電工電子實習教學改革與探索

趙春鋒， 陳國明， 汪敬華， 范小蘭

(上海工程技術(shù)大學 工程實訓中心， 上海 201620)

0　引言

電工電子實習課程是我校非電類專業(yè)的學生在完成“電工技術(shù)”、“電子技術(shù)”兩門專業(yè)基礎(chǔ)課程學習之后的一門重要的實踐課程，也是非電類工科學生知識的重要組成部分之一。這門實踐課程不僅可以鞏固學生課堂所學的理論知識，而且有利于培養(yǎng)學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力。在卓越工程師的培養(yǎng)中起著十分重要的作用，一直受到我校的重視和支持。

近年來，在教改項目的支持下，我校對該課程教學開展了教改項目研究，明確建設(shè)目標。通過對國內(nèi)外有關(guān)院校電工電子技術(shù)實習的現(xiàn)狀調(diào)研，分析了電工電子實習在本科應(yīng)用型復合型人才培養(yǎng)方面對知識和技能的要求，提出了電工電子實習教學建設(shè)的基本思路，構(gòu)建了電工電子實習新的知識體系。結(jié)合對卓越工程師創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)目標，制訂了我校培養(yǎng)符合社會需求的、知識結(jié)構(gòu)合理的專業(yè)人才的教學計劃和實踐教學體系，確立了理論聯(lián)系實際、產(chǎn)學結(jié)合的建設(shè)目標[1]。

1　充實和創(chuàng)新教學內(nèi)容

1.1　構(gòu)建新的電工電子實習教學體系[2,3]

在新的電工電子實習教學體系中，對電工與電子實習課程中的電工工藝實習，增加入必要的電氣安全技術(shù)、常用電工工具的使用、新型電工材料和元器件知識等內(nèi)容；補充要求學生掌握電氣圖的讀圖、安裝、調(diào)試和故障排除、電源及照明線路安裝及PLC編程操作，加強學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。此外還通過建立電子實習經(jīng)典教學案例庫，充實實習教學內(nèi)容。目前在電子實習中，陸續(xù)采用獲得良好教學效果的經(jīng)典教學案例有：可調(diào)式串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源、簡單收音機電路、自動水龍頭控制電路、聲光控節(jié)電開關(guān)電路、多功能數(shù)字液晶顯示萬用表以及基于PT2262和PT2272數(shù)字編譯碼芯片的遙控發(fā)射接收電路等的設(shè)計原理、焊接與調(diào)試。

1.2　講義突出實踐能力培養(yǎng)

教學講義中每個實踐任務(wù)均按照“基礎(chǔ)知識→任務(wù)內(nèi)容→具體實施”的思路編寫，整個電工實習內(nèi)容豐富，由基本到復雜，從電氣安全、電工材料和元器件的選用到電氣布線和電氣圖讀圖，再到PLC編程操作，最后落實到任務(wù)驅(qū)動型實踐項目的完成。電氣布線和電氣圖讀圖要求學生能根據(jù)電氣圖安裝、調(diào)試和排除故障，內(nèi)容涉及工業(yè)和民用兩個領(lǐng)域，工業(yè)領(lǐng)域有三相交流異步電動機的控制，民用有照明線路安裝。這些內(nèi)容強化了學生電工領(lǐng)域工程實踐能力培養(yǎng)。講義最后為任務(wù)驅(qū)動型實踐項目，任務(wù)驅(qū)動型實踐項目書本的提示內(nèi)容較少，需要學生根據(jù)已學的知識，并且通過自行查閱資料、小組討論、團隊思考、集體合作才能完成項目任務(wù)。

充實和創(chuàng)新后的電子實習的教學內(nèi)容包括：電子元器件的基本知識；電烙鐵的使用與焊接技術(shù)；直流穩(wěn)壓電路的焊接、調(diào)試與參數(shù)測量；常用電子儀器儀表(示波器和萬用表等)的使用；電子產(chǎn)品的焊接、安裝及調(diào)試等。電子實習內(nèi)容緊跟電子工業(yè)發(fā)展的趨勢；保持教學內(nèi)容的先進性；重點加強工程實踐訓練；注重學生實踐能力、獨立獲得知識能力和提出、分析、解決實際問題能力的培養(yǎng)。為學生建立工藝基礎(chǔ)平臺，使學生能夠運用現(xiàn)代電子工業(yè)的基礎(chǔ)知識。為專業(yè)學習和實踐打下扎實的基礎(chǔ)[4,5]。

2　創(chuàng)新課程教學模式

2.1　“學、練、試、創(chuàng)”的教學模式

電工電子實習突出的是工程實踐性。為了讓學生了解現(xiàn)代電工電子行業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，根據(jù)學生綜合能力的培養(yǎng)過程，我們將整個實習過程分為學、練、試、創(chuàng)四個不同階段。針對這四個階段的特點，實習教師相應(yīng)的調(diào)整教學重心和方式。

學，主要是知識的學習與積累。這個階段教師側(cè)重于激發(fā)學生的興趣和愛好，增強學生自主學習的能力。

試，主要是知識的運用和發(fā)現(xiàn)，在這個階段教師要引導學生理解和掌握關(guān)鍵電路模塊的基本原理、調(diào)試和故障排除方法。

創(chuàng)，是實習的最后一個階段，相比于前三個階段，這個階段對能力培養(yǎng)的要求更高。通過項目設(shè)計和團隊協(xié)作培養(yǎng)學生的創(chuàng)新設(shè)計、交流溝通和團隊協(xié)作能力。這個階段，實習教師注重和強調(diào)學生在團隊中的表現(xiàn)，激發(fā)學生的創(chuàng)造性和潛能，并通過最后的答辯環(huán)節(jié)考核和評定項目實施中團隊成員的表現(xiàn)[6]。

2.2　課堂引導和啟發(fā)教學

指導教師要確立以學生為實踐主體的教學理念，改變以往填鴨灌輸式的教學模式，轉(zhuǎn)而強調(diào)“做中學”、“邊做邊學”的原則，注重對學生引導和啟發(fā)[7]。學生遇到問題和困難，教師不直接告知結(jié)論，而是啟發(fā)學生如何去思考和分析。比如，學生焊接好直流穩(wěn)壓電源后，卻無法測得電壓。學生急切想知道故障出在什么地方，此時教師首選的便是進行必要的提示和引導；電路焊接是否完整，元器件管腳插接是否正確，萬用表是否正常等等。其次，建立學生的優(yōu)秀作品展示櫥窗，櫥窗里展示的往屆同學的優(yōu)秀實習作品，不僅給學生樹立努力的方向和信心，也可以激發(fā)學生的好勝心和創(chuàng)造力。

2.3　發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)教學作用

隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展，借助網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，在教學改革的過程中，我們制作了實習教學多媒體課件和網(wǎng)絡(luò)課程包，建成校級電工電子實習精品課程，實現(xiàn)教學資料網(wǎng)絡(luò)共享，運用圖像、文字和視頻相結(jié)合的多媒體手段，以豐富生動的教學形式激發(fā)學生的興趣；通過網(wǎng)絡(luò)資源共享和網(wǎng)上師生互動環(huán)節(jié)，幫助學生有效便捷的預(yù)習教學內(nèi)容和獲取教學資源，拓寬教師和學生交流互動的渠道，從而提高教學質(zhì)量和教學效果[8]。網(wǎng)絡(luò)助學平臺提供的豐富教學資源，如網(wǎng)絡(luò)課件、電子教案等為學生開創(chuàng)了豐富的獲取知識的渠道；建立的面向?qū)W生的DIY(Do It by Yourself)自主實踐平臺和網(wǎng)絡(luò)交互平臺，有助于提高學生的自主創(chuàng)新和互動交流能力。

2.4　組織學生企業(yè)實習鍛煉，初探產(chǎn)學之路

經(jīng)過電工電子實習的工程應(yīng)用實踐，讓學生獲得了初步的電工電子電路系統(tǒng)的設(shè)計、研制和調(diào)試的經(jīng)驗，進一步培養(yǎng)學生認真嚴謹、一絲不茍的工作作風，初步具備工程實踐能力和素質(zhì)。教學改革以來，我們組織部分學生到上海某公司進行暑期產(chǎn)學合作實習，該公司是一家智能家居控制系統(tǒng)集成商，主要使用智能家居總線系統(tǒng)進行別墅、辦公室和酒店等的燈光控制設(shè)計、安裝與調(diào)試。經(jīng)過兩個月的暑期實習，參與實習的學生不僅能設(shè)計智能家居控制系統(tǒng)電路圖，還進行系統(tǒng)接線，參與工程現(xiàn)場的軟硬件調(diào)試工作。他們的實際表現(xiàn)使企業(yè)也萌發(fā)了和我校建立“暑期產(chǎn)學合作實習”的長期合作意向，使企業(yè)和學生共同獲益。將工程內(nèi)容有機地融入教學中是促進學生工程素質(zhì)全面發(fā)展的根本途徑[9,10]。受此啟發(fā)，我們將繼續(xù)探索電工與電子實習產(chǎn)學結(jié)合之路。

3　教學效果

由于電工電子實習課程強調(diào)應(yīng)用性、工程性和創(chuàng)新性，因此通過大量基礎(chǔ)實踐訓練項目可以逐步加強學生基本實踐能力的培養(yǎng)，而且在實習內(nèi)容中引入和增加一些設(shè)計性的實習項目，通過給學生提供新的知識材料，引導學生應(yīng)用所學知識去完成項目的設(shè)計、實施、操作，不斷的交流溝通，最終團結(jié)協(xié)作完成設(shè)計項目，從而達到提高學生獨立思維能力和創(chuàng)新思維能力的目的。在實習過程中，有些學生在完成規(guī)定的實訓任務(wù)后還自行完成自己感興趣的實驗，有些學生自學PLC的功能指令并利用功能指令替換由許多簡單語句組合實現(xiàn)的復雜功能，自學Altium Designer 繪制電子線路圖等。

圖1～3為教學實踐現(xiàn)場圖片。

式中：Mx、My和Mxy分別為蜂窩夾層結(jié)構(gòu)在x、y向上的彎矩和總扭矩；Qx、Qy為蜂窩夾層結(jié)構(gòu)總的橫向剪切力；w為蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的橫向撓度；分別為蜂窩夾芯在x、y方向上的剪切剛度；為上、下面板的彎曲剛度；為蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的整體彎曲剛度；φx、φy分別為變形前垂直于夾層結(jié)構(gòu)xoy面的直線變形后在xoz、yoz平面內(nèi)的廣義位移；μf為上、下面板泊松比。

圖1為電氣控制模擬板的安裝與調(diào)試；

圖2為PLC設(shè)計與調(diào)試；

圖3為驅(qū)動型實踐項目完成后的答辯。

實踐表明，學生在自主學習、電路分析與接線、團隊協(xié)作、交流溝通、程序設(shè)計與調(diào)試、創(chuàng)新設(shè)計等方面能力得到了提升。

圖1　電氣控制模擬板的安裝與調(diào)試

圖2　PLC設(shè)計與調(diào)試

圖3　驅(qū)動型項目設(shè)計完成后的答辯

4　結(jié)語

我校的電工電子實習課程作為基礎(chǔ)實踐課程，從工程應(yīng)用出發(fā)，建立理論知識與實際應(yīng)用的互動教學體系。采用新的基礎(chǔ)技能和能力訓練的任務(wù)驅(qū)動型項目設(shè)計的教學模式，提高了學生基礎(chǔ)知識學習能力和基本技能訓練，培養(yǎng)了學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力[11]，真正做到電工電子實習課程為其它技術(shù)課和專業(yè)課的進一步學習提供實踐基礎(chǔ)保障。(趙春鋒等文)

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