工程教育背景下“電工學”的教學改革與實踐

黃琦蘭，秦偉剛，沙 琳，馬 欣

(天津工業(yè)大學電氣工程與自動化學院，天津 300387)

“電工學”是高等院校工科非電類專業(yè)必修的一門技術基礎課程，在工科教學體系中占有十分重要的位置。該課程涉及內(nèi)容多，信息量大，知識面廣，新技術不斷增加且具有很強的實踐性。隨著大學教育由精英教育向大眾教育的轉(zhuǎn)變，學時的壓縮，對課程進行教學改革勢在必行。近年來國內(nèi)用人單位更注重在實踐動手和綜合應用能力方面具有較強能力的大學畢業(yè)生。因此，如何提高學生的動手能力和創(chuàng)新能力顯得尤為重要。我?！半姽W”課程組在完成市精品課建設的基礎上，對課程實驗教學進行了一些有益的改革探索與實踐，并取得了較好的效果。

1 設置合理的實驗教學體系

針對“電工學”課程涉及面廣，內(nèi)容更新快，建立合理的教學體系，即基礎實驗、提高型實驗和研究創(chuàng)新型實驗三階段臺階式實驗教學體系。根據(jù)“精講多練，啟發(fā)引導，留有余地，注重創(chuàng)新”的原則編排實驗教學內(nèi)容。加強實驗的靈活主動性，讓學生自主地學習實驗內(nèi)容，使學生從常用電工、電子儀器的使用方法和電路的測試方法學起，循序漸進，通過綜合應用到綜合系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)，經(jīng)歷完整的訓練過程，培養(yǎng)了學生實踐能力、綜合應用能力、系統(tǒng)集成能力和創(chuàng)新意識，為進一步發(fā)展打下基礎。

2 實驗教學內(nèi)容改革

2.1 引入實驗與理論一體化模式實驗教學方法

采用實驗教學與理論教學的一體化的教學方式，對《電工學》上冊(電工技術)中交流電動機及繼電接觸器控制這兩章進行改革。以前這兩章內(nèi)容授課都是講完理論再去實驗和設計，學生在課堂上聽課不僅枯燥，而且費時間;雖然采用多媒體課件，見不到實物，學生還是感到抽象，有時還出現(xiàn)概念上的錯誤。比如，常用控制電器中的交流接觸器，其主觸點、輔助觸點和線圈在電路中常畫在不同的位置，有的學生常常把他們看作幾個電器元件，以至于在設計電路使用一個接觸器的線圈，而拿其它接觸器的觸點作為該接觸器的觸點使用，最后電機無法控制。我們針對這些情況，進行理論教學與實驗教學的一體化試點(授課均為二合一的班級)。具體實施辦法是:把理論教學安排在實驗室進行，通過多媒體，實現(xiàn)理論和動手操作相結合的教學方式。

在實際教學過程中，注意充分發(fā)揮學生的主觀能動性和動手能力，在實驗內(nèi)容的選取上注意與工程實踐相結合，實行基本操作技能、基礎實驗和綜合實驗三階段臺階式教學方式。教學目的層次分明，循序漸進，使學生從電動機結構和銘牌數(shù)據(jù)的認識、常用低壓控制電器的認識和使用方法學起。通過對接觸器的單個基礎操作，電動機的直接起動、點動、正反轉(zhuǎn)控制，到兩臺電動機的順序控制、時間控制以及小車的自動往還控制的設計和實現(xiàn)等綜合應用，經(jīng)歷完整的自主學習的訓練過程。

通過對理論與實驗一體化教學模式的嘗試，學生可以在實驗室看到各種電器元件的實物，很直觀。通過邊聽邊看并動手操作的形式，豐富了課堂內(nèi)容。尤其是以前在教室講授不好理解內(nèi)容，變得易于接受和理解，也加快了實驗的速度。

2.2 增加設計性實驗考核環(huán)節(jié)

為了培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，增加學生的實驗動手設計操作機會，我們還對學生進行設計性實驗考核(針對繼電接觸器控制相關內(nèi)容)，采取一人一組，定時獨立完成。為達到實驗目的和效果，真實反映每個學生的動手能力。實驗考試中我們也擯棄原來的所有學生都考同一道題的方案，采取選擇難度相當，靈活多變的多個題目，讓學生進行抽簽選擇的模式。學生在規(guī)定的時間內(nèi)，對自己抽到的題目進行理論電路的設計，然后現(xiàn)場接線實際操作，完成題目設計要求。由教師驗收核對后進行記錄，學生上交他們的設計的電路，最后教師給出綜合成績。考慮到學生能力不同的層次，鼓勵和激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，充分發(fā)揮他們的主動性和積極性，教師還準備了幾個附加題供學生自由選者。

通過增加繼電接觸控制實驗考試教學改革，我們發(fā)現(xiàn)這不僅激發(fā)了學生的濃厚興趣和普遍重視，使得學生對平時實驗更為重視和自覺，不會出現(xiàn)以往相互抄數(shù)據(jù)蒙混過關的現(xiàn)象;從整個實施過程我們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學生積極主動，態(tài)度認真。更加自覺、主動的呆在實驗室查電路，接線路，專心實驗，不象以前對付對付就離開。

2.3 合理配置綜合性實驗

為增加學生學習主動性和參與性，在電子技術實驗中，設置了“四人搶答器“電路的綜合實驗項目。搶答器的電路主要有組合邏輯電路、時序控制電路、晶體管放大電路及外圍電路組成。整個實驗中，學生從分析電路功能開始，到查閱相關資料，最后搭建電路進行調(diào)試。涉及到所學電工學中的知識點有:直流(電路的基本定理定律);二極管、三極管的管腳判斷及性能分析;單管放大電路知識;數(shù)字電子技術方面的內(nèi)容(組合邏輯電路、時序邏輯電路、數(shù)碼顯示電路)。在綜合實驗中，學生獨立搭建電路，分析原理，教師在學生做實驗中給予適當指導，幫助學生進行故障診斷，最后調(diào)試出結果。這樣學生可以從“四人搶答器”綜合實驗中了解到如何應用所學知識解決實際問題，并加深對電工技術和電子技術相關知識的理解。

教學實踐證明，“四人搶答器”綜合性實驗項目得到了學生的認可，具有實用性和趣味性，利于提高動手能力。學生在實驗過程中品嘗失敗的困惑，成功的喜悅。同時綜合性實驗調(diào)動了老師改造實驗項目的積極性。

2.4 注重課程新技術和公司合作培訓

隨著新技術的發(fā)展，可編程序控制器已納入電工學教學環(huán)節(jié)，考慮到課程中內(nèi)容多，學時少，隨著教學改革的深入，學生對電專業(yè)的需求，作為電工學的延伸和擴展，把PLC的教學設置成選修課。該課程以實用為特點，著重培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力。根據(jù)課程的特點，將上課地點由教室改到實驗室，講授課方式由教師主講改為學生自主學習教師輔導的方式。在實驗中，因材施教，根據(jù)學生專業(yè)、能力的不同選擇難易程度不同的項目。這種采用邊學邊實踐的方法，著力加強對學生實踐和綜合能力的培養(yǎng)，結合學生不同專業(yè)進行相關系統(tǒng)實驗研究。課程組與日本歐姆龍公司合作，成立了工業(yè)自動化高技能人才培訓站，在全校范圍內(nèi)開展了工程技能人才培訓，提高了學生的動手能力及就業(yè)能力，滿足了不同層次學生的需求，增添了學生就業(yè)能力籌碼。

3 實驗改革實施效果

通過本校對不同學院的學生進行調(diào)研，反映教改效果良好。以2011年為例，我們對09級材料本科(大三上學期)和10級非織造本科專業(yè)8個班學生(大二上學期)進行了調(diào)查統(tǒng)計。結果表明:95%的學生喜歡實驗與理論教一體化的教學方式;90%的學生對設計性實驗持歡迎;92%的學生認為綜合性實驗項目增加了趣味性和參與的主動性，提高了對實驗動手能力。相對低年級而言，高年級同學更歡迎課堂討論的教學形式。在建議欄中顯示，實驗教學的改革加深了對書上知識的理解，增加了實驗興趣，提高了實際動手操作能力。他們還建議多安排這樣的實踐機會，加大實驗開放力度。

4 結語

通過電工課程實驗教學改革，學生對實踐教學增加了興趣，學習和動手的主動性有了提高，同時也取得了一些成績:2008年“非電專業(yè)電工電子課程教學改革的探索與實踐”教學課題獲本校校級教學成果二等獎;“四人搶搭器綜合實驗”獲本校綜合性實驗二等獎;2011年“繼電器設計性實驗”獲設計性實驗二等獎。我們認識到:實驗教學改革建設是一項復雜而堅巨的任務，是一項系統(tǒng)工程，需要作長期深入細致的工作，與全國重點大學比還有不少差距。我們要進一步開拓眼界，不斷適應迅猛發(fā)展的電工電子技術對人才培養(yǎng)提出的新要求和挑戰(zhàn)，使電工學課程的教學工作更上一層樓。

［1］ 王靜，陳志紅，邢冰冰北京多所高校電子技術實驗課程的改革華北航天工業(yè)學院學報，2006.16(增):11-13

［2］ 黃琦蘭，馬欣，沙琳等電工電子課程實驗教學改革實踐與探索電工電子課程報告論壇論文集2007:230-233

［3］ 黃琦蘭，馬欣，沙琳等電工技術課程理論教學與實踐教學一體化的嘗試蘭州理工大學學報2008.5:184-185

［4］ 秦偉剛，柳震黃琦蘭等電工學中可編程控制器綜合實驗改革與研究蘭州理工大學學報2008.5:126-127

［5］ 黃琦蘭，馬欣，秦偉剛等加強電工實驗教學改革，提高學生動手能力電工電子課程報告論壇論文集2009

［6］ 黃琦蘭，沙琳等電工學中設計性實驗實施及效果分析 電氣電子教學學報2010第32卷電工學專輯136-138頁

［7］ 黃琦蘭，沙琳等基于設計性綜合性實驗的教學改革與實踐 華中師范大學學報(自然科學版)＜教學與研究卷＞2011年第4期:129-131