工作还是深造,所从事的行业都处于技术前沿,需要不断地学习充实自己,赶追世界先进水平。因此,在教学工作中,结合学生的专业需求,不但教授学生电路理论课程的内容,还须培养学生的自主学习能力。鼓励学生阅读其他电路方面的参考书,特别是英文教材,而不仅仅局限于本校的教学课本。国内教材品质很高,但是有些内容和思路是国外教材所特有的。例如,国外教材更注重工程应用的举例,使得理论知识与实际生活的关系非常紧密,使学生可以从不同的角度思考问题,对课堂的教学成果是一种很好的巩固。民航工程专业的核心技术仍然掌握在国外发达国家手中,其中很多技术还处于保密阶段。学会并习惯阅读英文资料也是学生应该掌握的技能。另外,还可鼓励学生利用网络资源巩固知识的学习。由于学习电路理论基础知识的学生基本上是大二年级,教师可指导学生利用学校电子图书馆的电子资源和学院教学网站的资料对课堂内容加以巩固。通过自我学习能力的培养为以后的学习打下基础,培养综合运用所学知识分析相关问题的能力,达到应用型人才培养的目的。

五、总结

电路理论作为基础课程,在学生本科学习中占据举足轻重的地位,是学生学习其他专业课程的基础。为了更好地培养出符合时代要求的工程师和研究人员,在电路教学上需要一改往日“填鸭式”的方法,注重课程的工程背景,激发学生的实践和创新热情,鼓励学生扩展视野,培养学生的自主创新能力。民航电子电气工程专业的学生在完成学业后,将肩负我国未来民用客机技术发展的重任,承担起我国民航客机的技术维护、技术升级、技术创新等重要任务。电路基础课是学生未来所有专业课程的基础学科之一,在传授学生基本知识的同时,须培养学生良好的学习习惯,加深理论与实际相结合的意识,为未来的专业课学习和工作研究打下良好的基础。

参考文献:

[1]陈永利,刘金宁,张晨光.电路分析基础教学改革探索[J].教育教学论坛,2016,(31):102-103.

[2]杨鸿波,高晶敏,侯霞,等.“电路分析”课程教学改革的探索与实践[J].中国电力教育,2011,(02):99-100.

[3]常淑英.试论在电气教学中培养学生的实践能力[J].教育教学论坛,2015,(36):228-229.

[4]郝宪锋,刘复玉,李林.电路分析实验教学的改革与探索[J].中国现代教育装备,2016,(19):61-63.

作者:朱姝姝 刘闯 单位:南京航空航天大学

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