一、案例教学法在电路原理实验课程中的应用模式
案例教学法有很多优势可以应用于电路原理实验的教学中，当然最重要的还是要通过案例讨论的方式提高学生在教学过程中的参与程度，以达到增强学生解决实际问题的能力。为此，首先将课程教学分为课前、课上和课后三部分，明确各部分的教学任务和教学方法。其中尤其重要的是充分利用课前和课后两部分时间。因而需要教师和学生紧密地联系与及时地沟通。这相对于传统主要注重课上教学的模式在一定程度上是一种挑战。其次，制定好各阶段的教学任务后，需要保证学生的配合与实施。为保证任务的顺利实施，需要制定各阶段详细的评价体系，严格按照评价标准对照学生的表现进行评分。由于加大了学生对案例讨论的环节，那么在实际讨论的过程中教师如何针对每位同学的现场表现给出公平的成绩，这对教师也是一种考验，需要教师对整个案例充分的理解和合理的把握。同时，需要注意的是能够及时公开学生各阶段的平时成绩，以便让学生随时了解自己的平时成绩，保持一个动态的成绩。当学生了解到自己哪部分成绩欠缺时，会及时努力做出改善，调动学生主动学习的积极性。因此，教师及时反馈学生的信息将对学生的学习有很大的帮助。最后，在案例教学法中，教师的角色和责任也是有所改变。与传统讲解课件的模式相比，教师如何在案例讨论的过程中给每位同学相同的发言机会，这在小班教学中相对更易实现，以及如何引导案例讨论的发展是很关键的。就电路原理实验课而言，案例教学法的应用模式可具体设计为：
1.课前预习与思考。教师通过邮件或电子黑板等方式通知学生需预习的实验案例，以及拓展实验(大部分为仿真实验)的内容，并将相应的课件发给学生，请每位同学查阅相关的资料后，提交简洁的预习报告。预习报告的内容是通过自主学习或小组学习该案例后仍存在的疑问，以及自己对该问题的理解。同时，还包括对拓展实验的设计思路(并非详细的设计方案)。电子版的预习报告需课前提交给教师，教师将问题分类并记录相关问题的提出者。
2.课上答题与讨论。教师根据学生反馈的问题，将其按由易到难进行排序，并请每个问题的非提出者回答该问题。首先，请提问者分析他自己对这个问题的理解，以及他自己的答案。接着，请回答者对这个问题进行分析，给出答案，以及依据，并对他自己的观点进行辩护。然后，提问者可以针对回答者的答案提出自己的看法。提问者和回答者根据各自的分析和解答继续进行讨论。另外，教师还需要对学生实验操作的熟练程度给出相应评价。
3.课后研究与拓展。学生根据课上对拓展实验的内容和设计方案的详细讨论，进行拓展仿真实验，并实现相应的拓展实验目标。遇到问题及时和教师沟通讨论。撰写拓展实验的实验报告，其中应包含详细的实验设计方案。同时，学生对非拓展部分的实验数据进行处理，撰写实验报告。为最大限度地激发学生的主观能动性，评价体系设计如下：(1)课前预习与思考:15%。预习报告按照百分制给出相应的分数。这部分占总成绩的15%。(2)课上答题与讨论:40%。教师在评分时注意问题的难易程度，酌情给分。这部分提问者成绩占总成绩的15%，回答者占20%。提问者和回答者在这部分讨论环节得分相加的和占总成绩的35%。然后每位同学实验操作得分占总成绩的5%。(3)课后研究与拓展:45%。教师对详细的拓展实验报告进行评价，并结合在进行拓展实验时与教师的沟通交流程度给予拓展实验报告一个综合评分，占总成绩的30%。非拓展实验报告的评价占15%。上述课前、课上和课后的所有评价体系之和构成了实验的平时总成绩。
二、实验案例教学法实例设计
基于上述案例教学法在电路原理实验课程中的应用模式，以浙江大学电工电子基础教学中心电路实验教材中的典型综合设计型实验“简易波形分解与合成仪设计”为例进行具体分析，并将该实验与信号分析与处理知识相结合，设计了一个拓展仿真实验“音频信号滤波器设计”。
1“.简易波形分解与合成仪设计”讨论中涉及的问题Q1：非正弦周期信号如何通过Fourier变换，分解成为直流、基波与高次谐波叠加的和？Q2：各次谐波的频率与基波频率的关系？各次谐波的幅值与基波幅值的关系？各次谐波之间的初始相位关系？Q3：非正弦周期信号从信号源输出后，如何将各次谐波分量从信号中分离？如何提取出需要分析的该次谐波分量？Q4：为什么会出现吉布斯现象？与谐波次数的选择有什么关系？Q5：无源滤波器与有源滤波器的主要区别是什么？为什么要用有源滤波器进行设计？Q6：如何设计带通滤波器的电路结构？如何选取电路中各元件的参数值？Q7：提取出的各次谐波分量能否直接相加以还原原始信号？为什么需要使用移相器？Q8：移相器的电路结构如何确定？如何调节移相器以改变相位？Q9：通过什么电路合成各次谐波分量？加法器电路元件参数如何确定？Q10：合成的波形为什么会失真？
2.拓展实验“音频信号滤波器设计”的讨论中所涉及的问题Q1：音频信号中混叠了某一单频正弦波干扰，应该如何去除这个正弦波干扰？Q2：如何通过Matlab/Simulink仿真平台设计带阻滤波器对该干扰信号进行滤波？带阻滤波器的各参数该如何设置？改变滤波器的阶数，滤波效果如何变化？Q3：如何将滤波前和滤波后的信号通过声卡输出到扬声器，通过聆听判断滤波的效果？Q4：将干扰波由正弦波换为方波或三角波（非正弦周期信号），再用同样的带阻滤波器去滤除干扰，这时的抑制效果为什么不好？Q5：梳状滤波器的工作特性是什么？它与带阻滤波器的主要区别有哪些？Q6：为什么梳状滤波器比带阻滤波器滤除非正弦周期信号的效果会更好？Q7：应该如何设计梳状滤波器？如何确定梳状滤波器的设计参数？Q8：能否将梳状滤波器改进为可以滤掉任意间隔频率点的多级陷波器？Q9：能否将梳状滤波器反转为能提取某些特定频率点信号的滤波器？Q10：能否通过脚本文件将梳状滤波器与陷波器集合，设计CIC梳状滤波器？由于拓展仿真实验大部分实验内容在课前和课后完成，这需要学生自己查找相关资料，了解实验背景，学习使用软件，基于自己的知识范围确定可拓展的方向以及相应的实验方案。积极地和同学交流沟通，及时向教师请教无法解决的问题，这是一个反复学习、不断提高的过程。学生从完成相关的实验方案设计，到实现自己拓展的实验目标，会有极大的满足感，也更好地调动了学生学习的积极性，整个过程是一个良性循环的过程。同时，通过实验的拓展，很好地将学生所学的不同课程联系起来，加深了学生对所学知识的理解与联系，更有利于形成一个完整的知识体系。图1和图2分别给出了该拓展实验中某同学基于Matlab/Simulink设计的梳状滤波器的设计电路，以及CIC梳状滤波器的某一响应波形图。案例教学法对于提高学生的学习积极性和主动性，将理论联系实际，掌握思考与解决问题的方法等等有着重要的作用。教师该如何来准备案例，如何有效地实施，仍然值得深思和探索。
作者：聂曼 孙晖 姚缨英 单位：浙江大学电气工程学院
