電工學(xué)“十一五”規(guī)劃教材建設(shè)幾點(diǎn)考慮

史儀凱，袁小慶，向 平，盧健康

（西北工業(yè)大學(xué) 機(jī)電學(xué)院，陜西 西安 710072）

0 前言

電工學(xué)教材是教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的知識(shí)載體，其作用是將電工電子技術(shù)領(lǐng)域的基本理論、基本知識(shí)和基本技能傳遞給學(xué)生，培養(yǎng)符合創(chuàng)新型國(guó)家所需要的高素質(zhì)人才。因此，在高等學(xué)校質(zhì)量工程建設(shè)中電工學(xué)教材建設(shè)也是重點(diǎn)內(nèi)容之一［1－3］。多年來(lái)，電工學(xué)教材建設(shè)取得了可喜的成績(jī)，但根據(jù)課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革的要求還有較大的距離。目前，電工學(xué)教材存在的問(wèn)題主要有：成熟和傳統(tǒng)內(nèi)容較多，反映新技術(shù)、新器件等科技發(fā)展的內(nèi)容較少；很少涉及現(xiàn)代信息、通訊、非電量檢測(cè)和控制等方面新內(nèi)容；教材中電工與電子部分前后相互交叉，內(nèi)容結(jié)構(gòu)不連貫，體系上長(zhǎng)期存在著嚴(yán)重的不合理；內(nèi)容安排比較零散，學(xué)生很難形成系統(tǒng)概念，學(xué)生學(xué)過(guò)的內(nèi)容不了解在工程實(shí)踐中怎么用和用到何處。

2004年來(lái)，我們先后嘗試對(duì)電工學(xué)教材進(jìn)行較大力度改革。按照教學(xué)基本要求，在整合教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，主編出版了《電工技術(shù)（電工學(xué)Ⅰ）》、《電子技術(shù)（電工學(xué)Ⅱ）》、《電工電子應(yīng)用技術(shù)（電工Ⅲ）》。經(jīng)過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐取得了較好的教學(xué)效果，作為國(guó)家級(jí)精品課程的主干教材，2007年被評(píng)為陜西省優(yōu)秀教材二等獎(jiǎng)。在此基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)修訂和完善主持完成了“電工學(xué)（第二版）立體化教材”（“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材）編寫工作，其中《電工電子應(yīng)用技術(shù)（電工學(xué)Ⅲ）》2009年被評(píng)為國(guó)家級(jí)精品教材。

本文結(jié)合電工學(xué)“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材編寫的完成，從編寫指導(dǎo)思想、內(nèi)容體系優(yōu)化、結(jié)構(gòu)整合設(shè)計(jì)和教學(xué)過(guò)程使用等方面談幾點(diǎn)體會(huì)，以供參考。

1 教材編寫指導(dǎo)思想

電工學(xué)課程是高等學(xué)校本科非電類專業(yè)一門實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課程。隨著現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，電工電子技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，而在其他學(xué)科領(lǐng)域的滲透和應(yīng)用，又迅速促進(jìn)電工電子技術(shù)的發(fā)展。因此，電工電子技術(shù)在我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)中越來(lái)越重要的作用。課程的作用與任務(wù)是：使學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，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，了解電工電子技術(shù)應(yīng)用和我國(guó)電工電子事業(yè)發(fā)展的概況，為今后學(xué)習(xí)和從事與本專業(yè)有關(guān)的工作打下一定的基礎(chǔ)。根據(jù)教育教學(xué)改革和發(fā)展新趨勢(shì)，高等學(xué)校的專業(yè)教育正在向工程基礎(chǔ)教育轉(zhuǎn)變，電工學(xué)課程體系被賦予了新的內(nèi)涵，要求教材內(nèi)容和體系結(jié)構(gòu)應(yīng)適應(yīng)創(chuàng)新和實(shí)用型人才培養(yǎng)的新模式。

新修訂的電工學(xué)“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，主要遵循以下原則：加強(qiáng)基礎(chǔ)性，合理把握教材各部分的基礎(chǔ)內(nèi)容，敘述上簡(jiǎn)明扼要，為學(xué)生后續(xù)課程學(xué)習(xí)和畢業(yè)后從事科技工作奠定基礎(chǔ)；注重應(yīng)用性，電工學(xué)課程的所有教學(xué)內(nèi)容關(guān)鍵之處則在于強(qiáng)調(diào)“應(yīng)用”，教材內(nèi)容的安排上力求與工程實(shí)踐緊密結(jié)合，通過(guò)教學(xué)使學(xué)生形成系統(tǒng)概念，并使掌握所學(xué)知識(shí)在工程實(shí)踐中得以應(yīng)用，提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力；具有先進(jìn)性，教材要盡可能反映科技最新成果，尤其是當(dāng)前電工電子發(fā)展新技術(shù)、新理論、新產(chǎn)品，內(nèi)容闡述上要體現(xiàn)一個(gè)“新”字。

2 教材體系結(jié)構(gòu)改革

根據(jù)電工學(xué)課程的作用和任務(wù)，1985年經(jīng)教育部同意將電工學(xué)課程分為電工技術(shù)、電子技術(shù)兩門課程，并先后制定了兩門課程的教學(xué)基本要求，相繼出版了《電工技術(shù)》和《電子技術(shù)》兩種教材。經(jīng)過(guò)多年的“面向21世紀(jì)電工電子課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革”項(xiàng)目的研究，以及“質(zhì)量工程”各種教育教學(xué)項(xiàng)目的研究，電工學(xué)課程的教材改革并沒(méi)有取得大的進(jìn)展。因而，使得課程教學(xué)中存在的諸多問(wèn)題沒(méi)有從跟不上得到很好的解決。根據(jù)作者多年從事課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革的實(shí)踐［4］，以及長(zhǎng)期從事電工學(xué)課程教學(xué)的實(shí)踐體會(huì)，我們對(duì)電工學(xué)教材的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較大幅度的改革，將電工學(xué)教材由兩教材分為《電工技術(shù)（電工學(xué)Ⅰ）》、《電子技術(shù)（電工學(xué)Ⅱ）》和《電工電子應(yīng)用技術(shù)（電工學(xué)Ⅲ）》三種教材，2005年1月由科學(xué)出版社出版［5－7］。

《電工技術(shù)（電工學(xué)Ⅰ）》的主要內(nèi)容有：電路的基本概念與基本定律；電路的分析方法；電路的暫態(tài)分析；單相正弦交流電路；三相正弦交流電路；非正弦周期電流電路；磁路與變壓器和安全用電等。

《電子技術(shù)（電工學(xué)Ⅱ）》的主要內(nèi)容有：半導(dǎo)體二極管與整流電路；三極管與基本放大電路；集成運(yùn)算放大器與反饋；集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用；正弦波振蕩電路；門電路與組合邏輯電路；觸發(fā)器與時(shí)序邏輯電路；半導(dǎo)體存儲(chǔ)器與可編程邏輯器件、模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換等。

《電工電子應(yīng)用技術(shù)（電工學(xué)Ⅲ）》的主要內(nèi)容有：交流電動(dòng)機(jī)；直流電動(dòng)機(jī)；控制電動(dòng)機(jī)；電氣自動(dòng)控制技術(shù)；可編程序控制器原理與應(yīng)用；電力電子技術(shù)基礎(chǔ)；電氣電測(cè)技術(shù)；信號(hào)處理與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、EDA和現(xiàn)代通信技術(shù)等。

通過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐證明：新版電工學(xué)教材便于組織教學(xué)，有效地緩解了電工學(xué)難教難學(xué)的矛盾。例如，電工測(cè)量中的信號(hào)發(fā)生器和各種數(shù)字表，尤其是非電量檢測(cè)各種傳感器的測(cè)量電路和補(bǔ)償電路，不僅含有大量的電子元器件，還含有晶體管放大電路和集成電路等；電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)和變頻調(diào)速內(nèi)容，既涉及到大功率半導(dǎo)體器件，還涉及到逆變器和脈寬調(diào)制等；可編程序控制器除采用可編程序的存貯器外，還有進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)等。這些內(nèi)容安排在學(xué)生學(xué)完電子技術(shù)內(nèi)容后介紹，既便于教學(xué)教師組織課程教學(xué)，又使之更加符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，便于學(xué)生自學(xué)。加強(qiáng)了課程教學(xué)內(nèi)容的應(yīng)用性，有利于學(xué)生系統(tǒng)概念的形成和工程實(shí)踐能力培養(yǎng)。例如，在學(xué)完電工技術(shù)和電子技術(shù)等內(nèi)容后，接著介紹電動(dòng)機(jī)、控制（包括軟啟動(dòng)、繼電接觸器控制、PLC控制、變頻調(diào)速、脈寬調(diào)制）等內(nèi)容，既可使相關(guān)教學(xué)內(nèi)容很好地銜接與配合，又可使學(xué)生從電動(dòng)機(jī)到控制逐漸形成系統(tǒng)概念，有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐與創(chuàng)新意識(shí)。

3 教材內(nèi)容處理幾點(diǎn)考慮

根據(jù)電工學(xué)課程的主要作用、任務(wù)和育部頒發(fā)的電工學(xué)課程教學(xué)基本要求，新版電工學(xué)教材修訂中在不失教材的系統(tǒng)性的前提下，強(qiáng)調(diào)突出教材的基礎(chǔ)性、應(yīng)用性和先進(jìn)性。

（1）精簡(jiǎn)重點(diǎn)內(nèi)容，加強(qiáng)基礎(chǔ)性。電工學(xué)教材中的電路、磁路、模擬電路、數(shù)字電路等基本電路分析方法是電工技術(shù)與電子技術(shù)的理論基礎(chǔ)，也是對(duì)學(xué)生在校學(xué)習(xí)和今后從事工作都將起著十分重要的作用。因此，新版電工學(xué)教材在遵循課程教學(xué)基本要求的前提下，保證這些基本理論、基本方法和基本技能訓(xùn)練的傳統(tǒng)內(nèi)容，除在內(nèi)容篇幅的安排上要有足夠保證的同時(shí)，既不降低要求和保障知識(shí)的連貫性，又要適當(dāng)取舍，突出重點(diǎn)內(nèi)容，在闡述上賦予新的方法，力求貫徹少而精的原則。例如，電路的暫態(tài)過(guò)程內(nèi)容中先介紹RC電路的零輸入和零狀態(tài)響應(yīng)，再介紹“三要素”分析方法，并用此方法介紹RL電路的響應(yīng)。又如，將直流穩(wěn)壓電源電路安排在二極管后介紹等。諸如此類的教材內(nèi)容安排，既可使學(xué)生在熟練掌握基礎(chǔ)理論，又節(jié)省了教學(xué)時(shí)數(shù)和提高了課堂教學(xué)效率。

（2）適應(yīng)課程要求，注重應(yīng)用性。電工學(xué)課程主要任務(wù)是向?qū)W生介紹電磁現(xiàn)象和規(guī)律在工程技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用，也是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課。因此，教材內(nèi)容的安排、銜接和取舍要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，要盡可能與工程實(shí)踐相結(jié)合，既可培養(yǎng)學(xué)生的基本技能，也可培養(yǎng)學(xué)生在工程實(shí)踐中實(shí)際應(yīng)用技能。如果將電工測(cè)量、電動(dòng)機(jī)及其控制安排在《電工技術(shù)》中介紹，使得不少的電子技術(shù)產(chǎn)品不能涉及；如果孤立的放在《電子技術(shù)》中介紹，使得教材既不連貫又不系統(tǒng)。新版電工學(xué)教材將測(cè)量、電動(dòng)機(jī)及其控制統(tǒng)一安排在《電工電子應(yīng)用技術(shù)》中介紹，比較好的解決了上述矛盾。為適應(yīng)新技術(shù)、新器件等不斷出現(xiàn)，將測(cè)量?jī)?nèi)容分電量和非電量測(cè)量。為加強(qiáng)理論與工程實(shí)踐的相互聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和科技創(chuàng)新思維能力，在非電量電測(cè)內(nèi)容中，除介紹幾種傳感器的組成原理，還通過(guò)具體的測(cè)量對(duì)象，給出該傳感器的信號(hào)處理電路，以及在工程中應(yīng)用舉例。

（3）結(jié)合科技發(fā)展，反映先進(jìn)性。電工學(xué)教材要適當(dāng)反映電工電子技術(shù)發(fā)展的新成果，則應(yīng)對(duì)教材進(jìn)行內(nèi)容優(yōu)化和體系結(jié)構(gòu)整合。根據(jù)電工學(xué)教材內(nèi)容與工程實(shí)踐密切結(jié)合的特點(diǎn)，新版教材控制了傳統(tǒng)內(nèi)容的闡述篇幅，適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)展了部分反映科技新成果的內(nèi)容。如“磁路與變壓器”一章中簡(jiǎn)要介紹了“R鐵心變壓器”；集成電路（門電路與觸發(fā)器）在機(jī)電一體化產(chǎn)品中應(yīng)用；在“控制電動(dòng)機(jī)”章節(jié)中簡(jiǎn)要介紹了廣泛應(yīng)用的“超聲波電動(dòng)機(jī)”；適當(dāng)擴(kuò)充了電力電子器件（如IGBT、MOSFET等）與PWM調(diào)速系統(tǒng)，變頻與逆變電路；常用幾種傳感器與電測(cè)電路等。除此之外，還在《電工電子應(yīng)用技術(shù)（電工學(xué)Ⅲ）》中用專門章節(jié)簡(jiǎn)要介紹了“信號(hào)處理與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”、“現(xiàn)代通信技術(shù)”和“電工電子EDA仿真技術(shù)”。盡管擴(kuò)展的新內(nèi)容篇幅較小，卻有效地彌補(bǔ)了電工學(xué)教材內(nèi)容在信息、控制、通信等方面的嚴(yán)重不足。這些新擴(kuò)展的內(nèi)容不僅可幫助學(xué)生了解當(dāng)前科技發(fā)展水平，拓寬知識(shí)面，又可增加學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容學(xué)習(xí)的積極性和興趣，為電工學(xué)課程教學(xué)目的和任務(wù)的實(shí)現(xiàn)起到事半功倍的效果［8］。

4 教材使用建議

根據(jù)電工學(xué)課程分140學(xué)時(shí)和80學(xué)時(shí)兩種學(xué)時(shí)（均含實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)）特點(diǎn)，我們?cè)诙鄬W(xué)時(shí)課程教學(xué)中使用《電工技術(shù)（電工學(xué)Ⅰ）》、《電子技術(shù)（電工學(xué)Ⅱ）》和《電工電子應(yīng)用技術(shù)（電工學(xué)Ⅲ）》三種教材；少學(xué)時(shí)課程教學(xué)中使用《電工電子技術(shù)》教材（“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃）。

電工學(xué)課程的多學(xué)時(shí)教學(xué)任務(wù)安排在兩個(gè)學(xué)期完成。第一學(xué)期完成《電工技術(shù)（電工學(xué)Ⅰ）》和《電子技術(shù)（電工學(xué)Ⅱ）》中的“模擬電子技術(shù)”部分；第二學(xué)期完成《電子技術(shù)（電工學(xué)Ⅱ）》中的“數(shù)字電子技術(shù)”和《電工電子應(yīng)用技術(shù)（電工學(xué)Ⅲ）》部分。

為配合四種“十一五”規(guī)劃教材的教學(xué)，研制和出版了相應(yīng)的多媒體電子教案和網(wǎng)絡(luò)課程，將部分網(wǎng)絡(luò)課程、多媒體教案、視頻、動(dòng)畫和圖片掛在電工學(xué)課程網(wǎng)站，以供教師和學(xué)生使用。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著面向21世紀(jì)課程體系、教學(xué)內(nèi)容改革和“質(zhì)量工程”的深入開展，新的教育思想、新的教學(xué)理念、新的教學(xué)方法、新的教學(xué)手段不斷涌現(xiàn)。電工學(xué)課程深層次教學(xué)改革為我們提出了更高要求，教學(xué)改革任務(wù)仍很艱巨。

通過(guò)“十一五”規(guī)劃“電工學(xué)（第二版）立體化”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材的建設(shè)，完成了《電工技術(shù)（電工學(xué)Ⅰ）》、《電子技術(shù)（電工學(xué)Ⅱ）》和《電工電子應(yīng)用技術(shù)（電工學(xué)Ⅲ）》多學(xué)時(shí)文字教材的修訂，新編出版了《電工電子技術(shù)》少學(xué)時(shí)文字教材，以及與文字教材配套的電子教案和網(wǎng)絡(luò)課程。這些教材在電工學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量的提高、國(guó)家精品課程和教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)中發(fā)揮了應(yīng)有的作用。但難免存在許多不足之處，我們懇請(qǐng)使用該教材教師和學(xué)生提寶貴意見。

［1］周遠(yuǎn)清.精品課程教材建設(shè)是教學(xué)改革和教學(xué)創(chuàng)新的重大舉措［J］.北京：中國(guó)高教研究，2003（1）

［2］杜世強(qiáng).淺談高師校立體化教材建設(shè)［J］.吉林：吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（5）

［3］范印哲.大學(xué)教材設(shè)計(jì)研究［J］.南京：電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2003（1）

［4］史儀凱等.抓好課程體系改革，提高本科教學(xué)質(zhì)量［J］.南京：電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2002（4）

［5］金春英.國(guó)外教材的特點(diǎn)及我國(guó)電工學(xué)教材的改革［J］.北京：教學(xué)與教材研究，1998（5）

［6］Allan R.Hambley.Electrical Engineering：Principles﹠ Application，（Third Edition）.Pearson Education［M］，2005

［7］Giorgio Rizzoni.Principles and Application of Electrical Engineering，（Fourth Edition）.The McGraw－Hill Companies［M］.2003

［8］史儀凱等.構(gòu)建培養(yǎng)創(chuàng)新人才教學(xué)新體系探索與實(shí)踐［J］.西安：西北工大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2008（1）