電工學課程教學改革的研究與實踐

成開友

（江蘇鹽城工學院 電氣工程學院，江蘇 鹽城 224051）

0 引言

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，要求各行各業(yè)的技術(shù)人員掌握越來越多的電工電子知識和技能。高等學校非電專業(yè)理工科學生獲取電工電子知識主要通過電工學課程教學（包括實驗）來完成的。電工電子技術(shù)不斷發(fā)展，新技術(shù)層出不窮，電工學課程的教學內(nèi)容也不斷擴充，非電類電工學教學學時在相應減少（我校從1995年的144學時，逐年減少到目前的56或72學時），面對學時減少和內(nèi)容膨脹，必須改革教學模式與手段。電工學是一門實踐性很強的學科，許多知識必須通過實驗手段才能正確建立，因此，實驗教學環(huán)節(jié)在電工學教學中至關(guān)重要，教學改革中必須特別注重實驗教學環(huán)節(jié)的改革。電工學教學面向眾多專業(yè)，2000年前我校參加學習的本科生每年只有500多人，擴招以后，增加到1400多人，對電工學教學進行改革，受益學生面非常廣。多年來我校電工學課程在重點課程建設的總體框架下，從課程體系、教學內(nèi)容、教學手段、實驗教學環(huán)節(jié)、網(wǎng)絡教學環(huán)境建設等方面全面實施教學改革，教學改革得到學校多個教學研究項目的支持。

1 電工學模塊化課程體系建設

非電類電工學課程所涵蓋的專業(yè)很多，各專業(yè)對課程的要求存在差異，這對課程的教學帶來困難。為了解決這些問題，我們首先與開課院系溝通，研究專業(yè)培養(yǎng)目標對本課程的需求，將教學內(nèi)容的調(diào)整納入到整個課程體系的改革中，根據(jù)對國內(nèi)外有關(guān)教育及科技發(fā)展的研究，確定了電工學課程模塊化的體系結(jié)構(gòu)。按照學科內(nèi)容屬性將電工學課程分為5個基本知識模塊（電路基礎(chǔ)、電機及電氣控制、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電工新技術(shù)），針對專業(yè)培養(yǎng)需要，構(gòu)造電工學課程模塊化教學內(nèi)容，按知識模塊統(tǒng)一教學要求和教學內(nèi)容，統(tǒng)一考核。在課程模塊化設置的基礎(chǔ)上，2003年制定了電工學系列課程的教學大綱；在執(zhí)行大綱的過程中，不斷收集學生、院系的反饋意見，2005、2008年兩次集中完善修訂了教學大綱，實驗大綱和考試大綱。

2 將EDA技術(shù)引入電工學教學中

電工學是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它有基礎(chǔ)課的理論要求，也有專業(yè)課的技能要求。課程有些內(nèi)容比較抽象難以理解，教師用語言不易描述，某些規(guī)律學習者難以捕捉，同時有許多電工學的概念需要通過實驗驗證來加以闡述，例如，在講解電路的過渡過程時，雖然在理論上說明了過渡過程的產(chǎn)生和電路暫態(tài)響應，但是，實際電路中響應是否和理論分析符合，需要通過實驗來加以驗證。我們利用EDA技術(shù)，選擇形象直觀的Electronics Workbench和Pspice軟件，將EDA方法引入電工學教學中。理論教學中，課堂講解內(nèi)容涉及需要實驗演示電路時，調(diào)用事先建立EDA電路文件進行現(xiàn)場演示，提高講課效率。實驗教學中引入EDA技術(shù)解決了兩個方面的問題。一是對實驗信號存在時間過短，用常規(guī)儀器往往很難觀察得到，借助EDA技術(shù)，可以方便觀察。二是在電工學實驗中，往往需要對實驗電路進行不斷的調(diào)整，甚至要改變電路形式才能達到設計指標要求，如果每次調(diào)整都要重新制作電路，不僅設備條件不允許，而且對實驗器材的消耗也必將大量增加。將EDA技術(shù)引入實驗教學，根據(jù)教學內(nèi)容的需要，將實驗任務布置給學生，讓學生先進行理論設計，然后按照設計要求進行計算機仿真設計，完成仿真設計后，按照仿真電路裝配實際電路進行調(diào)試。

自2003年EDA技術(shù)引入電工學教學中后，明顯改善了教學質(zhì)量。在理論教學中，計算機仿真的應用使理論分析得以驗證；在實驗教學中，學生通過仿真實驗，學習了電子設計自動化的方法，為其今后設計電路奠定了良好的基礎(chǔ)，對培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)起到了積極的促進作用。

3 電工學開放式實驗教學改革

實驗教學是理論教學的補充和延續(xù)，與理論教學相輔相成，傳統(tǒng)實驗教學大多結(jié)合理論課程開設實驗，實驗室只是在教學計劃規(guī)定的實驗時間段內(nèi)才開放。實驗方式大多由老師先講，學生按照老師的要求或者按照實驗指導書上的實驗步驟，按部就班，完成實驗操作，對實驗的設計思路、方案的擬定很少考慮，學生只是被動的接受教育，而開放式實驗教學是一種現(xiàn)代化教學方式，實驗室在時間和空間上雙重開放。將實驗時間交給學生，讓他們自行安排，變實驗由“叫我做”為“我要做”，學生成為教學中的主人。

在時間的安排上由原來的‘剛性’變?yōu)椤嵝浴鹘y(tǒng)實驗課一般由教師統(tǒng)一以班級為單位、實驗時間規(guī)定為兩小時。一到下課時間，不管實驗完成與否，學生都得離開實驗室，而下次上課老師又布置新的實驗內(nèi)容。這樣對于一些動手能力不強、基礎(chǔ)較差的學生，兩小時下來糊里糊涂，有的只知其然，而不知其所以然，有的根本來不及做，更不能對實驗結(jié)果進行正確分析和討論。這樣惡性循環(huán)，導致有的同學灰心喪氣，對實驗失去信心，極不利于調(diào)動學生的積極性和對實驗的興趣，難以啟迪學生的創(chuàng)新思維和激發(fā)其研究探索的精神。實行開放式教學后，實驗次數(shù)、實驗時間、實驗內(nèi)容都具有彈性。剛開始對儀器不熟悉，基本的實驗技能還不過硬，難度較大，可以多花些時間，反復實驗、驗證。在實驗的安排上，學生可以通過預約選課，自行選擇實驗時間，增加了單位時間內(nèi)設備的利用率，也使得高校擴大招生規(guī)模后所產(chǎn)生的教學資源與學生數(shù)額之間的矛盾得到緩解。開放實驗給予學生更自由的空間和更多的自主性。

實驗過程由“被動驗證”向主動“設計研究”型轉(zhuǎn)變。充分利用校園網(wǎng)和多媒體技術(shù)等現(xiàn)代教育手段，改變傳統(tǒng)的由老師講授指導為主的教學模式。實施開放式教學后，學生必須自行設計實驗電路、擬訂實驗方案步驟，自行準備實驗器材，獨立完成實驗操作。這樣學生在實驗前就必須預習、查閱相關(guān)資料，精心準備，實驗做起來也就心中有數(shù)，使學生養(yǎng)成良好的學習習慣。為了方便學生預習，我們把教學要求、實驗內(nèi)容、儀器儀表的使用方法、特殊故障處理等等教學材料編制成網(wǎng)絡教學軟件，掛在網(wǎng)上，便于學生隨時查閱。教師不再像從前那樣“抱著學生走”，學生在實驗中的角色和地位由“被動”變?yōu)椤爸鲃印?。他們不僅是實驗的主體，更是實驗過程的主導者；教師只起指導作用及提供技術(shù)服務。

實驗室中每張實驗臺都配備了一臺用于電路仿真設計的計算機，學生在實驗過程中可以及時根據(jù)實驗測試情況調(diào)整電路參數(shù)，把EDA和實際電路調(diào)試有機結(jié)合起來，既克服了純仿真的非真實性缺陷，又能利用計算機輔助設計指導實際電路調(diào)試，加快實驗進程。

開放實驗教學模式迫使學生開動腦筋，運用所學知識分析問題和解決問題，增強了學生理論聯(lián)系實際、獨立工作能力，有利于學生開闊眼界，活躍思維，鍛煉提高實踐技能。學生扔掉了拐杖，學會自己走路，充分發(fā)揮了現(xiàn)代教育技術(shù)的優(yōu)勢。

實踐證明，開放式實驗教學豐富了教與學的內(nèi)涵，成為理論聯(lián)系實際的重要教學環(huán)節(jié)，激發(fā)了學生發(fā)明創(chuàng)造和技術(shù)革新的積極性，培養(yǎng)了學生的動手能力，提高了學生的創(chuàng)新思維能力和科研能力，促進了學生綜合素質(zhì)的發(fā)展。

4 電工學教學手段改革

電工學是非電專業(yè)學生真正“進入”工科領(lǐng)域的第一門課程，是聯(lián)系公共基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程的一個重要橋梁，課程中一些比較抽象難以理解，教師用傳統(tǒng)的教學手段很難講解清楚內(nèi)容，在教學中，我們采用多媒體的強大功能，使得抽象的或難以進行教學操作的內(nèi)容能形象直觀生動地展現(xiàn)，實現(xiàn)教學由難化易，由繁化簡，激發(fā)學生學習興趣。

將EDA技術(shù)穿插在理論課教學過程中，利用計算機仿真技術(shù)，把電工學的理論概念通過計算機仿真實驗加以驗證是我們理論教學手段改革比較成功的嘗試，在教學過程中得到學生的一致贊許。

考試改革應與教學內(nèi)容、教學方法改革相適應。目前，電工學理論考核實現(xiàn)了真正意義的教考分離，根據(jù)電工學課程不同模塊建立相應的試卷庫存放在教務處，考試時由教務處隨意抽取，考試結(jié)束后試卷實行流水批閱。實驗考核引入多媒體技術(shù)，利用計算機仿真功能出一些設計型考題，考查學生對本學科知識的綜合掌握能力，避免了死記硬背，全班雷同的弊端。這樣，既調(diào)動了教師的教學積極性，又激發(fā)了學生學習的主觀能動性，取得了較好的教學效果。

5 電工學網(wǎng)絡化建設

隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，為開展全天候教學提供了平臺，基于網(wǎng)絡環(huán)境，研制網(wǎng)絡教學資源，探索和研究網(wǎng)絡教學模式，進行電工學網(wǎng)絡課程的建設，是未來教學改革的主要方向之一。2003年起，我們對電工學課程的資源、課件、實踐環(huán)節(jié)等方面開展了全面的“網(wǎng)絡化”建設，力求能滿足“網(wǎng)絡”教育的需求，促進精品課程建設。具體內(nèi)容包括：① 根據(jù)課程的教學要求，深入研究 “網(wǎng)絡”教學的性質(zhì)、特點和方法，自主開發(fā)了優(yōu)秀的多媒體網(wǎng)絡教學課件。② 開發(fā)了基于網(wǎng)絡環(huán)境的實驗教學軟件，很好地滿足了建立開放式實驗模式、加強動手能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的需求。③多方收集并積極制作了相關(guān)網(wǎng)絡教學資源，初步建立起電工學課程資源庫。

［1］張亞軍等.電工電子實驗教學改革的探索與實踐［G］.實驗室會議論文集.成都：電子科技大學出版社，2006

［2］孫連榮.高校實驗教學模式的研究與探索［J］.實驗研究與探索，2003，3：4－6