摘 要:《电路分析》课程是电气与电子信息类相关专业的一门学科基础必修课。本文针对《电路分析》教学过程中,学生作业时因为电流和电压的参考方向及相应符号的标注不规范导致基础不扎实,题目不会做的问题,探讨了学生作业规范的重要意义,并由此融入课程思政。这可以让学生认识到作业规范是职业素养的重要体现,作为未来的社会主义建设者,要有“做事要讲原则,做人要讲规矩,精益求精”的工匠精神。
关键词:电路分析;课程思政
一、引言
2016年12月8日,在全国高校思想政治工作会议上,习近平总书记指出“把思想政治工作贯穿教育教学全过程[1]”。《电路分析》课程是电气与电子信息类相关专业的学科基础必修课,其在专业培养中占有不可替代的重要地位。在《电路分析》教学过程中,每次面对新授课群体,都对课程学习提出了一些建议和要求,尤其是对作业规范提出了明确要求。如,要求学生对电路图中用到的电压和电流,一定要标注其参考方向和表示符号,然而,很多学生做作业时不能坚持遵守规范,运算过程中用到的电压或电流在电路图中没有任何标识。因为标识不清楚,不能列写出正确的基尔霍夫电压(KVL)或电流方程(KCL)。这些不规范的标注导致学生的作业质量下降,知识掌握不够扎实,并对后续学习人为地设置了障碍,学习效果达不到预期。这些问题正是课程思政[2]的切入点,可以更好地引导学生培养职业素养、做事、做人。
二、展示
在《电路分析》课程第一章的第二节[3]中,“电流和电压的参考方向”是一个非常基础也非常重要的知识点。在电路分析时,要分析的支路上都要标注电流符号及其参考方向,每个器件上都应标注电压符号及其参考方向。参考方向是电路分析者任意假定的一个方向,可能是实际电压或电流的方向相反,也可能相同。电路分析中,要依据参考方向列出相应的KVL或KCL方程。对于同一个器件,当指定的参考方向不同时,得到的结果只会在符号上有差异,在数值上应是相同的。
以图1中所示电路为例,要求图示中的电压U,并验证电路中的功率平衡。
分析图1中的电路可知,题目的本意是求出端口电压U,但是题目中并没有给出U的参考方向,很显然,要求解该题目,必须首先指定U的参考方向,然后才能解题。比如指定U的参考方向如图2所示。根据电路结构可知,要求U必须知道4Ω电阻的端电压U1,该电压也必须有参考方向,指定其参考方向如图2,而U1的求取,根据欧姆定律,必须知道流经4Ω电阻的电流,指定电流为I,其参考方向如图2所示。对于4Ω电阻,由于其端电压和电流取了关联参考方向,所以U1=4I。对接点a,由KCL可得I=10-3=7A。然后根据KVL可得U=-4+U1=24V。
接下来求电路中各器件的功率。从图2中可知,4V电压源的电压和电流的参考方向是关联的,所以该电压源吸收功率,且P=4×4=16W,该电压源是作为负载使用的。对于10A电流源,由于它与4Ω电阻并联,所以其端电压可以用U1来表示,此时电流源的电压和电流参考方向是非关联的,所以该电流源发出功率,且P=10×28=280W,该电流源是作为电源使用的。对于4Ω电阻,它总是作为负载使用,从而一定是吸收功率的,其吸收的功率为P=U1×I=28×7=196W。而端口上以U为端电压的虚拟器件,其上的电压和电流参考方向是关联的,所以它也是吸收功率,P=24×3=72W。综上,电路中作为电源发出的功率为280W,作为负载吸收的功率为12+196+72=280W。这说明电路中的功率是平衡的。
而在学生交上来的作业中,很多同学对于所要求的电压U根本没有指定其参考方向,有得+24V,也有得-24V 的。在计算中用到了流经4Ω电阻的电流I和端电压,但在电路中都没有标注,计算时也没有说明。
三、评析
(一)作业讲规范
如图1所示的电路结构比较简单,但是包含了电路分析的基本思路,电压、电流参考方向的标注,KCL和KVL的应用,当电阻上的电压和电流取关联参考方向时欧姆定律的应用,器件上的功率的计算和判定。这些都是电路中必须牢牢掌握的知识点,后续章节中的内容均以此为基础。而从学生交上来的作业看,很多同学连待求电压U的参考方向都没有标注,得到的+24V或者-24V是没有意义的。如果事先假定了参考方向,如图2所示,这个+24V表示假定的参考方向跟电压降的实际方向是一致的;另一方面,如果所假定的参考方向跟图2中U的方向相反,那么必然会得到-24V的结果。
作为初学者,按部就班地进行电路分析不仅可以进一步熟悉和巩固所学知识要点,理清电路分析的基本思路,更可以为后续分析复杂电路奠定基础。图1中给出的题目还算简单,但是如果连电压U求出来的结果都不对,当分析器件是吸收還是发出功率时,其正确结果就更无从谈起了。不指定参考方向根本无从判断器件在电路中到底是作为电源使用还是作为负载使用。
在电路分析中,电压和电流的参考方向及其标注就是电路分析必须遵守的基本规范,是与别人交流电路分析的共同语言。我们这里要求的作业规范,不是说字要写得多好,但是要清楚工整,要让别人能看清楚你的思路。有了这种规范的习惯,有了认真对待学习的态度,就能在后续学习中越学越轻松。别人也能从你规范的书写中,看到你优秀的专业素养。这也是一丝不苟的工匠精神的具体体现。
(二)做事讲原则
做作业是我们人生起点中的事务之一,在此过程中我们养成的良好规则意识可以推及到我们要做的任何一件事,养成自己做事的风格与原则。一个人做事要讲原则,有些事情要努力去做,有些事情不能去做;该做的就毫不犹豫,不该做的坚决不做,要有所为有所不为。
当初宋太祖赵匡胤还没成事时[4],跟着周世宗混社会。曹彬作为世宗身旁的侍者,掌管茶酒等事。有一天赵匡胤嘴馋了,想要喝酒,就去求曹彬。曹彬说:这是公家的酒,不能随便给你喝。但,为了照顾赵匡胤的面子,曹彬自己掏钱买酒请老赵喝。这种看似傻乎乎的做法,后来却得到赵匡胤的大加赞赏。
曹彬的做法,既保住了人情,又不违背法律。更重要的是赢得了宋太祖对他的信任。这种信任,在现代社会显得尤为重要。任何人如果学会并执行曹彬这种做法,我相信,一定会赢得大家的尊重。
(三)做人讲规矩
同样,在如何做人这个问题上,我们也应该讲规矩。俗话说,“没有规矩不成方圆”。经验证明,不讲规矩者也许能侥幸于一时,得利一阵子,但从长久来看,必定要吃亏,而且多会吃大亏,终将会为违规违纪付出沉重代价。
德国哲人康德说:“这世上有两样东西,越是深入持久地思考,越能唤起我们心灵的赞叹和敬畏,这就是头顶上的星空和我们心中的道德律令。”对规矩只有发自内心遵守,才能给人生系上“安全带”,避免栽倒倾覆之虞。现实中,那些信仰丧失、违规违纪、贪赃枉法的“老虎”们落入法网,无不印证了陈毅那句名言“手莫伸,伸手必被捉”,同时也从反面说明讲规矩的极端重要性。
讲规矩当立说立行。执行力好比搭弓射箭,贵在迅疾准确,力透靶心。速度快,则力度强;拖拖沓沓,慢慢悠悠,则“势不能穿鲁缟”。讲规矩也当有迅疾的执行力,不能只挂在嘴上、写在纸上、止于脚下,更重要的是记在心上、印在脑海、做在当下,要坚持说了就做、有错马上就改。如果只说不做,或说多做少,左顾右盼、等待观望,规矩之威、严实之风便会沦为一纸空谈,作风之弊、行为之垢就难以彻底清除。
讲规矩需落细落小。“千里之堤毁于蚁穴”。从腐败分子堕落的轨迹看,很多人走上贪污受贿的腐化路,就是因为不慎初、不慎微,从吃顿饭、收个小红包开始,最后像“滚雪球”一样一发而不可收拾。“勿以恶小而为之,勿以善小而不为”。讲规矩不是“高空作业”,要从一件件小事做起,靠一点一滴修为积累,多行规矩之事,多积尺寸之功。
(四)回归课堂
国有国法,家有家规。作为一个普通公民,我们需要遵守国家的法律法规;作为在校学生,我们需要遵守学校的各项规章制度;作为集体宿舍中的一员,我们需要共同维护和遵守宿舍里的各项管理规定。
各行各业都有自己的行业标准。作为电气和电子信息类的学生,我们要从接触第一门专业基础课《电路分析》开始,就不断有意识地培养自己的专业素养,学会积小流成江河,积跬步至千里。
总结
立德树人是学校教育的根本任务,是课程思政建设的根本点。《电路分析》课程是电气与电子信息类相关专业学生接触到的第一门学科基础必修课,对其基础的掌握将直接影响后续课程的学习,因此规范标注的意义不言而喻。本文从作业规范标注出发,逐步深入做事讲原则,做人讲规矩的思政内容,让学生从自身出发,从细节出发,不断培养职業素养和工匠精神。
[参考文献]
[1] 习近平.把思想政治工作贯穿教育教学全过程.http://www.xinhuanet.com//politics/2016-12/08/c_1120082577.htm
[2] 李世红. 《电路分析基础》教学“课程思政”刍议[J]. 才智, 2018(10):117.
[3] 邱关源,罗先觉.电路(第五版).高等教育出版社.2011年5月.
[4] 唐宝民. 曹彬打酒[J]. 思维与智慧, 2013(17).
(作者单位:上海电力大学,上海 200090)
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