分層互聯(lián)—同心互聯(lián)、項目驅(qū)動的“三電”基礎(chǔ)課程體系建設(shè)

韓素敏?艾永樂

摘要：為了切實提高工科院校學生的工程素質(zhì)，在深入分析研究的基礎(chǔ)上提出了面向工程的“三電”基礎(chǔ)課程體系的構(gòu)建原則，并堅持此原則構(gòu)建了分層互聯(lián)—同心互聯(lián)、項目驅(qū)動的“三電”基礎(chǔ)課程體系。該課程體系有顯著的工程特色——系統(tǒng)化和項目驅(qū)動。

關(guān)鍵詞：課程體系；項目驅(qū)動；模塊化；系統(tǒng)化

作者簡介：韓素敏（1979-），女，河南宜陽人，河南理工大學電氣工程與自動化學院，副教授；艾永樂（1963-），男，河南輝縣人，河南理工大學電氣工程與自動化學院，教授。（河南 焦作 454000）

基金項目：本文系河南理工大學教育教學改革重點資助項目（項目編號：2009JG037）；河南省教育科學“十二五”規(guī)劃2011年度課題（課題編號：[2011]-JKGHAD-0292）；河南理工大學“三電”基礎(chǔ)課程國家級教學團隊，教育部、財政部（批準號：教高函[2009]18號）；河南理工大學“三電”基礎(chǔ)課程河南省高等學校教學團隊，河南省教育廳（批準號：教高[2009]483號）；河南理工大學教育教學改革項目（項目編號：2012JG024）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0052-03

河南理工大學“三電”基礎(chǔ)課程國家級教學團隊于2009年6月獲教育部立項建設(shè)，團隊始終堅持以“面向工程、夯實基礎(chǔ)、注重實踐、不斷創(chuàng)新”為人才培養(yǎng)目標，把教學體系的改革和優(yōu)化作為一項重要內(nèi)容進行長期持續(xù)研究。“電路理論”、“電子技術(shù)”和“電機學”（簡稱“三電”）是電類專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，是銜接基礎(chǔ)課和專業(yè)課的橋梁，是培養(yǎng)學生基本工程素質(zhì)與創(chuàng)新能力的關(guān)鍵性課程。該課程作為工程教育重要環(huán)節(jié)的“三電”課程，面臨著“大工程教育”理念的沖擊，尤其是于2010年6月教育部啟動的“卓越工程師培養(yǎng)計劃”更加強調(diào)了學生的工程能力和創(chuàng)新能力。但由于傳統(tǒng)教學理念和我國國情的原因，目前的“三電”課程體系只重理論推導，不重實際應(yīng)用；只重課堂教學，不重實驗和動手；只重考試成績，不重知識應(yīng)用；只重本課程知識；不重知識的系統(tǒng)銜接；只重經(jīng)典知識，不重前沿發(fā)展。因此，改革和優(yōu)化目前的“三電”基礎(chǔ)課程體系，使其更好地融入工程背景，使課程之間有機融合、理論與實踐環(huán)節(jié)融會貫通、“三電”課程與后續(xù)課程有效銜接勢在必行且迫在眉睫。[1，2，4]

一、面向工程的“三電”基礎(chǔ)課程體系構(gòu)建的基本原則

“三電”課程除包含“電路理論”、“電子技術(shù)”、“電機學”，還延伸至“電子系統(tǒng)仿真”、“CAD、EDA技術(shù)與實踐”等輔助課程。體系內(nèi)的課程在理論上是相互聯(lián)系、相輔相成的，因此本課題根據(jù)課程的基本內(nèi)涵和各知識點的前后聯(lián)系，在模塊化的基礎(chǔ)上將教學內(nèi)容優(yōu)化，從高等教育課程體系的內(nèi)涵出發(fā)，運用系統(tǒng)科學的理論和方法，對組成“三電”課程體系的各個要素進行整體設(shè)計，形成了結(jié)構(gòu)和功能最優(yōu)化的新型課程體系?！叭姟闭n程體系設(shè)置遵循以下原則和主旨。[1]

1.以學生為主體、教師為主導

建構(gòu)主義學習理論認為，學生是學習的主體，教學應(yīng)以學生而不是教師或教材為中心，學生的角色定位從傳統(tǒng)意義上“知識的被動接受者”轉(zhuǎn)變?yōu)橹R、能力的主動建構(gòu)者。“三電”基礎(chǔ)課程教學團隊認識到學生學習的主要動機及動力來自于就業(yè)前景和社會的認同感，因此在課程設(shè)置上非常重視幫助學生創(chuàng)設(shè)學習情境、構(gòu)筑工程背景，挖掘、激發(fā)主動參與的積極性和內(nèi)在驅(qū)動力，重視學生積極探索的過程、團隊合作的意識、完成項目和建構(gòu)知識的成就感。教師的作用從傳統(tǒng)上的絕對中心地位轉(zhuǎn)變到主導地位，即根據(jù)教學目標和教學計劃主要引導教學向特定方面發(fā)展，從而創(chuàng)設(shè)情境、設(shè)置懸念、提出問題，引導學生通過必要的探索、學習、合作、解決問題等環(huán)節(jié)來建構(gòu)知識。

2.以一種精神、一種意識為主線

一種精神即工程精神，一種意識即創(chuàng)新意識。這與工科院校的定位——培養(yǎng)具有工程精神和創(chuàng)新意識的高級工程人才相一致。工程精神是以工程實踐為基礎(chǔ)的知、情、意的統(tǒng)一，是工程文化的靈魂，其核心是實踐精神。工程是改造自然、創(chuàng)造新的人工自然物的實踐活動，創(chuàng)新是其另一個重要精神。工程精神的培育首先要通過學校教育這個途徑，尤其是高等工科院校更是培育工程精神的搖籃。工科院校必須根據(jù)不同的工程專業(yè)特點，凝練出相應(yīng)的工程精神，并把工程精神的教育貫穿于工學教育的全過程。所以教師在課程體系建設(shè)中應(yīng)堅持以一種精神、一種意識為主線，通過在教學內(nèi)容上設(shè)置工程背景，開發(fā)工程項目來建構(gòu)學習理論知識，合理設(shè)置理論和實踐環(huán)節(jié)，采用與企業(yè)合作等方式優(yōu)化課程體系。[2]

3.以項目為基本的教學要素

項目教學法最顯著的特點是“以項目為主線、學生為主體、教師為主導”，改變了以往“教師講，學生聽”被動的教學模式，創(chuàng)造了學生主動參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型教學模式。教師把整個學習過程分解為一個個具體的工程或事件，設(shè)計出一個個項目教學方案，按執(zhí)行過程設(shè)計教學思路，這不僅使學生主動建構(gòu)理論知識，掌握操作技能，更重要的是能夠培養(yǎng)學生應(yīng)用方法的能力、接納新知識的學習能力以及與人協(xié)作和進行項目動作的社會能力等。教師在課程體系建設(shè)中如何貫徹工程精神和創(chuàng)新意識，設(shè)置、開發(fā)合適的項目是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。項目可以來源于實際工程項目、教師的科研課題，也可來源于日常生活、或?qū)F(xiàn)有實驗再設(shè)計、將電子競賽的題目合理分解和編排，在課程體系優(yōu)化中要堅持項目貫穿、工程覆蓋的思想來設(shè)置內(nèi)容，這有利于提升學生的工程技術(shù)能力。[3，4]

二、分層互聯(lián)—同心互聯(lián)，項目驅(qū)動的“三電”基礎(chǔ)課程體系的特色

該課程體系服務(wù)于電氣與電子信息類專業(yè)人才的學科基礎(chǔ)和工程基礎(chǔ)教育，以培養(yǎng)學生系統(tǒng)化學習和工程實踐能力為基本目標，充分體現(xiàn)課程之間的聯(lián)系，強化基礎(chǔ)理論與后續(xù)專業(yè)、前沿科技的銜接，并且積極探索綜合的實踐性環(huán)節(jié)，將相應(yīng)內(nèi)容更加有效地融合。

1.分層次、模塊化、多角度課程內(nèi)容設(shè)置

教學內(nèi)容上分為三個層次，即電路理論、電子技術(shù)、電機學。每一層次即每一課程應(yīng)根據(jù)內(nèi)容和前后關(guān)聯(lián)情況劃分為若干模塊，模塊之間、層次之間、多個角度互相聯(lián)系。如圖1所示，以電路課程模塊化內(nèi)容設(shè)置為例簡述。電路理論內(nèi)容體系根據(jù)電路類型、分析方法、內(nèi)容層次遞進可分為四個模塊：直流電路、交流電路、線性電路暫態(tài)分析和二端口網(wǎng)絡(luò)。直流電路作第一個模塊起到承前啟后的作用，其分析方法是整個線性電路分析的基礎(chǔ)。交流電路的分析思路為相量法，基礎(chǔ)仍是直流電路中的一般分析法，此外互感、三相電路、非正弦周期電流電路也可歸入交流電路模塊。前兩模塊均屬于線性電路的穩(wěn)態(tài)分析，仍然進一步應(yīng)用直流電路的分析方法，暫態(tài)分析是電路理論的另一研究內(nèi)容，可采用時域分析法和復頻域分析法，而復頻域分析法還可以轉(zhuǎn)化為相量分析法，或者說相量法是它的一個特例。二端口網(wǎng)絡(luò)和非線性電阻模塊描述了簡單電路和復雜電路的關(guān)系，復雜電路采用系統(tǒng)化方法建立矩陣形式的方程，本模塊內(nèi)容起承前啟后的作用。直流電路的分析方法是“模擬電子”、“電機學”和后續(xù)課程的基礎(chǔ)，交流電路的分析是必要工具，暫態(tài)分析過程除了可以產(chǎn)生波形外必須考慮可能帶來的后果?？梢妼?nèi)容分層次模塊化可以使彼此的聯(lián)系更加清晰緊密，其出處和應(yīng)用更為明確，對加強學生的系統(tǒng)化學習和多角度應(yīng)用將大有裨益。

2.小項目遍布、大項目首尾的項目驅(qū)動式

教師在課程教學中設(shè)置合適的項目，可選取來自現(xiàn)實工程項目或現(xiàn)實項目的案例，創(chuàng)造真實或接近真實的工程環(huán)境，每個項目中往往包含了工程實際的典型問題，一般要求學生以小組為單位分工和合作，綜合運用已有的理論知識，并考慮約束條件來解決問題。因此對學生的自主、創(chuàng)新精神、實踐應(yīng)用、團隊合作、主動學習等多方面的能力和素質(zhì)都有所提高。在課程教學開始時布置大項目，使其能夠涵蓋課程大部分重要理論。大項目要難易適中、兼具趣味性和挑戰(zhàn)性，能夠激起學生的學習興趣、設(shè)計興趣，并且使學生在完成項目過程中緊密聯(lián)系課程內(nèi)容，此即小項目遍布、大項目首尾。

3.分層互聯(lián)—同心互聯(lián)的課程體系

首先，課程體系體現(xiàn)分層互聯(lián)，每一層次即每一課程應(yīng)根據(jù)內(nèi)容和前后關(guān)聯(lián)情況劃分為若干模塊，模塊之間多個角度互相聯(lián)系，形成了分層次、模塊化、多角度的教學內(nèi)容，內(nèi)容注重層次之間的聯(lián)系、課程之間的聯(lián)系、“三電”與后續(xù)課程的聯(lián)系。其次，課程體系體現(xiàn)同心互聯(lián)，以項目為中心，以分析實際問題為動力，注重理論與實際電路的聯(lián)系，理論與工程項目的聯(lián)系，并且通過課內(nèi)實驗、課外實驗、項目、課程設(shè)計、電子競賽相互串接、有機融合、多方位互動，即實現(xiàn)了圍繞工程項目的同心互聯(lián)的課程體系。

4.課內(nèi)、課外實驗互補，課程設(shè)計、電子競賽相得益彰

教師在課程教學過程中設(shè)置基礎(chǔ)類實驗，包括儀器儀表使用、元器件識別、安全用電知識、基本驗證類實驗、基本測試類實驗，同時穿插設(shè)置創(chuàng)新類實驗，包括以設(shè)計的思路進行基礎(chǔ)實驗、設(shè)計創(chuàng)新實驗、仿真實驗、實物制作與焊接類實驗。在“三電”課程結(jié)束之后設(shè)置涵蓋主要內(nèi)容的課程設(shè)計，包括方案確定、仿真模擬、實物焊接、調(diào)試分析等過程。鼓勵學生積極參加大學生科研訓練計劃和各級各類電子競賽，即課內(nèi)課外實驗互補，課程設(shè)計、電子競賽相得益彰的課程體系。

三、結(jié)論

分層互聯(lián)—同心互聯(lián)、項目驅(qū)動的“三電”基礎(chǔ)課程體系服務(wù)于電氣與電子信息類專業(yè)人才的學科基礎(chǔ)和工程基礎(chǔ)教育，以培養(yǎng)學生系統(tǒng)化學習和工程實踐能力為基本目標，充分體現(xiàn)課程之間的聯(lián)系，基礎(chǔ)理論與后續(xù)專業(yè)、前沿科技的銜接，并且圍繞項目教學和項目設(shè)計將相應(yīng)內(nèi)容更加有效地融合。然而特色鮮明、優(yōu)點突出的課程體系是否能真正改善教學效果、提高工程技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量，至少還需加強以下幾個環(huán)節(jié)：完善的、公平的、動態(tài)的考核機制和質(zhì)量監(jiān)控體系；教師工程能力的提高問題和企業(yè)深入融合的問題；優(yōu)質(zhì)便捷的網(wǎng)絡(luò)教學資源共享的問題。

參考文獻：

[1]陳新民.應(yīng)用型本科的課程改革：培養(yǎng)目標、課程體系與教學方法[J].中國大學教學，2011，（7）：27-30.

[2]徐長山，梁權(quán)，趙艷斌.工程精神論綱[J].自然辯證法研究，

2010，26（9）：35-39.

[3]李勝強，雷環(huán)，等.以項目為基礎(chǔ)的教學方法對提高大學生工程實踐自我效能的影響研究[J].高等工程教育研究，2011，（3）：21-27.

[4]周德儉，李創(chuàng)第，劉昭明.地方院校面向應(yīng)用本科人才培養(yǎng)的實踐教學體系構(gòu)建與實踐[J].黑龍江高教研究，2011，（3）：165-167.

（責任編輯：宋秀麗）