柴志軍 劉明亮 吳文智 王云霞 付麗

摘要：文章總結(jié)了非電子類相關(guān)專業(yè)電工電子教學(xué)的基本特點(diǎn)。我們按照各專業(yè)的需求和課程特點(diǎn)將電工學(xué)課程模塊化教學(xué)，將課程分為分為5個(gè)基本知識(shí)模塊：基礎(chǔ)電路模塊、電機(jī)及電氣控制模塊、模擬電子技術(shù)應(yīng)用模塊、數(shù)字電子技術(shù)應(yīng)用模塊、電工新技術(shù)模塊。根據(jù)非電類專業(yè)的課程特點(diǎn)，從理論課教學(xué)、實(shí)驗(yàn)課教學(xué)和考試改革三個(gè)方面提出改革方法，總結(jié)了改革的成效。

關(guān)鍵詞：電工電子教學(xué)；理論課；實(shí)驗(yàn)課；考試改革

一、非電類電工電子模塊化課程體系建設(shè)

非電類電工電子課程教育思想：遵循“以應(yīng)用為目的”的原則，根據(jù)非電類專業(yè)的特點(diǎn)，我們應(yīng)該精選教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)基本概念，注重實(shí)際電路的應(yīng)用方法，盡量取消或減少公式推導(dǎo)和證明。同時(shí)注意教學(xué)內(nèi)容的合理性與連貫性，讓學(xué)生對(duì)知識(shí)有整體的把握。在教學(xué)中貫徹以能力培養(yǎng)為主線的教育思想。

開設(shè)電工電子課程的非電類專業(yè)很多，每個(gè)專業(yè)也有自己的需求，這樣我們就不能完全按照相同的標(biāo)準(zhǔn)去安排教學(xué)內(nèi)容。為了解決前面提到的問題，我們與各個(gè)專業(yè)老師進(jìn)行課程內(nèi)容規(guī)劃的研究，確定每個(gè)專業(yè)對(duì)電工電子技術(shù)的需求到底是哪一部分內(nèi)容，研究專業(yè)培養(yǎng)方案對(duì)本課程的需求，將教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整納入到各個(gè)不同專業(yè)的課程體系的改革中。我們調(diào)研了部分國內(nèi)高校，根據(jù)對(duì)國內(nèi)外有關(guān)教育及現(xiàn)階段技術(shù)發(fā)展的研究，將電工電子課程的教學(xué)內(nèi)容模塊化。根據(jù)調(diào)查與研究按照課程覆蓋內(nèi)容屬性將電工學(xué)課程分為5個(gè)基本教學(xué)模塊：電工基礎(chǔ)、電動(dòng)機(jī)及電氣控制、模擬電子線路、數(shù)字電子線路、電工電子新技術(shù)。此外，我們根據(jù)不同專業(yè)的特點(diǎn)增添了“電氣防火和防爆”“靜電防護(hù)”“直流伺服電動(dòng)機(jī)”以及“數(shù)字式萬用表的使用”“兆歐表”等內(nèi)容。

針對(duì)不同專業(yè)對(duì)電工課程的需求點(diǎn)不同，設(shè)立模塊化教學(xué)單元，按知識(shí)模塊統(tǒng)籌安排，確保每個(gè)專業(yè)學(xué)到的知識(shí)都能滿足本專業(yè)發(fā)展需要。在課程模塊化設(shè)置的基礎(chǔ)上，2009年我們制定了電工電子系列課程的教學(xué)大綱。在執(zhí)行大綱的過程中，不斷收集學(xué)生、專業(yè)的反饋意見，2014年集中完善修訂了理論課程教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)大綱。

二、在非電類電工電子教學(xué)中充分利用計(jì)算機(jī)軟件

電工電子是一門專業(yè)性較強(qiáng)的課程，其課程特點(diǎn)是既有對(duì)理論的要求又有對(duì)專業(yè)技能的要求。在教學(xué)內(nèi)容中經(jīng)常有一些內(nèi)容難以理解，在課堂上僅憑教師的口傳心授很難準(zhǔn)確理解，某些規(guī)律學(xué)生很難明白其中緣由，同時(shí)有許多電工電子的概念和定理須要通過實(shí)驗(yàn)方式來解釋。例如，在RLC串聯(lián)諧振電路的過程中，雖然在理論上說明了三個(gè)元件的工作原理與諧振條件，但是，實(shí)際電路中三個(gè)元件的電壓、相位的變化是否與理論分析相吻合是須要通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證的，一旦出現(xiàn)理論與實(shí)驗(yàn)不一致的情況很難和學(xué)生說清楚。在教學(xué)過程中教師可充分利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，例如可以利用MATLAB等進(jìn)行理論擬合，把各種情況都分析給學(xué)生看，這樣大大提高了教學(xué)效果和效率。2002年以后，我們在電工學(xué)教學(xué)過程中引入了EDA技術(shù)，明顯改善了教學(xué)質(zhì)量，提高了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度。

理論教學(xué)中，我們除了利用傳統(tǒng)教具完成教學(xué)還可以選擇形象直觀的Multisim 和Pspice軟件，借助這些仿真軟件的幫助現(xiàn)場進(jìn)行電路工作特點(diǎn)、工作狀態(tài)的的展示，提高講課效率。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入計(jì)算機(jī)輔助解決了兩個(gè)方面的問題。一是解決了現(xiàn)實(shí)中學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備調(diào)試的抵觸感，很多學(xué)生在調(diào)試設(shè)備的過程中無法快速準(zhǔn)確地完成調(diào)試，這對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有著一定影響，借助計(jì)算機(jī)仿真可以方便觀察電路的運(yùn)行狀態(tài)。二是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，往往需要對(duì)實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行不斷的變換與調(diào)整，甚至要徹底改變電路才能達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，如果每次調(diào)整都要重新連接電路，不僅實(shí)驗(yàn)時(shí)間不允許，而且對(duì)實(shí)驗(yàn)元件和設(shè)備的消耗也勢必會(huì)增加。將EDA技術(shù)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都在課前將實(shí)驗(yàn)安排給學(xué)生，讓學(xué)生先進(jìn)行理論分析與設(shè)計(jì)，完成仿真內(nèi)容后，按照仿真電路連接安裝實(shí)際電路進(jìn)行調(diào)試。

三、非電類電工電子開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

對(duì)于電工電子教學(xué)來說，如果不做實(shí)驗(yàn)相當(dāng)于沒學(xué)過相關(guān)課程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個(gè)的教學(xué)安排中占有很重要的地位。在長久以來形成的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中，實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容設(shè)置一般都是根據(jù)理論結(jié)合較為密切內(nèi)容開設(shè)實(shí)驗(yàn)，通常實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較單一，學(xué)生選擇性不大。從時(shí)間安排上來說，實(shí)驗(yàn)室的開放時(shí)間不夠多，實(shí)驗(yàn)室只是在規(guī)定的時(shí)間允許學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其他時(shí)間學(xué)生是無法進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)的。在實(shí)驗(yàn)課過程中學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指南上的實(shí)驗(yàn)步驟按部就班地完成實(shí)驗(yàn)，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)際有效的參與過程不多，僅有部分學(xué)生能理解實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路和實(shí)驗(yàn)方案，大部分學(xué)生只是被動(dòng)的接受與機(jī)械接受。2007年以后，隨著學(xué)校對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)力度的加強(qiáng)，我們嘗試了開放實(shí)驗(yàn)室制度，開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種現(xiàn)代化教學(xué)方式，實(shí)驗(yàn)室不僅在常規(guī)實(shí)驗(yàn)課時(shí)間開放，在其他時(shí)間也可允許學(xué)生來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，做到在時(shí)間和空間上立體開放。開放實(shí)驗(yàn)室制度真正做到將實(shí)驗(yàn)時(shí)間交給學(xué)生，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的制定權(quán)交給學(xué)生，讓學(xué)生根據(jù)老師的總體安排來自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將實(shí)驗(yàn)課由“叫我做”為“我要做”，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中成為主人。

在實(shí)驗(yàn)室開放的時(shí)間里學(xué)生會(huì)有更多的時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課一般由教師整齊劃一的以固定人數(shù)、實(shí)驗(yàn)時(shí)間來上課。一般實(shí)驗(yàn)時(shí)間規(guī)定為2小時(shí)，學(xué)生要花時(shí)間熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備，到了下課時(shí)間不論學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成情況如何、實(shí)驗(yàn)效果怎么樣，都必須退出實(shí)驗(yàn)室，課后學(xué)生基本沒有機(jī)會(huì)再補(bǔ)充消化未完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。對(duì)于非電子類專業(yè)同學(xué)來說，知識(shí)學(xué)習(xí)本就較為困難，對(duì)于動(dòng)手能力較差的同學(xué)來說實(shí)驗(yàn)課上完還是糊里糊涂，有的只大概知道點(diǎn)內(nèi)容，有的知其然而不知其所以然。按照這樣的教學(xué)方式，教學(xué)效果不是很理想，導(dǎo)致有的同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生畏難情緒，不利于學(xué)生對(duì)電工電子實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生興趣，難以對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力產(chǎn)生積極影響，打消其研究探索的精神。實(shí)行開放實(shí)驗(yàn)室教學(xué)后，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)時(shí)間都有較大彈性，學(xué)生可以充分利用課余時(shí)間學(xué)習(xí)電工電子相關(guān)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。電子設(shè)備調(diào)試很多較為復(fù)雜，學(xué)生剛開始對(duì)儀器不熟悉，課堂時(shí)間不夠，可以利用課后時(shí)間來補(bǔ)充上課沒有及時(shí)消化完成的內(nèi)容。對(duì)部分實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Σ粡?qiáng)的學(xué)生，可以多花些時(shí)間來安排實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)的安排上，學(xué)生可以自行預(yù)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間，根據(jù)自己的時(shí)間安排靈活選擇時(shí)間，增加了設(shè)備的有效利用率，也解決了學(xué)校增加招生人數(shù)后產(chǎn)生的設(shè)備臺(tái)套數(shù)不足的問題。

經(jīng)過幾年的實(shí)踐證明，開放實(shí)驗(yàn)室使教學(xué)過程變得更為生動(dòng)，主動(dòng)的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)過程產(chǎn)生的學(xué)習(xí)效果大大超過傳統(tǒng)的機(jī)械式教學(xué)方法。開放實(shí)驗(yàn)室促進(jìn)了學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室成為學(xué)生學(xué)習(xí)電工電子知識(shí)的“主戰(zhàn)場”，激發(fā)了學(xué)生將本專業(yè)的內(nèi)容與電工電子技術(shù)相結(jié)合的新發(fā)明、新設(shè)計(jì)，雖然多數(shù)的設(shè)計(jì)還較為初級(jí)，但是這必將為學(xué)生以后的工作打下重要基礎(chǔ)，對(duì)于學(xué)生來說這樣的學(xué)習(xí)方式是非常適合的。

四、非電類電工電子教學(xué)手段改革

（一）理論課教學(xué)手段改革

對(duì)非電類專業(yè)學(xué)生來說電工與電子技術(shù)是學(xué)習(xí)工科課程中較為重要的一門課程，其影響廣泛，幾乎所有的專業(yè)都會(huì)與電工電子電路應(yīng)用打交道。電工電子課程中一些內(nèi)容比較抽象，不容易理解，教師在課堂上用“黑板”很難講解清楚這些內(nèi)容。針對(duì)這個(gè)弊端，在教學(xué)過程中，我們盡量采用多媒體教學(xué)的方法，將實(shí)際器件的性能結(jié)構(gòu)完全展示給學(xué)生，使原本抽象的或難以進(jìn)行教具操作的內(nèi)容能簡單直觀地展現(xiàn)給學(xué)生，使教學(xué)過程由難轉(zhuǎn)易。利用多媒體教學(xué)可以節(jié)約課堂時(shí)間，這樣我們就把壓縮掉的課時(shí)又重新“搶”了回來。

利用越來越普及的計(jì)算機(jī)將EDA技術(shù)滲透到理論課教學(xué)進(jìn)程中，利用MATLAB、Multisim 等，把電工電子技術(shù)的理論分析與電路運(yùn)行過程用計(jì)算機(jī)展示給學(xué)生，這樣的教學(xué)手段是我們理論教學(xué)手段改革比較成功的嘗試，在教學(xué)過程中得到學(xué)生好評(píng)，學(xué)生愿意學(xué)了，教師愿意教了。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段的改革

做為工科必修的電工電子課程，其中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論教學(xué)不可或缺的有益補(bǔ)充，它與理論課教學(xué)相輔相成，缺一不可。

采用開放實(shí)驗(yàn)室與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方式相結(jié)合，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主體性，擺脫被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作性、綜合性和工程實(shí)踐性，使學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力得到充分加強(qiáng)。

為了配合開放實(shí)驗(yàn)制度的實(shí)施，實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)都安裝了多種仿真軟件，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)器件都放在每個(gè)人的器件盒內(nèi)，省去了每次發(fā)放實(shí)驗(yàn)器件的時(shí)間，每個(gè)人都對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)器件負(fù)責(zé)，器件盒中包含了大部分實(shí)驗(yàn)中可能使用到的元器件及面包板，這套實(shí)驗(yàn)元器件盒一直伴隨到整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期結(jié)束。為了方便學(xué)生實(shí)驗(yàn)，我們把實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮徒虒W(xué)內(nèi)容要求、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的使用方法、故障檢測及處理等內(nèi)容做成教學(xué)軟件放到網(wǎng)上，便于學(xué)生預(yù)習(xí)和查閱。在實(shí)驗(yàn)中把計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和實(shí)際電路調(diào)試結(jié)合起來，培養(yǎng)了學(xué)生工科思維，提升了創(chuàng)新能力，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

（三）考試改革

考試改革是近年來較為熱門的研究內(nèi)容，到底考試該如何考才能真正考出水平是當(dāng)下大家考慮的主要問題。我們集思廣益，根據(jù)每個(gè)課程的特點(diǎn)，除了采取常用的傳統(tǒng)考試方法以外，我們還嘗試了多種考試方法，如開卷考試、一張紙開卷、寫小論文、實(shí)際操作以及筆試加操作等考核方式，還引入計(jì)算機(jī)仿真方式，利用計(jì)算機(jī)仿真軟件出一些設(shè)計(jì)型考題，通過這些考試方法的改革有效減少了學(xué)生考前突擊的學(xué)習(xí)模式，避免學(xué)生了死記硬背的學(xué)習(xí)習(xí)慣。