“電工學”課程教學改革探討

劉玉英

(中國礦業(yè)大學信息與電氣工程學院，江蘇徐州 221116)

目前大多數(shù)工科院校都對非電專業(yè)的學生開設了電工課。根據(jù)不同的專業(yè)特點設置了不同的學時，有些專業(yè)的實驗課采用了獨立設課。電工學課程是一門課程容量大、理論與實踐并重的技術基礎課程，又是一門服務專業(yè)面廣的基礎課程。它涵蓋了電類專業(yè)多門專業(yè)基礎課程的內(nèi)容，著力培養(yǎng)學生將電工技術和電子技術應用到本專業(yè)的能力和素質(zhì)，為專業(yè)后續(xù)課程的學習和終身教育打下一個良好的基礎。目前電工教學情況不容樂觀，原因是我們當前授課的對象處在多元化的社會，他們思想活躍，興趣愛好廣泛，有些學生認為學習電工課不如去花時間考計算機等級，考駕照，去廣泛社交等等。由于對課程的不重視，一部分學生不注重對自身知識結構的構建，不能夠腳踏實地進行能力的培養(yǎng)和思維的訓練等?；诖祟惙N種，新形勢下電工教學既要對學生進行思想上的引導，又要不斷改變教學方式方法，以獲得好的教學效果。

1 從思想上認知電工課學習的必要性

(1)電與我們的生活密切相關

在課程的第一節(jié)課和學生一起探討生活中的電現(xiàn)象:身邊常用的電器如電燈、電視、手機、電腦等;學校、家庭用電情況……。通過舉例讓學生認識到電廣泛應用到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等各個領域。電滲透到我們們的生活、工作等各個層面，與我們密切相關，我們應該了解電、懂得電，應該學習電學知識。

(2)完善知識結構，拓寬大學生的知識面

所謂合理的知識結構，既有精深的專門知識，又要有廣博的知識面，具有事業(yè)發(fā)展實際需要的最合理、最優(yōu)化的知識體系。李政道說:“我是學物理的，不過我不?？次锢頃€喜歡看雜七雜八的書。人們認為:在年輕的時候，雜七雜八的書多看一些，頭腦就能比較靈活?！弊鳛榇髮W生建立知識結構，一定要防止知識面過窄的單打一偏向。電工學是構建知識體系的一個分支，對其它專業(yè)具有一定影響。同時使學生認清:建立合理的知識結構是一個長期復雜的過程，要注重平常的積累。

(3)為以后從事相關的工作打下基礎

如今的社會前所未有的開放，人們會有很多的機遇和挑戰(zhàn)。當機會來臨時，你是否準備好抓住機遇。非電專業(yè)的學生有很多在走向社會后從事與電有關的工作，電工學就是他們準備之一。具有一定電學基礎的他們，在所學知識基礎上可以順利的深入學習，來滿足自己工作的需求。

(4)培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力

大學生要培養(yǎng)的能力范圍很廣，主要包括自學能力，操作能力，組織能力，表達能力，社交能力，查閱資料、選擇參考書的能力，創(chuàng)造能力。任何一種能力不是一蹴而就的，它需要在生活學習中有意識去培養(yǎng)。電工課注重理論和實踐的結合，在課程的學習過程中不但能夠掌握理論還能鍛煉動手能力。理論與實踐相結合的過程中，善于發(fā)現(xiàn)問題，再去思考解決問題，這一過程本身就是一種鍛煉。

2 課堂教學手段靈活多樣

新形勢下的電工教學有條件擺脫單一枯燥的教學模式。在教學環(huán)節(jié)設計上可以采用多樣性。以繼電接觸器控制系統(tǒng)教學為例，首先在計算機上播放按鈕、交流接觸器、熱繼電器等控制電器的結構錄像，通過看錄像，學生可以了解到它們的結構，制造過程等。在此基礎上，通過PPT課件介紹這些控制電路符號和工作原理。

對于控制電器的應用比如籠式電動機正反轉、Y－Δ換接起動等控制電路的工作原理可以借助Flash動畫和Matlable、EWB仿真(如圖1)讓學生在有了一個直觀而生動的認識基礎上，進而加深對工作原理的理解和掌握。再比如在介紹數(shù)字電路觸發(fā)器邏輯功能時，動態(tài)的仿真更能讓學生有一個深刻的認識(如圖2)。教師反復給下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器輸入端輸送不同的信號，學生發(fā)現(xiàn)觸發(fā)器的狀態(tài)并不受影響，但是當有了脈沖信號后，J、K與Q之間才有了邏輯關系。而且通過演示學生還會進一步的發(fā)現(xiàn)當脈沖信號的邏輯電平從高電平跳到低電平時，J、K的變化才會使輸出Q發(fā)生變化，由此學生們總結出這個觸發(fā)器翻轉時刻是脈沖的下降沿。通過演示使學生直觀地理解什么是直接清零、直接置1。

1 電機正反轉Flash動畫

圖2 JK觸發(fā)器EWB仿真

多手段的運用活躍了課堂氣氛，激發(fā)學生的學習興趣，引發(fā)學生更多的思考，部分學生課下用軟件自己做仿真，進一步的探索。多媒體技術的發(fā)展給課堂注入了活力，這就要求教師課下要做好充足的準備工作，利用好媒體技術。

3 針對不同專業(yè)進行一定的擴展

根據(jù)授課對象的專業(yè)，在課程的體系和內(nèi)容上進行了整體優(yōu)化調(diào)整。在授課過程中除了講授電工理論基礎知識外，還結合專業(yè)需要有針對性地引入可編程控制技術、工業(yè)企業(yè)供配電與安全用電等。比如說結合土木專業(yè)，在授課中盡可能多介紹建筑設計中所涉建筑供配電技術、建筑照明技術、建筑防雷與安全用電技術等這樣的一些內(nèi)容。再比如結合計算機專業(yè)，在授課中會相應地加強一些數(shù)字電路的內(nèi)容，教學會有一些更深入的延伸，補充介紹模數(shù)和數(shù)模的轉換以及半導體存貯器及可編程邏輯器件等方面內(nèi)容。這些適當?shù)恼{(diào)整能實際反映電工技術在本專業(yè)的具體應用。在基礎理論上拓寬了教材內(nèi)容，突出了專業(yè)特點，讓學生認識到“電工學”課程的作用和意義，激發(fā)學生的學習興趣。

4 實踐教學的多樣性和自主性

人的能力是在實踐中形成的，是實踐實現(xiàn)了由知識到能力的轉化。大學應該注重學生實踐能力的培養(yǎng)。而實驗教學是實現(xiàn)這一轉變的最好途徑。電工實驗教學采用多種教學形式，并且體現(xiàn)學生的自主性，主要有如下幾種表現(xiàn)。

(1)電工實驗課程漸進和多層次性

實驗課程設計上分了三個層次:驗證性的實驗、設計性試驗、綜合設計性試驗。使學生從基礎做起，逐漸掌握實驗方法、學會實驗儀器、儀表設備的使用、學會對實驗過程中容易出現(xiàn)的常見故障的分析、能夠?qū)嶒灁?shù)據(jù)進行處理以及誤差分析和養(yǎng)成實驗總結的習慣等。在此基礎上可以讓學生在一個實驗中獨立完成一部分實驗內(nèi)容的設計，為綜合試驗打下基礎。綜合實驗可以讓學生提前兩周進行準備，引導學生根據(jù)實驗目的和原理自行設計實驗方案。通過查資料，比較各種方案的特點，選出最優(yōu)秀的實驗方案。實驗課程的這種循序漸近的多樣性和多層次的設計不僅使學生學會了實驗的具體做法，掌握了一些實驗的基本技能，而且使學生學會研究電工問題的實驗方法，特別有利于提高學生的創(chuàng)新能力和實踐能力。

(2)實驗手段的多樣性

我們采用了兩種實驗形式:實驗室實物操作和利用計算機進行仿真實驗。實驗室實物操作和利用計算機進行仿真實驗兩者相輔相成，互補不足。

其中，虛擬電子工作平臺(EWB)是電路分析和設計軟件。它具有界面形象、操作方便，采用圖形方式創(chuàng)建電路的特點。對元器件既提供了理想模型和實際模型，又可以對它設置不同的故障。所使用的測試儀器其外形和操作方法與實際儀器很相似，因此非常適合電子類課程的實驗和教學。學生通過對軟件的應用，一方面進一步熟悉常用電子儀器的測量方法，另一方面鍛煉學生排除故障能力。通過該電子平臺還可以熟悉元器件的特性，了解參數(shù)的意義……。這些對學生基本技能的提高是很有益處，同時也進一步培養(yǎng)其綜合分析能力，還可以使一些由于設備和器件短缺而在實驗室不能完成的實驗都可以通過虛擬電子平臺來完成。在此平臺上通過驗證型、測試型、設計型、糾錯型和創(chuàng)新型等不同形式的訓練，培養(yǎng)學生的分析、應用和創(chuàng)新能力。

(3)多平臺給學生的自主性提供條件

實驗教學采用開放性的選課形式，學生可以根據(jù)本學期的安排自主選課，增加了靈活性。

為進一步推進實驗室開放，強化大學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，學校為實驗室設立實驗室開放基金項目，供教師開設課程計劃外實驗，面對全校學生，進行開放性選做(如圖3)，旨在給對電學感興趣的學生提供多一些的機會。它作為課程的一個延伸平臺，進一步鍛煉了大學生實際動手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和提高解決實際問題的能力。也就是，在儀器設備保證充分的前提下為不同層次的學生量身定做了多種不同層次的“套餐”供學生選擇。同時學校為鼓勵學生的積極性，凡選修滿32學時開放實驗的學生，若每個實驗都經(jīng)過課前預習，自己動手實際操作，提交實驗報告，且考核成績合格，可申請1個學分。對于開放實驗成績突出的學生，學校還將給予一定獎勵。

圖3 實驗室開放基金項目選課系統(tǒng)

5 結語

孔子云“師者，傳道授業(yè)解惑也”。在電工教學過程中改變單純的電工課程知識的傳授模式，將思想引導、不斷改變教學方法、充分利用多種媒體及注重教學實踐等相結合，靈活運用上述各種措施，有計劃、有目的激發(fā)學生的學習興趣，使學生變被動學習為主動學習，在樂趣中獲得知識，鞏固知識，取得了令人滿意的教學效果。

［1］ 焦陽，馬獻果等，土建專業(yè)“電工學”課程教學改革與思考。電氣電子教學學報，第32卷增刊

［2］ 王江華，多措施并舉激發(fā)學生對電工課的學習興趣，裝備制造技術，2009年第6期

［3］ 鄒琦萍，在“電工學”教學中引入電工技能訓練的教學模式初探，SCIENCE＆ TECHNOLOGY INFORMATION，2010年第33期

［4］ 高美蓉，EWB在電子專業(yè)教學中的應用，SCIENCE＆TECHNOLOGY INFORMATION，2010年第26期

［5］ 朱清智等，EWB在電工電子教學中的應用，電氣電子教學學報，2010年