优秀课程思政案例示范-二阶电路的瞬态响应
为贯彻实施教育部《高等学校课程思政建设指导纲要》，推进华北理工大学课程思政建设，提高教师课程思政建设能力，学校特自即日起通过教师教学发展中心公众号推送课程思政系列优秀案例。
小编将从思政教学目标、课程思政案例内容、思政目标的实现和教学设计四个方面介绍每门课程思政优秀案例，文末还将展示该优秀案例的教学视频。希望通过系列优秀案例分享，提升教师课程思政教学能力、优化课程教学设计、创新教学载体，提高课程思政建设水平，实现思政元素润物无声的育人效果。
主题：二阶电路的瞬态响应
教师简介
龚雨含，女，讲师。电气工程学院电工电子教学实验中心教师。主讲《电路》课程。主持河北省教育厅科技项目1项。曾获得校级基本功大赛奖、课程思政教学案例一等奖等荣誉。
课程简介
《电路》为电类专业在本科二年级开设的一门必修课程，是电类专业非常重要的、具有承上启下作用的专业基础课。
本门课充分发挥课程的德育功能，围绕课程知识讲解、能力培养和专业导向相结合的整体目标，挖掘自身蕴含思政的素材和资源，结合自身课程的特色和优势，以模块化的知识点融入恰当的思政元素，在电路专业知识的学习中融入理想信念层面的精神指引，通过古今中外各类具体电路方面的榜样及案例，让学生在日常学习中提升思想道德素质和家国情怀。通过系统讲授、翻转课堂、分组探究、案例讨论等形式，再结合线下线上混合教学模式，使学生达到全面地、系统地掌握电路基本理论，基本的分析方法，提高对实际电路的分析能力和解决问题的能力，拓宽知识面，对本专业形成最初的专业认识，顺利进入专业课程的学习。
一、教学目标
（一）本讲的课程思政教学目标
1.整讲课程贯穿“民族精神”的主线，提出理论研究推动技术革新。深入的研究电路理论，能够推动技术的革新（教学目标）。让学生认识到我国目前在基础理论研究领域，还在国际中处于较劣势的地位，因此一些核心技术都掌握在欧美发达国家手里，在制造业，美国对我们这种“卡脖子”的制裁这两年更是层出不穷，以华为芯片为例，让学生知道自己身上担负这科技报国的使命与责任（思政目标）。
2.通过穿插工程实例的理念和设计，将电路理论研究与实际生产技术进行结合，帮助学生理解二阶电路瞬态响应的特性、应用范围以及求解分析方法（教学目标），将团结精神、奉献精神融入到教学中（思政目标），培养学生团结协作、投身集体的意识，激发学生勇攀高峰、迎难而上的奋斗意志，树立科技报国的远大理想。
3.通过线上、线下混合教学形式及方法的运用，向学生灌输社会主义核心价值观，在潜移默化中做到“情怀之上，匠心呈现”，要让学生看到远方，甚至去看我们目不能及的远方，唯有如此，我们才算真正为国家培养出能够肩负中华民族伟大复兴历史重任的人才。
（二） 案例如何体现课程思政教学目标
1.让学生认识到基础理论研究在推动技术革新中的重要作用采用“课下分组查阅+课上小组发言+讨论”的形式，以华为芯片受到美国制裁不得不出售荣耀系列为例，阐述在核心力量和基础研究上的短板会让我国企业受到美国等西方国家“卡脖子”式的制约，想要突破壁垒，必须把核心技术掌握在自己手中。比如华为的“5G”技术目前能够处于世界领先水平，是整个华为苦心孤诣，潜心十年不懈努力，在最基础的理论学科中走出来的前沿科技。因此，中国的科研工作者要重视基础理论研究，在座的每一位同学，都应认识到自己身上担负着科技报国的使命与责任，学好理论知识才能更好地指导我们去创新创业，去奋斗拼搏，为国家再攀高峰。
2.在理论和实践中构架桥梁，在应用中体现理论的价值
采取“实践操作+视频介绍”的形式进行二阶电路的引入。同学们都接触过金工实习，在零件加工中有一种“以柔克刚”的零件加工方法，通过小视频介绍电火花加工过程。学生在视频观看后对其核心电路进行讲解，也就是典型二阶电路的瞬态响应分析，讲解电路的工作过程，让学生在有了具象的直观认识后再来学习理论知识，做到兴趣为先导，事半功倍。通过讲解二阶RLC电路能够把较低的电压电流转换成瞬时的大电压大电流的特点，能融化金属，从而加工零件造型，而不需要提高刀具硬度，降低生产成本，让学生明确一切理论研究都能最终转化成技术上的革新，科技是生产力，学好理论知识，科技报国。
3.从电路中发现特点，升华民族精神
采用“引发思考+分组总结”的形式，归纳二阶电路瞬态响应的求解过程和特点。在一个小小的二阶电路中，我们看到，供电电源只有几十伏，但最后输出的电压却几百上千伏，这样质的飞跃，仅仅靠一个电容或一个电感是无法实现的，但当这些小元件组成一个电路，就能迸发出惊人的能量。由此，我们联想到自己，要做到1+1>2的不凡成绩，靠一个人是不能实现的，一滴水只有融入大海才能永不干涸，一个人只有融入集体才能充分发挥自己的才能。再联想到新冠疫情，全国人民团结起来，舍弃小我完成大我，才有了今天我们能够安全地在校园学习和生活。由此，使学生升华出包括团结精神、奉献精神、拼搏奋斗在内的民族精神。
二、课程思政案例内容
（一）案例的引出（15分钟）
1.线上活动（5分钟）课前在学习通上发布线上预习任务，初步理解本节所学内容。有预习学习视频资料。2.任务发布按照分组，查阅与华为芯片受到美国制裁及华为掌握5G技术对全世界有哪些影响的相关材料。
3.课堂活动（10分钟）引发学生进行思考，分组汇报所查材料，并谈谈自己对于基础理论研究如何推动技术革新的认识。
通过自己查阅资料，引导学生自己体会，基础学科研究的重要，学好理论，推动我国技术革新的前进。
（二）案例内容（25分钟）
1.授课内容：小电路大能量——二阶电路瞬态响应2.教学活动：问题驱动（1分钟）：电路理论能推动哪些技术革新和进步呢？让学生进行独立思考。
APP应用（6分钟）：通过超星学习通随机选人，阐述自己对电路理论如何应用的认识，介绍自己在金工实习进行工件加工时遇到的困难等。
情境展示（2分钟）：播放小视频，介绍电火花加工的原理，让学生对电路理论推动金属加工技术进步有初步了解。
提问：同学们想一想，要产生能融化金属的电火花需要多高的电压？要产生如此高的直流电压在操作上是不是很危险？我们在实验室能不能实现？
原理讲解（10分钟）：电火花加工实际上应用的就是二阶电路能够瞬时产生大电压或大电流的特点，以产生电火花融化金属，达到融化金属的目的。二阶电路这种性质还被广泛应用于受控热核研究中。
通过学习二阶电路的特点请同学们思考一个问题。这样一个简单的电路却能够迸发出惊人的能量，单靠一个电容或是电感是不能实现的。只有有机组合成一个整体，才能实现这样的强大的功能。结合最近的新冠疫情，全国人民团结起来，舍弃小我完成大我，才有了今天我们能够安全地在校园学习和生活。由此，我们联想到自己，要做到1+1>2的不凡成绩，靠一个人是不能实现的，一滴水只有融入大海才能永不干涸，一个人只有融入集体才能充分发挥自己的才能。使学生升华出包括团结精神、奉献精神、拼搏奋斗在内的民族精神。
三、分析讲解
（一）重点分析：案例与本讲内容的关联度
本节课学习二阶电路的零状态响应，这是一个非常典型的二阶电路模型，也是电路理论应用于金属加工生产以推进技术革新的经典案例。通过理论联系实际生产的这种方式，消除基础电路理论与学生之间的距离感和陌生感。
课前引入华为芯片事件，让学生自己搜集资料，更能深刻认识到我国目前在基础理论研究领域，还在国际中处于较劣势的地位，因此一些核心技术都掌握在欧美发达国家手里，在制造业，美国对我们这种“卡脖子”的制裁这两年更是层出不穷，知道自己身上担负这科技报国的使命与责任。
在课中和课下始终贯穿民族精神这一主线，通过加入视频、线上讨论等多元素的课堂活动，加深对二阶电路分析计算及其特点的理解，并将理论应用到工业生产中，是金属加工行业一大重要技术革新，由此引导学生进行更加深入地思考。并结合最近的新冠疫情，全国人民团结起来，舍弃小我完成大我，才有了今天我们能够安全地在校园学习和生活。由此，我们联想到自己，要做到1+1>2的不凡成绩，靠一个人是不能实现的，一滴水只有融入大海才能永不干涸，一个人只有融入集体才能充分发挥自己的才能。使学生升华出包括团结精神、奉献精神、拼搏奋斗在内的民族精神。
（二）如何达成课程思政预期目标：采取适宜的教学方法和教学模式。
1.教学设计通过二阶电路的动态响应和知识扩展，构建团结协作、贡献集体的思想。
引导提问：同学们都进行了金工实习了。如果拿到了一个金属模具工件，想进行形状上的加工，比如打孔，型腔等，大家能想哪些方法实现呢？一般同学们想到的都是机械加工，这就要求加工刀具要比工件坚硬，也就是所谓的“以硬碰硬”。但是如果我们只有电容、电感、电阻等这些简单的电子元器件，是否能够进行金属加工呢？
视频播放：单独的元器件当然不能发挥这么大的作用，但我们把元件合理地连起起来，却会产生很大的能量。二阶RLC串联电路能够产生脉冲星高压，从而产生局部瞬时高温，把多余的金属蚀除下来。这就是电火花加工（electric discharge machining）中的“以柔克刚”,也是电路研究中二阶电路分析典型实用案例。
电火花加工中需要产生瞬时高压已达到熔蚀金属的温度，而这强大脉冲电压可以由RLC放电电路产生，就是我们今天要讲解的二阶电路的零状态响应。
讲解书上实际应用典型电路，供电电压只有50-70V，而要达到能熔蚀金属的温度,往往需要几百甚至上千伏的高压，这样大的瞬时放电电压是一个比较可观的数值。
引发思考：单独的电容或是电感都不能产生这么大的能量，但当我们把它们合理地连接起来，就能产生完美的火花，以柔克刚。结合最近的新冠疫情，全国人民团结起来，舍弃小我完成大我，才有了今天我们能够安全地在校园学习和生活。由此，我们联想到自己，要做到1+1>2的不凡成绩，靠一个人是不能实现的，一滴水只有融入大海才能永不干涸，一个人只有融入集体才能充分发挥自己的才能。使学生升华出包括团结精神、奉献精神、拼搏奋斗在内的民族精神。
四、教学设计
五、视频案例
感谢电气工程学院
龚雨含讲师供稿
教师教学发展中心
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