與實用研究聯(lián)動的技術(shù)基礎(chǔ)平臺課教學(xué)模式

吳星明, 陳偉海, 曹慶華, 劉敬猛, 艾 虹

(北京航空航天大學(xué) 1. 自動化學(xué)院 2. 教務(wù)處, 北京 100191)

與實用研究聯(lián)動的技術(shù)基礎(chǔ)平臺課教學(xué)模式

吳星明1, 陳偉海1, 曹慶華2, 劉敬猛1, 艾 虹1

(北京航空航天大學(xué) 1. 自動化學(xué)院 2. 教務(wù)處, 北京 100191)

筆者受CDIO教學(xué)理念的啟發(fā)，結(jié)合“電工電子技術(shù)”課程教學(xué)改革的實際情況，建立了課內(nèi)外聯(lián)動的新課程教學(xué)體系：引導(dǎo)學(xué)生課外對感興趣的實用問題進(jìn)行研究，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，合理安排課外時間，自覺開展自主探究式學(xué)習(xí)。既充分利用了開放實驗室的教學(xué)資源，也通過研究的過程培養(yǎng)了學(xué)生再學(xué)習(xí)和團(tuán)隊協(xié)作的習(xí)慣，加深了學(xué)生對課程重點概念的理解，拓展了學(xué)生知識面，增強了學(xué)生知識應(yīng)用能力，明顯提高了課程的教學(xué)質(zhì)量。

技術(shù)平臺課；實用研究；教學(xué)模式

0 引言

“電工電子技術(shù)”是我校工科專業(yè)的重點技術(shù)基礎(chǔ)平臺課，做好這門課的教學(xué)，對保障相關(guān)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量起關(guān)鍵作用。近些年來，我校和兄弟院校一樣，正在進(jìn)行一系列的教學(xué)改革，其中有一項重要的舉措就是減少課內(nèi)學(xué)時，增加學(xué)生課外自主學(xué)習(xí)、實踐的時間，做到以“學(xué)”為中心，即引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)由他主學(xué)習(xí)向自主學(xué)習(xí)、個體學(xué)習(xí)向團(tuán)隊合作學(xué)習(xí)、接受學(xué)習(xí)向探究學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變[4]，以期改善教學(xué)效果、提高教學(xué)教育質(zhì)量。這一舉措在“電工電子技術(shù)”這門基礎(chǔ)平臺課具體實施時，筆者認(rèn)為至少需要做好兩件事，一是合理簡化課內(nèi)教學(xué)內(nèi)容，另一是積極引導(dǎo)學(xué)生開展課外學(xué)習(xí)。

1 相關(guān)研究

為了做好這兩方面的工作，我們?yōu)榇诉M(jìn)行了比較廣泛的調(diào)查、分析和研究。

先從國外來看，歐美的一些工科院?；緦嵭小癈DIO”(Conceive、Design、Implement和Operate的縮寫)教育模式[2]，這種模式公認(rèn)是比較成功的。筆者有幸參加過英國HND(Higher National Diploma)項目的教學(xué)工作，其中主要的做法是根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)開設(shè)專題性的系列課程，學(xué)生根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)需要結(jié)合自己興趣選擇相應(yīng)的課程，完成要求的學(xué)分。從教學(xué)內(nèi)容和課程考核來看，注重學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和實踐能力培養(yǎng)，并且教學(xué)資源相對充足，課內(nèi)學(xué)時相對比較多。2011年教育部電子學(xué)科組曾派一批專家參觀了美國三所著名的工科院校，體會很深刻：對工科教學(xué)重實踐，用三分之一的學(xué)時介紹關(guān)鍵的理論和技術(shù)，三分之二的時間用于實驗、實踐，鼓勵學(xué)生提出新的創(chuàng)意并加以動手實踐[3]。通過類似的國外調(diào)研活動不難發(fā)現(xiàn)歐美院?；臼切“嗷虒W(xué)，他們的做法很適合于小班形式的教學(xué)，但不太適合大班形式的教學(xué)模式。

在國內(nèi)，大學(xué)的技術(shù)基礎(chǔ)平臺課程通常是采用大班形式的的教學(xué)模式，基本上是百人以上的大班課，從教學(xué)安排上無法直接套用歐美的成功模式。因此，國內(nèi)大學(xué)的同行們近些年來一直在探索更好的適合于中國大學(xué)教學(xué)的方式或模式。簡單的方法是把大班拆分為小班，然后套用CDIO教學(xué)模式，個別小班試驗是可以的，但大規(guī)模實施會受教學(xué)資源的嚴(yán)重制約而行不通[4]。雖然具體的探索實踐也還有很多，例如文獻(xiàn)[1]借鑒美國麻省理工學(xué)院經(jīng)驗，提出實踐導(dǎo)向的研究性教學(xué)理念，改革工程訓(xùn)練教學(xué)方法，取得了好的成效；文獻(xiàn)[5]把“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法應(yīng)用于電工電子技術(shù)課程教學(xué)，讓學(xué)生帶著具體的任務(wù)學(xué)習(xí)，在完成任務(wù)的過程中，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力；文獻(xiàn)[6]通過建立多元化和開放式的教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生興趣與潛能；文獻(xiàn)[7]通過學(xué)科競賽和吸收學(xué)生參與教師的科研活動來提高教學(xué)質(zhì)量。這些有益的探索增強了實現(xiàn)改革目標(biāo)的信心，但在效果上還有相當(dāng)?shù)牟罹?。一方面是對學(xué)生的研究還不夠，另一方面對量大面廣的課程安排、運行的合理性和相關(guān)環(huán)節(jié)的系統(tǒng)性研究還不夠。

2 “電工電子技術(shù)”教學(xué)新模式

“電工電子技術(shù)”課程的內(nèi)容繁多，理論性和實踐性都很強，元件(特性)、電路結(jié)構(gòu)(模型)、分析方法以及使用特性等對初次接觸的學(xué)生來說都是新鮮的，學(xué)生需要有從了解到熟悉、從會分析到靈活設(shè)計、從理論到實踐的一系列緊密聯(lián)系的過程才能掌握好相關(guān)的知識和技能。如果全部內(nèi)容都采用課內(nèi)教學(xué)方式，通常需要較多的課時數(shù)。所以要做好該課程的教學(xué)改革工作，大幅減少課內(nèi)學(xué)時，引導(dǎo)學(xué)生合理分配課外學(xué)習(xí)時間，提高教學(xué)質(zhì)量，必須重視教學(xué)對象的學(xué)習(xí)積極性的調(diào)動、內(nèi)容體系的合理搭配和協(xié)調(diào)、教學(xué)資源的充分利用。

2.1新的課程體系

新的課程體系的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。原來課程結(jié)構(gòu)通常是由“授課”、“答疑”、“實驗驗證”、“作業(yè)”和“課程考試”五個環(huán)節(jié)組成。新的課程體系主要增加了課外學(xué)習(xí)的環(huán)節(jié)，這個環(huán)節(jié)主要有四個組成部分，即“收集實用信息”、“興趣小組研究”、“報告和交流”(寫研究報告和集體交流)和“深入研究”。在實施中，前三個部分安排在課程考核范圍內(nèi)；最后的“深入研究”部分是學(xué)生在本課程結(jié)束后，在積累研究的基礎(chǔ)上自愿進(jìn)行的深入研究或開發(fā)，準(zhǔn)備學(xué)校的“SRTP”或“全國大創(chuàng)”項目的申請立項。這樣的安排把課程中的小研究和學(xué)校組織的課外科技實踐大環(huán)境聯(lián)系起來，形成有機的一體，便于學(xué)生養(yǎng)成課外探究的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

圖1 新的課程體系

新的課程體系與原先的體系比較起來，授課和實驗環(huán)節(jié)都有了比較大的變化。從授課來講，取消了習(xí)題課，作業(yè)問題都在答疑(面對面答疑和校園網(wǎng)上課程中心答疑)過程中解決；講起來比較費時、有實驗條件可以利用的內(nèi)容少講或不講，例如直流電機和控制電機內(nèi)容只提出概念，具體細(xì)節(jié)讓學(xué)生課外到指定實驗室去實踐探究；直流穩(wěn)壓電源的內(nèi)容只介紹穩(wěn)壓的基本原理，深入的穩(wěn)壓技術(shù)和穩(wěn)流環(huán)節(jié)在課外充電器電路分析研究中理解和掌握；新技術(shù)提高的內(nèi)容，例如可編程器件的開發(fā)和應(yīng)用、變頻器的應(yīng)用和變頻調(diào)速技術(shù)，課堂上基本不講，安排相應(yīng)的實驗內(nèi)容，讓學(xué)生在做中學(xué)。這樣既大幅減少了課內(nèi)課時，學(xué)習(xí)效果也更好。

新的課程體系的考核也更加全面，既有閉卷的筆試，考查學(xué)生知識掌握的情況，還有實驗、課外探究的規(guī)劃、安排、實施、數(shù)據(jù)分析、結(jié)論描述表達(dá)等綜合能力的考核，并且考核是貫穿于整個教學(xué)過程，對學(xué)生有連續(xù)的激發(fā)、提醒和引導(dǎo)的作用。

表1所示的是筆者一個學(xué)期的“電工電子技術(shù)”課程的教學(xué)安排。下面就課外探究活動作簡單說明。首堂課前，筆者就把課程的教學(xué)安排和教學(xué)日歷發(fā)給學(xué)生，并布置第一次活動要求每位學(xué)生“收集用電的實用信息”，一周后每人提交5至10個關(guān)于用電的感興趣的問題，引導(dǎo)學(xué)生對用電知識(電工電子技術(shù))開始產(chǎn)生興趣，激發(fā)原始興趣點。一周后收到了學(xué)生們七百多個從日常的學(xué)習(xí)、生活中的用電小技巧、擔(dān)心的現(xiàn)象(插拔電器時插座打火)到月球車上的電源、電機驅(qū)動等興趣點，當(dāng)然大部分是重疊的或類似的。筆者從中篩選出關(guān)注度高的、和課程知識聯(lián)系緊密的又比較適合于實踐的七個問題作為相應(yīng)的課外探究項目，形成表1中列出的探究活動項目。探究活動主要在開放實驗室中進(jìn)行，所有項目都具備實驗條件；也鼓勵學(xué)生自己申請到感興趣的場所做調(diào)研，或通過收集相關(guān)資料、歸納總結(jié)形成報告。

總體說來，新的課程體系具備了以下的特點。

2.2利于學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的調(diào)動

目前的大學(xué)生基本上是90后，“獨生子女”、“信息時代成長起來的一代”是他們的標(biāo)簽，娛樂是他們的一種基本生活方式，寓教于樂應(yīng)該很適用于他們?！半姽る娮蛹夹g(shù)”新課程體系在教學(xué)過程中注重了知識點的引入和導(dǎo)出，采取多元化的教學(xué)形式；在授課中合理應(yīng)用多媒體、仿真等手段；在形式上合理搭配講課、作業(yè)、實驗和課外研究。由于社會多種因素的影響，這一代大學(xué)生處事具有理性、務(wù)實(注重實用)的特點，教學(xué)過程中從實用出發(fā)安排適當(dāng)?shù)乃麄兏信d趣的系列項目開展課外探究，逐步建立和提高他們對課程知識的興趣。在教學(xué)過程中注意學(xué)生興趣培養(yǎng)的同時，還引導(dǎo)他們開展興趣小組合作學(xué)習(xí)。因此，在課外學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)強調(diào)小組合作形式的學(xué)習(xí)，集體規(guī)劃、分工行動、集體交流和總結(jié)。他們這一代成長在網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)的時代，見多識廣、有強烈進(jìn)取心，但沒有經(jīng)歷過多少挫折，心理相對脆弱，遇到考驗容易產(chǎn)生焦慮或抑郁的情緒。新課程體系在教學(xué)過程中做到一貫的引導(dǎo)，養(yǎng)成學(xué)生積極向上的個性品質(zhì)[8]。在教學(xué)內(nèi)容安排上，從淺入深、從簡單到復(fù)雜、從基礎(chǔ)到創(chuàng)新，循序遞進(jìn)；在探究過程中時常有讓他們驚喜的成果，使他們充滿成就感，并對后續(xù)進(jìn)程充滿期待，興趣昂然、信心滿滿。

表1 “電工電子技術(shù)”課程教學(xué)安排

2.3利于教學(xué)資源的充分利用

壓縮課時后，一方面開放的實驗室差不多有50%的時間沒有安排課內(nèi)的教學(xué)活動，這就給學(xué)生提供了相當(dāng)多的在實驗室開展課外探究學(xué)習(xí)的機會。另一方面，原有的課程體系幾年運行下來發(fā)現(xiàn)只有15%左右的學(xué)生利用課外時間到實驗室開展一些研究，研究內(nèi)容絕大多數(shù)是針對已經(jīng)列入“大學(xué)生創(chuàng)新”或“SRTP”的項目；幾乎沒有學(xué)生是針對“電工電子技術(shù)”課程學(xué)習(xí)的。簡單壓縮課內(nèi)學(xué)時的改革，沒能引導(dǎo)學(xué)生到實驗室開展探究型的自主學(xué)習(xí)，反而造成實驗室資源的極大浪費。采用新的課程教學(xué)體系后，明顯的變化是：學(xué)生都會自行安排時間到實驗室開展相關(guān)的研究學(xué)習(xí)活動，甚至還有不少學(xué)生利用周末時間到實驗室做探究活動。目前，把面對面答疑的地點直接安排在實驗室，便于師生的及時交流。答疑、探究的交流還擴展到校園網(wǎng)上的討論區(qū)，便于所有學(xué)生共享。實驗室的場地、設(shè)備以及校園網(wǎng)的資源得到了充分利用，教學(xué)效果也得到了明顯提高。

3 結(jié)語

“電工電子技術(shù)”這門技術(shù)基礎(chǔ)平臺課的改革，把課外探究活動和課內(nèi)教學(xué)活動有機地結(jié)合起來，對引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合理安排課余時間起到了非常重要的作用。課外的探究使學(xué)生加深了對課程重要概念的理解，鞏固了所學(xué)的理論知識，豐富了應(yīng)用信息；還拓展了知識面，使授課知識得以延伸或補充，給減少課堂授課時間提供了可能；更重要的是提高了學(xué)生運用知識的能力，開闊了眼界，并且培養(yǎng)了團(tuán)隊協(xié)作精神。從學(xué)生的課程學(xué)習(xí)成績來看教學(xué)效果得到明顯的提高，簡單地壓縮課內(nèi)學(xué)時后，一度學(xué)生一次性通過考核率徘徊在60%左右；采用新的教學(xué)體系后，一次通過考核率高達(dá)95%左右，應(yīng)該說是很成功的。

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ExploreonGangedTeachingModelwithPracticalResearchinCourseofBasicTechnology

WUXing-ming1,CHENWei-hai1,CAOQing-hua2,LIUJing-meng1,AIHong1

(1.SchoolofAutomation, 2.Dean′sOffice,BeihangUniversity,Beijing100191，China)

Inspired by concept of CDIO education mode,combining with the actual situation of the teaching reform for Electrical and Electronic Teachnology course,this paper sets up a new teaching system that in class and external studies are ganged.It guides the students to study of interested and practical problems in extracurricular time,to cultivate the students′ interest in learning,reasonable arrangement of extracurricular time,and carry out the independent inquiry learning conscientiously.It makes full use of the open laboratory teaching resources,and cultivates the students in the habits of further learning and the team cooperation through the process of studying,and helps students to deepen the understanding of curriculum key concepts,to expand the range of knowledge,to enhance the ability to apply knowledge also.It improves our teaching quality greatly.

course of basic technology; practical research; teaching model

2016-10-21;

2017-02-17

吳星明(1962-)，男，碩士，副教授，主要從事"電工電子技術(shù)"教學(xué)和相關(guān)科研工作,E-mail:wuxingming62@163.com

G426

A

1008-0686(2017)05-0026-04