項(xiàng)目教學(xué)法在航海輪機(jī)專業(yè)電工電子實(shí)驗(yàn)課程的應(yīng)用

黃梅紅

（泉州師范學(xué)院 應(yīng)用科技學(xué)院，福建 泉州 362000）

項(xiàng)目教學(xué)法在航海輪機(jī)專業(yè)電工電子實(shí)驗(yàn)課程的應(yīng)用

黃梅紅

（泉州師范學(xué)院 應(yīng)用科技學(xué)院，福建 泉州 362000）

項(xiàng)目教學(xué)法是一種以實(shí)踐教學(xué)為手段，由師生共同完成教學(xué)項(xiàng)目，以實(shí)現(xiàn)學(xué)生獲取理論知識(shí)和技術(shù)能力的教學(xué)方法.本文主要根據(jù)我校航海輪機(jī)專業(yè)課程設(shè)置要求，結(jié)合教學(xué)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)及航海輪機(jī)專業(yè)的特殊性，以項(xiàng)目教學(xué)法為理論依據(jù)，結(jié)合航海輪機(jī)的專業(yè)特色和人才需求情況，針對(duì)"電工電子實(shí)驗(yàn)技術(shù)"這門實(shí)踐課程項(xiàng)目教學(xué)法的探討.

項(xiàng)目教學(xué)；航海輪機(jī)；電工電子；實(shí)踐

1 引言

早在上個(gè)世紀(jì)三十年代明尼蘇達(dá)大學(xué)的SHIRLEY等[1]提出項(xiàng)目教學(xué)法，實(shí)驗(yàn)組在1928年到1929年間對(duì)由226個(gè)學(xué)生組成的6個(gè)小組進(jìn)行了項(xiàng)目教學(xué)試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)組通過(guò)對(duì)兩組基礎(chǔ)心理學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)生采用項(xiàng)目教學(xué)法和另外兩組在相同導(dǎo)師教學(xué)下采用普通日常的教學(xué)方法進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)多次分組實(shí)驗(yàn)篩選出不同能力等級(jí)的學(xué)生，并驗(yàn)證了使用方法的客觀條件和兩種方法對(duì)于篩選不同能力等級(jí)的學(xué)生的優(yōu)劣性.Zhylkybay等[2]提出項(xiàng)目教學(xué)法由于其某些特殊性、系統(tǒng)性和集中性，可影響教學(xué)質(zhì)量，清晰準(zhǔn)確地顯示學(xué)生的知識(shí)和能力，易評(píng)估學(xué)生的能力框架和將來(lái)發(fā)展的機(jī)遇，在學(xué)生的自我教育和發(fā)展創(chuàng)造力方面起到尤為重要的作用，最后通過(guò)經(jīng)驗(yàn)主義者驗(yàn)證的項(xiàng)目教學(xué)法被證明和表述為主要的理想研究方法.

2 基本概況

航海技術(shù)是培養(yǎng)具備海洋船舶駕駛和航海運(yùn)營(yíng)管理等專業(yè)知識(shí)，能在海洋運(yùn)輸各企事業(yè)單位從事海洋船舶駕駛和營(yíng)運(yùn)管理工作，符合國(guó)際和國(guó)家海船船員適任標(biāo)準(zhǔn)要求的高級(jí)航海技術(shù)人才.輪機(jī)工程專業(yè)培養(yǎng)的是具備機(jī)械原理和輪機(jī)系統(tǒng)等方面知識(shí)，能在航海運(yùn)輸各企事業(yè)單位從事輪機(jī)操縱、維修和船舶監(jiān)造工作，并基本具備同類船舶工管輪任職資格的高級(jí)技術(shù)人才.電工電子實(shí)驗(yàn)技術(shù)課程作為這兩個(gè)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，為后期的電機(jī)電力工程、機(jī)械設(shè)計(jì)、輪機(jī)工程檢測(cè)、操縱和維修船舶動(dòng)力裝置、GMDSS通信等專業(yè)課程奠定理論及實(shí)踐基礎(chǔ).

在實(shí)踐教學(xué)中，項(xiàng)目指的是根據(jù)某項(xiàng)教學(xué)內(nèi)容要求而設(shè)計(jì)的由學(xué)生在教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成，并可以收獲良好教學(xué)效果的工作任務(wù).項(xiàng)目教學(xué)法一種以實(shí)踐應(yīng)用為目的，通過(guò)師生共同完成教學(xué)項(xiàng)目而使學(xué)生收獲理論知識(shí)和技術(shù)能力的教學(xué)方法.項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施一般以小組為單位，步驟大致為：計(jì)劃、查詢、決策、實(shí)施、檢查、評(píng)估.項(xiàng)目教學(xué)法強(qiáng)調(diào)學(xué)生作為項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程的主體，主張以學(xué)生學(xué)習(xí)為主，教師指導(dǎo)為輔，倡導(dǎo)“獨(dú)立個(gè)性化”的學(xué)習(xí)，學(xué)生通過(guò)完成實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，能有效培養(yǎng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，既掌握相關(guān)理論知識(shí)，又掌握實(shí)踐技能，充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力.

項(xiàng)目教學(xué)法針對(duì)航海輪機(jī)專業(yè)的專業(yè)特點(diǎn)，以學(xué)生為主導(dǎo)，以小組為對(duì)象，分組分析、操作、處理、解決并總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)操作技能和積極、主動(dòng)、熱情及集體合作精神，該學(xué)習(xí)方法極其適宜可能成為一名船員的航海輪機(jī)專業(yè)學(xué)生.

3 項(xiàng)目教學(xué)法在電工實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用案例

3.1 案例分析

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：基爾霍夫定律

參考學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí)

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：航海學(xué)院電工電子實(shí)驗(yàn)室

實(shí)驗(yàn)儀器：直流穩(wěn)壓電源 若干電阻 直流電流表直流電壓表 直流插頭及插孔

學(xué)習(xí)目的：（1）驗(yàn)證基爾霍夫電壓電流定律.（2）加深對(duì)參考方向的理解.

理論知識(shí)：基爾霍夫電壓定律：在任何一個(gè)閉合回路中，電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和等于各元件上電壓降的代數(shù)和，即選擇電路一巡行方向，沿著巡行方向各部分電壓的代數(shù)和恒等于零，即∑U=0.

基爾霍夫電流定律：在任意時(shí)刻，電路中任一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流入該節(jié)點(diǎn)的電流之和，即流入該節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和為零，即∑I=0.

理論仿真分析[3]：根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按圖2所示的電路編排EWB仿真電路圖如圖3，按照表格1要求記錄仿真結(jié)果.

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：參考電路如圖2所示，元件參數(shù)可以自行選擇.

3.1.1 驗(yàn)證基爾霍夫定律

（1）調(diào)準(zhǔn)電源電壓的值US，連接各元件，電路連接如圖1所示.

（2）接通電源，測(cè)量各元件上的電流值.本次實(shí)驗(yàn)先采用萬(wàn)用表測(cè)電流，再結(jié)合電流插頭測(cè)電流.

（3）測(cè)量各元件上的電壓.

（4）改變電源電壓值，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn).測(cè)兩組組電壓、電流數(shù)據(jù)，記入表2中，驗(yàn)證各節(jié)點(diǎn)上KCL定律和各網(wǎng)孔上KVL定律.

圖1 電流插頭示意圖

圖2 基爾霍夫定律實(shí)驗(yàn)電路

圖3 五支路EWB仿真電路圖

規(guī)定電壓電流的參考方向如圖2所示，所有電壓值的單位為V，電流值的單位為mA.

3.1.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證及誤差計(jì)算，并分析誤差產(chǎn)生的原因.

（1）數(shù)據(jù)分析

A、定律驗(yàn)證

基爾霍夫電流定律：數(shù)據(jù)滿足節(jié)點(diǎn)a：I1+I2=I6，節(jié)點(diǎn)b：I3+I4=I6節(jié)點(diǎn)c：I2+I5=I4，節(jié)點(diǎn)d：I3+I5=I1

基爾霍夫電壓定律：數(shù)據(jù)滿足回路adc：U1+U5-U2=0

回路dbc：U3-U4-U5=0

回路US-abc：U2+U4=US

表1 仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

表2 實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)表

B、誤差分析

通過(guò)表1和表2數(shù)據(jù)計(jì)算實(shí)際測(cè)量值與理論值的相對(duì)誤差，取最大的相對(duì)誤差：

最小相對(duì)誤差：0

（2）誤差分析

A、電路中電阻阻值與標(biāo)稱值有差異（R3電阻值實(shí)測(cè)為298歐,R5電阻值的實(shí)測(cè)為503歐.）而產(chǎn)生的誤差；

B、導(dǎo)線連接點(diǎn)因存在接觸電阻產(chǎn)生誤差；

C、儀表存在的基本誤差；

D、串接電流表電表本身阻值及導(dǎo)線存在的阻值產(chǎn)生誤差；

3.1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

11組數(shù)據(jù)中有兩組的誤差為零，最大的誤差在1.32%，大部分相對(duì)誤差很小，說(shuō)明基爾霍夫定律是正確的.

3.2 實(shí)施應(yīng)用

項(xiàng)目教學(xué)法的目標(biāo)是要求學(xué)生經(jīng)過(guò)項(xiàng)目的逐次訓(xùn)練，將已學(xué)的知識(shí)熟練地運(yùn)用并到問(wèn)題中，能熟練地分析問(wèn)題和解決問(wèn)題.

3.2.1 擬定項(xiàng)目

由教師擬出一個(gè)或多個(gè)可供選擇的項(xiàng)目，與學(xué)生討論并擬定項(xiàng)目目標(biāo)，通過(guò)查閱資料確定項(xiàng)目任務(wù).教師應(yīng)在分析討論項(xiàng)目時(shí)考慮學(xué)生的理論知識(shí)水平和操作技術(shù)能力，并考慮如何恰到好處地從企業(yè)引進(jìn)的新材料、新工藝、新技術(shù)和新方法，綜合考慮確定適合并有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作精神的項(xiàng)目任務(wù).在設(shè)計(jì)項(xiàng)目任務(wù)時(shí)，應(yīng)要求學(xué)生積極主動(dòng)參與，并考慮學(xué)生提出的項(xiàng)目，采納學(xué)生的合理意見(jiàn)，有利于提高項(xiàng)目任務(wù)的質(zhì)量和可行性.

本案例的項(xiàng)目是電工電子課程的必修實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在實(shí)驗(yàn)操作前，組織學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)的電路具體形式，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)，并搜集學(xué)生所設(shè)計(jì)的電路按電路難易等級(jí)進(jìn)行分類，由分組的學(xué)生組內(nèi)討論，按組自行選擇電路操作.

3.2.2 確定計(jì)劃

依據(jù)項(xiàng)目任務(wù)和項(xiàng)目目標(biāo)，給每位參與的學(xué)生進(jìn)行小組分工，首先由學(xué)生查閱和搜集資料，小組內(nèi)初步確定項(xiàng)目?jī)?nèi)容的步驟，再與教師進(jìn)行討論，由項(xiàng)目小組制定工作計(jì)劃，確定項(xiàng)目步驟和程序.

學(xué)生選擇好電路對(duì)象后，搜集各電路元件參數(shù)資料，明確電路搭建存在的問(wèn)題，確定電路連接步驟和測(cè)量方法，以書(shū)面的形式匯報(bào)教師，教師再給予批閱并參與組內(nèi)討論，確定最終的步驟和方法.

3.2.3 組織實(shí)施

每個(gè)小組按照已確定好的項(xiàng)目步驟和程序分工合作.項(xiàng)目過(guò)程是以學(xué)生為中心，教師輔導(dǎo)進(jìn)行.學(xué)生是主要的參與者，教師是項(xiàng)目的組織和指導(dǎo)者，學(xué)生遇到問(wèn)題時(shí)，師生共同探討，教師進(jìn)行適時(shí)引導(dǎo)，由學(xué)生自己尋找解決的方法，最后小組成員協(xié)作或?qū)W生獨(dú)立完成項(xiàng)目.

該部分是實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作，本項(xiàng)目每個(gè)小組兩名成員，每一個(gè)操作步驟都需要兩名成員共同配合，需要完成電路中各元件的搭接，各元件參數(shù)的測(cè)量，數(shù)據(jù)的讀取和記錄，測(cè)量過(guò)程中電路故障的排除等，各小組獨(dú)立完成，教師適時(shí)指導(dǎo)，在故障方面給于引導(dǎo)解決.

3.2.4 項(xiàng)目結(jié)果匯報(bào)

完成項(xiàng)目任務(wù)后，學(xué)生對(duì)項(xiàng)目結(jié)果進(jìn)行匯報(bào)，讓學(xué)生互相分享工作成果.工作成果形式可以以圖形，表格、語(yǔ)言文字，也可以以實(shí)物形式的工件、模型、電路板等形式展示.項(xiàng)目教學(xué)成果的形式是多樣的，因此，評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)不能簡(jiǎn)單地以“是”或“非”來(lái)評(píng)價(jià)，而是以等級(jí)的形式來(lái)評(píng)判.

本案例的結(jié)果以數(shù)據(jù)的形式呈現(xiàn)，要求每組學(xué)生提前根據(jù)自己所選電路的形式通過(guò)EWB仿真軟件把每組數(shù)據(jù)仿真出來(lái)，并通過(guò)支路電流法或其他的電路分析方法把每組數(shù)據(jù)計(jì)算出來(lái)，再比較所測(cè)得的數(shù)據(jù)，計(jì)算測(cè)量誤差，并分析誤差存在的原因，最后每組同學(xué)都必須以實(shí)驗(yàn)報(bào)告形式提交一份項(xiàng)目報(bào)告.

3.2.5 評(píng)價(jià)總結(jié)[4]

評(píng)價(jià)總結(jié)包括自我評(píng)價(jià)、組內(nèi)互評(píng)、組間互評(píng)和教師點(diǎn)評(píng).

該部分本案例要求每組成員以書(shū)面形式提交項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告，總結(jié)報(bào)告的內(nèi)容包含兩點(diǎn)，其一是學(xué)生對(duì)自己本次項(xiàng)目在小組中的基本表現(xiàn)、參與程度和工作成果進(jìn)行自我評(píng)價(jià).其二是學(xué)生對(duì)項(xiàng)目在實(shí)施過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行反思，同時(shí)找出產(chǎn)生問(wèn)題的原因，并提出修改方案.最后由教師對(duì)工作成績(jī)進(jìn)行檢查和評(píng)估.

3.2.6 拓展與深化

在該項(xiàng)目教學(xué)中：（1）要求學(xué)生熟練使用EWB、Protel、 PSpice畫(huà)出3-5支路的電路圖，通過(guò)軟件編排、繪圖，明確電路結(jié)構(gòu)、導(dǎo)線顏色，掌握接線與布線規(guī)律.有部分同學(xué)在學(xué)習(xí)畫(huà)圖軟件過(guò)程中，懂得總結(jié)領(lǐng)悟，比如會(huì)建立一個(gè)“元件庫(kù)”，將常用的元件符號(hào)保存起來(lái)，供今后畫(huà)圖時(shí)調(diào)用，屆時(shí)只需要調(diào)用再通過(guò)旋轉(zhuǎn)、畫(huà)直線等簡(jiǎn)單操作就可完成.（2）根據(jù)基爾霍夫定律求解出電路中各元件兩端的電壓及流過(guò)該元件的電流，通過(guò)解題更深入掌握基爾霍夫定律；（3）培養(yǎng)學(xué)生熟練使用萬(wàn)用表進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)量，并能使用萬(wàn)用表對(duì)電路故障進(jìn)行有效地排除；（4）在學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方法上，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)查閱專業(yè)書(shū)籍及查詢所需資料的意識(shí)和能力；（5）通過(guò)項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施，使學(xué)生逐步形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度；（6）在項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生要學(xué)會(huì)熟練使用專業(yè)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行組內(nèi)和組間交流.同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的專業(yè)態(tài)度.在分組實(shí)驗(yàn)中，培養(yǎng)學(xué)生的集體榮譽(yù)感及團(tuán)隊(duì)合作精神.最后，經(jīng)過(guò)本項(xiàng)目教學(xué)法的學(xué)習(xí)，教師較好地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自身定位的思考，以便更好促進(jìn)個(gè)人發(fā)展.

4 總結(jié)

項(xiàng)目教學(xué)法在航海輪機(jī)專業(yè)電工電子實(shí)驗(yàn)課程一輪的實(shí)施以來(lái)，學(xué)生如期圓滿完成各項(xiàng)教學(xué)項(xiàng)目，通過(guò)項(xiàng)目教學(xué)法的學(xué)習(xí)，使學(xué)生較好地理解和掌握了較難的理論知識(shí).該教學(xué)形式使理論知識(shí)和操作技能有機(jī)整合成起來(lái)，開(kāi)闊了學(xué)生的知識(shí)面，同時(shí)使學(xué)生找到了適宜自己的學(xué)習(xí)方法，該項(xiàng)目的教學(xué)簡(jiǎn)化了理論知識(shí)，卻深化對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，鍛煉了學(xué)生的實(shí)踐操作能力，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的探索精神和團(tuán)隊(duì)合作精神，為航海輪機(jī)專業(yè)后續(xù)的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ).

〔1〕Shirley,M.;Hevner,K.An experiment in teaching laboratory psychology by the project method.Journal of Applied Psychology,Vol 14(4),Aug 1930,309-354.

〔2〕Zhylkybay,G.;Magzhan,S.; Suinzhanova,Z.; Balaubekov, M.;Adiyeva,P.The Effectiveness of Using the Project Method in the Teaching Process.Procedia-Social and Behavioral Sciences,2014,143:621-624.

〔3〕趙惠玲.基于EWB平臺(tái)的基爾霍夫定律仿真實(shí)驗(yàn)[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2011，23(1)：109-112.

〔4〕劉美華，李建明，屈喜龍.基于CDIO項(xiàng)目教學(xué)法的電工電子實(shí)習(xí)改革與實(shí)踐——以湖南工程學(xué)院為例[J].湖南工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，24(4)：103-106.

G642

A

1673-260X（2017）01-0184-03

2016-11-17

泉州師范學(xué)院教學(xué)改革研究項(xiàng)目(JAX14038)