高 妍 陳惠英 申紅燕 李鳳霞

太原理工大學(xué)電氣與動(dòng)力工程學(xué)院 山西太原 030024

十九大報(bào)告中提出：“創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力，是建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系的戰(zhàn)略支撐。要把我國(guó)加快建設(shè)成創(chuàng)新型國(guó)家?！眲?chuàng)新型國(guó)家的建設(shè)離不開(kāi)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，高等院校作為人才培養(yǎng)的基地對(duì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)擔(dān)負(fù)著舉足輕重的責(zé)任，高等教育必須著眼于學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)。電工電子技術(shù)作為高校為非電類(lèi)理工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)的一門(mén)不可或缺的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力起著重要的作用。隨著電氣設(shè)備的廣泛應(yīng)用及電氣自動(dòng)化的飛速發(fā)展，電工電子技術(shù)幾乎滲透到生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，因此電工電子技術(shù)課程的教學(xué)改革與研究對(duì)培養(yǎng)各行各業(yè)具有創(chuàng)新能力的工程技術(shù)人員有著重要的意義。

1 課程現(xiàn)狀及改革的必要性

我校開(kāi)設(shè)電工電子技術(shù)課程的有機(jī)械、車(chē)輛、化工、熱能、土木、材料、環(huán)工、采礦、力學(xué)、水利、物電、紡織等專(zhuān)業(yè)，為了適應(yīng)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)需求，2010年以來(lái)我校還在機(jī)械、化工、采礦等專(zhuān)業(yè)設(shè)立卓越班，同時(shí)在全校范圍選取優(yōu)秀學(xué)生組建了創(chuàng)新班，電工電子技術(shù)同樣是這些班級(jí)的必修課程。眾所周知，電工電子技術(shù)是一門(mén)理論性、實(shí)踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。開(kāi)設(shè)這門(mén)課程的目的是使學(xué)生獲得電工電子技術(shù)必要的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，并能應(yīng)用現(xiàn)代化的分析手段和集成應(yīng)用技術(shù)解決本專(zhuān)業(yè)的實(shí)際問(wèn)題，了解電工及電子線(xiàn)路的最新發(fā)展概況，為今后進(jìn)一步的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)以及從事與本專(zhuān)業(yè)有關(guān)的工程技術(shù)工作打下一定的基礎(chǔ)[1]。由于專(zhuān)業(yè)不同，培養(yǎng)目標(biāo)不同，對(duì)本門(mén)課程在理論教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)的要求也不盡相同。

從電工電子技術(shù)理論教學(xué)內(nèi)容方面來(lái)看，要求對(duì)于不同專(zhuān)業(yè)不同層次的學(xué)生授課內(nèi)容的側(cè)重面要有所不同，因此在教材的編寫(xiě)上要做到兼顧不同專(zhuān)業(yè)，知識(shí)面寬，實(shí)踐性強(qiáng)。盡管我校電工基礎(chǔ)部近年來(lái)在教材建設(shè)上不斷出新，在課程安排上也根據(jù)專(zhuān)業(yè)分為不同的模塊，但由于電工電子新技術(shù)及新產(chǎn)品層出不窮，而課時(shí)卻不斷壓縮，現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式依然不能滿(mǎn)足時(shí)代發(fā)展和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要，必須繼續(xù)進(jìn)行改革，使課程內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)。

從電工電子技術(shù)工程實(shí)踐方面來(lái)看，雖然我校在多年的教學(xué)改革中進(jìn)行了大量嘗試性研究，建立了電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中心和EDA仿真機(jī)房，但現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)仍以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，缺乏設(shè)計(jì)型和綜合創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟都是書(shū)本設(shè)計(jì)好的，學(xué)生只需要按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行簡(jiǎn)單線(xiàn)路連接和測(cè)試，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到問(wèn)題大多數(shù)學(xué)生缺乏主動(dòng)性和積極性，不會(huì)自己分析出現(xiàn)故障的原因。而在仿真教學(xué)方面，引入Multisim或EWB仿真軟件的目的是通過(guò)仿真使學(xué)生加深對(duì)課堂基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解，提高學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)效率，更主要的目的是為學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)型、綜合型實(shí)驗(yàn)提供調(diào)試方便，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)應(yīng)用現(xiàn)代化分析手段獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。但由于仿真教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)在時(shí)間和空間上沒(méi)有真正融合，很難達(dá)到相輔相成、相互促進(jìn)的效果，學(xué)生把大量的時(shí)間都用于學(xué)習(xí)和熟練軟件以及應(yīng)付上機(jī)考試上，很少有學(xué)生能利用所學(xué)知識(shí)將仿真與實(shí)際電路相結(jié)合，仿真教學(xué)沒(méi)有起到預(yù)期的效果。因此，為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力、促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展，有必要充分整合現(xiàn)有資源，對(duì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和方式進(jìn)行改革。

2 課程教學(xué)改革方式探索

電工電子技術(shù)課程教學(xué)改革主要從課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩方面進(jìn)行。

2.1 課堂教學(xué)改革

針對(duì)課堂教學(xué)環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題，根據(jù)教學(xué)大綱要求，結(jié)合當(dāng)前社會(huì)對(duì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需求，從以下幾方面進(jìn)行了改革和探索。

2.1.1 將現(xiàn)代化教學(xué)手段與EDA仿真緊密結(jié)合，優(yōu)化教學(xué)效果

電工電子技術(shù)是一門(mén)理論性很強(qiáng)的課程，具有知識(shí)量大、覆蓋面廣的特點(diǎn)，而學(xué)時(shí)卻較少，雖然多媒體教學(xué)提高了教學(xué)效率，但對(duì)于一些比較抽象難懂的內(nèi)容，教師雖然講得口干舌燥，學(xué)生也仍是一臉懵懂，無(wú)法理解。要想優(yōu)化教學(xué)效果，必須將EDA仿真教學(xué)引入課堂。例如在講暫態(tài)分析、單管放大、波形變換、計(jì)數(shù)器等內(nèi)容時(shí)，將EDA仿真穿插其中，形象直觀(guān)，使學(xué)生對(duì)深?yuàn)W抽象的理論更容易理解。仿真教學(xué)的引入可以把課堂教學(xué)由以教師講授為主的模式變?yōu)閹熒?dòng)的模式，學(xué)生在課后還可通過(guò)仿真檢查作業(yè)或預(yù)習(xí)新內(nèi)容，起到事半功倍的效果，使學(xué)生從被動(dòng)接受轉(zhuǎn)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生應(yīng)用現(xiàn)代化分析手段獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的創(chuàng)新能力[2]。

此外，針對(duì)部分學(xué)生遠(yuǎn)在大學(xué)城，遇到問(wèn)題無(wú)法及時(shí)與教師溝通的現(xiàn)象，還可以采用慕課和網(wǎng)絡(luò)在線(xiàn)答疑的方式作為課堂教學(xué)的延續(xù)和補(bǔ)充。

2.1.2 將實(shí)際項(xiàng)目引入教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性

過(guò)去的教學(xué)方式是以教師為主體，教師在理論講授中往往將重心放到概念講解或大篇幅的公式推導(dǎo)及計(jì)算上，學(xué)生在課堂上只能學(xué)到一些解題的技巧或空洞的概念，不知道學(xué)習(xí)這門(mén)課程對(duì)自己到底有什么用，因而提不起興趣。為此我們?cè)谑谡n內(nèi)容和教學(xué)方式上進(jìn)行了改革，在授課內(nèi)容上向應(yīng)用傾斜，在基本知識(shí)講解的基礎(chǔ)上不斷收集整理與課程內(nèi)容相關(guān)的新技術(shù)、新應(yīng)用并補(bǔ)充到課堂教學(xué)中，使學(xué)生進(jìn)一步了解電工電子技術(shù)在日常生活和工程實(shí)踐中的前沿應(yīng)用，同時(shí)針對(duì)不同的專(zhuān)業(yè)，選取與專(zhuān)業(yè)相關(guān)聯(lián)又與本課程相契合的工程項(xiàng)目引入教學(xué)過(guò)程中，啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生將項(xiàng)目分解成簡(jiǎn)單的模塊，并將學(xué)生分組解決不同的問(wèn)題，讓學(xué)生在掌握基礎(chǔ)的理論知識(shí)的前提下，帶著任務(wù)深入學(xué)習(xí)，充分挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛能，鼓勵(lì)學(xué)生課下上網(wǎng)查文獻(xiàn)，課堂上組織各小組學(xué)生分享自己的收獲和體會(huì)，充分討論，互相協(xié)作提出解決方案，教師最后進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和總結(jié)。這種教學(xué)方式不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和分析解決問(wèn)題的能力，同時(shí)也要求教師具有較高的理論水平和科研能力，這種教學(xué)方式尤其適用于卓越班和創(chuàng)新班。

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

電工電子技術(shù)課程具有很強(qiáng)的應(yīng)用性和實(shí)踐性，而實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際和學(xué)生動(dòng)手能力的重要手段，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的好壞對(duì)學(xué)生電工電子理論知識(shí)掌握以及對(duì)后續(xù)課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生直接影響，因此，電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個(gè)課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中非常重要。實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革主要從以下方面進(jìn)行。

2.2.1 整合機(jī)房與實(shí)驗(yàn)室資源，提高實(shí)驗(yàn)效率

Multisim仿真軟件具有強(qiáng)大的分析功能和逼真的虛擬仿真平臺(tái)，具有輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用。每學(xué)期雖然開(kāi)設(shè)了16學(xué)時(shí)的仿真教學(xué)和8～12學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，但由于仿真教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)在時(shí)間和空間上沒(méi)有真正融合，很難達(dá)到相輔相成、相互促進(jìn)的效果。因此需要將機(jī)房設(shè)備與實(shí)驗(yàn)室資源進(jìn)一步整合，每個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上安裝1臺(tái)仿真用計(jì)算機(jī)，將仿真課與實(shí)驗(yàn)課合二為一，每次在做實(shí)物實(shí)驗(yàn)之前先在仿真平臺(tái)上搭建電路，利用虛擬儀器進(jìn)行仿真，真正起到預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和調(diào)試的作用，經(jīng)過(guò)仿真后再進(jìn)行實(shí)際動(dòng)手操作，可以提高實(shí)驗(yàn)效率，利用軟件還可進(jìn)行故障分析，減少實(shí)驗(yàn)器材的損耗，將軟件仿真與硬件實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，既克服了純粹仿真的盲目性和非真實(shí)性缺陷，又彌補(bǔ)了由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的局限導(dǎo)致有些結(jié)果無(wú)法分析的不足，而且可以保證在總的實(shí)踐學(xué)時(shí)不變的情況下開(kāi)設(shè)更多的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選取應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱要求，本著驗(yàn)證、設(shè)計(jì)和綜合創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的原則，根據(jù)各專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)和理論教學(xué)情況進(jìn)行教學(xué)。適當(dāng)增加設(shè)計(jì)和綜合創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)所占的比重。其中驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)旨在要求學(xué)生了解和熟悉電路的基本特點(diǎn)和規(guī)律，通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生掌握基本的實(shí)驗(yàn)技能和儀器的使用方法，培養(yǎng)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和獨(dú)立思考的能力[3]，達(dá)到課堂理論與實(shí)踐相結(jié)合的目的，為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和綜合創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)打下良好的基礎(chǔ)。

在驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)和教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，設(shè)置設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。例如，在學(xué)生掌握基本的模數(shù)電路理論和芯片的測(cè)試方法后，讓學(xué)生設(shè)計(jì)一些有趣的或生活中常用的小電路，例如設(shè)計(jì)水位報(bào)警器、交通燈控制器、數(shù)字日歷、彩燈控制等，教師提供必要的元器件芯片，提出實(shí)驗(yàn)最后應(yīng)實(shí)現(xiàn)的效果，由學(xué)生自己動(dòng)手進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)試，學(xué)生在完成了指定的設(shè)計(jì)任務(wù)后，再鼓勵(lì)他們繼續(xù)改進(jìn)，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力。

在以上兩類(lèi)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，卓越班、創(chuàng)新班及機(jī)械、過(guò)控等多學(xué)時(shí)專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)發(fā)綜合創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。綜合創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的規(guī)模較大，可與大創(chuàng)項(xiàng)目或競(jìng)賽項(xiàng)目相結(jié)合，對(duì)于本科生來(lái)說(shuō)具有一定的挑戰(zhàn)性，用到的知識(shí)點(diǎn)多，需要查閱大量書(shū)籍和資料，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生采用不同的方式實(shí)現(xiàn)，注重培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力。學(xué)生應(yīng)先確定設(shè)計(jì)思路，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真調(diào)試修改，仿真可行后再按照仿真電路搭建實(shí)際電路進(jìn)行調(diào)試，可能需要花較多時(shí)間，所以采用開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。綜合創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)有利于提高學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力，使學(xué)生受到更為實(shí)際、全面的科學(xué)研究訓(xùn)練[4]。

2.2.3 實(shí)踐考核方式改革

機(jī)房設(shè)備與實(shí)驗(yàn)室資源整合后，采取將仿真與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的實(shí)踐考核方式，嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)管理和考核制度，實(shí)踐成績(jī)占總成績(jī)的40%，提高了學(xué)生對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的重視程度。對(duì)學(xué)生每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的仿真和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)都要進(jìn)行考核，提高設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)所占的分值，側(cè)重學(xué)生的創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力考核，有效避免了高分低能現(xiàn)象，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和工程實(shí)踐能力。

由于師資力量和實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)有限，上述電工電子技術(shù)教學(xué)改革先在創(chuàng)新班進(jìn)行了試點(diǎn)，并指導(dǎo)創(chuàng)新班學(xué)生參與多項(xiàng)大創(chuàng)項(xiàng)目，取得了良好的成績(jī)，之后將在總結(jié)和改進(jìn)的同時(shí)進(jìn)一步推廣。

3 結(jié)語(yǔ)

電工電子技術(shù)課程是我校的省級(jí)精品課程，雖然我校電工基礎(chǔ)部一直致力于課程改革與建設(shè)并取得了一定成效，但改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)，必須與時(shí)俱進(jìn)，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，才能培養(yǎng)出更多具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。