基于電工電子課程組的教學(xué)改革

東華大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 上海 201620

在當(dāng)前信息化浪潮席卷全球、我國(guó)科技實(shí)力不斷突破攀升的新形勢(shì)下，電工和電子信息技術(shù)及其所催生的智能電網(wǎng)、“互聯(lián)網(wǎng)+”、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)正日益滲透到各學(xué)科領(lǐng)域，前所未有地推動(dòng)了各行業(yè)的技術(shù)變革和進(jìn)步。電工電子作為非電專業(yè)人才了解并掌握電類基本原理和技能的一門基礎(chǔ)課程，是高等學(xué)校面向工科非電專業(yè)開設(shè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)必修課程，對(duì)于新形勢(shì)下各專業(yè)人才的培養(yǎng)和后續(xù)發(fā)展起著至關(guān)重要的基礎(chǔ)性作用。

目前，電工和電子技術(shù)的應(yīng)用極為廣泛，發(fā)展非常迅速，并且日益滲透到其他學(xué)科領(lǐng)域以促進(jìn)其發(fā)展，在我國(guó)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占有重要的地位。學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，獲得電工和電子技術(shù)必要的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，了解電工電子技術(shù)的應(yīng)用和我國(guó)電工電子技術(shù)發(fā)展的概況，為今后學(xué)習(xí)后續(xù)課程以及從事有關(guān)的工程技術(shù)工作和科學(xué)研究工作打下一定的基礎(chǔ)。學(xué)生通過(guò)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，鞏固和加深理解所學(xué)的知識(shí)，更重要的是訓(xùn)練實(shí)踐技能，掌握理論并指導(dǎo)實(shí)踐[1,2]。

1 電工電子技術(shù)系列課程面臨5個(gè)主要的突出問(wèn)題

1.1 教學(xué)內(nèi)容未充分體現(xiàn)專業(yè)特點(diǎn)

教學(xué)對(duì)象涉及專業(yè)較多，不同專業(yè)對(duì)電類基礎(chǔ)知識(shí)的需求不同。如物理類專業(yè)要求扎實(shí)的電工及電路基礎(chǔ)能力，計(jì)算機(jī)專業(yè)側(cè)重于電子技術(shù)，軟件工程等專業(yè)對(duì)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)的要求很高，大量普通非電專業(yè)要求基本而全面的電工、電子知識(shí)和能力，服裝設(shè)計(jì)與工程等少量專業(yè)僅要求學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)有初步了解?，F(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容傳統(tǒng)而復(fù)雜、涉及知識(shí)全面但理論較為抽象，未能有效體現(xiàn)專業(yè)特點(diǎn)，學(xué)科式教學(xué)方法使學(xué)生在枯燥的理論學(xué)習(xí)中喪失對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。

1.2 教學(xué)要求未充分適應(yīng)學(xué)生素質(zhì)的差異

任課教師在本課程的教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)：由于本系列課程受眾極廣，在大眾教育的背景下，學(xué)生基礎(chǔ)素質(zhì)和個(gè)體化發(fā)展目標(biāo)的差異非常明顯。如有志于未來(lái)從事相關(guān)工程技術(shù)工作和科學(xué)研究工作的學(xué)生，本身基礎(chǔ)扎實(shí)，對(duì)電類課程教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度都有較高的要求，并期望具備較為扎實(shí)的電學(xué)基礎(chǔ)和接近于專業(yè)化的能力素養(yǎng)；而部分學(xué)生自身在電學(xué)及相關(guān)的物理學(xué)方面基礎(chǔ)薄弱，加之專業(yè)本身對(duì)電學(xué)知識(shí)的依賴度較低，使其對(duì)電工電子課程的學(xué)習(xí)興趣不大。針對(duì)學(xué)生的不同情況，應(yīng)采用不同的教學(xué)方案和教學(xué)要求，通過(guò)開展分層教學(xué)、分流培養(yǎng)，助力于學(xué)生達(dá)到多元成才的教育培養(yǎng)目標(biāo)。

1.3 新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用未充分反映在現(xiàn)有教學(xué)體系中

隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等的工業(yè)應(yīng)用水平有較快的進(jìn)步，“互聯(lián)網(wǎng)+”關(guān)聯(lián)各學(xué)科領(lǐng)域，并引領(lǐng)行業(yè)的快速發(fā)展和技術(shù)升級(jí)，這就為學(xué)生的理論知識(shí)學(xué)習(xí)找到了實(shí)際的應(yīng)用背景。因此，將信息與控制技術(shù)融入如紡織制造等不同專業(yè)的工業(yè)流程，成為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生創(chuàng)新與實(shí)踐能力的有效途徑。因此有必要改革教學(xué)內(nèi)容，在減少?gòu)?fù)雜計(jì)算和理論推導(dǎo)的基礎(chǔ)上，將部分教學(xué)的重心放在信息技術(shù)在相關(guān)行業(yè)應(yīng)用與系統(tǒng)集成上面，開闊學(xué)生的眼界，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，為其后續(xù)的專業(yè)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一

實(shí)驗(yàn)室很多設(shè)備都達(dá)到或者接近國(guó)家報(bào)廢要求時(shí)間，大部分設(shè)備都是模擬設(shè)備，很多設(shè)備使用操作不方便，實(shí)驗(yàn)課程有相當(dāng)一部分時(shí)間被講解儀器、使用儀器、儀器故障等占據(jù)，影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，同時(shí)與當(dāng)前企業(yè)、工業(yè)界的數(shù)字化發(fā)展需求不吻合。實(shí)驗(yàn)室很多檢測(cè)設(shè)備易損壞或者燒壞。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面，部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重復(fù)，很多年還在使用，內(nèi)容涉及使用的芯片多年未變，教學(xué)內(nèi)容缺乏綜合型實(shí)驗(yàn)。

1.5 大班教學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果差

實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地面積有限，小教室少。電工電子實(shí)驗(yàn)課程面向全校很多專業(yè)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課程排課緊張、專職教師不足、實(shí)驗(yàn)教師工作量大、學(xué)生批次多等問(wèn)題?；诂F(xiàn)實(shí)需求，很多課程都是大班教學(xué)。大班教學(xué)有利于解決課程緊張、課時(shí)多等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，但是同時(shí)也帶來(lái)一些問(wèn)題：課時(shí)內(nèi)學(xué)生過(guò)多，指導(dǎo)教師不能顧及所有學(xué)生；最后幾排的學(xué)生不是看不清PPT就是聽(tīng)不清楚講述內(nèi)容；大多數(shù)是雙人組實(shí)驗(yàn)，部分學(xué)生喪失動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，部分學(xué)生過(guò)度依賴同桌，自己很少實(shí)際操作，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看不利于學(xué)生個(gè)性化發(fā)展和實(shí)踐能力的提高。

2 課程建設(shè)的基本內(nèi)容與改革措施

遵循技術(shù)的新發(fā)展，服務(wù)于人才培養(yǎng)的多元化目標(biāo)，是電工電子課程教學(xué)研究和改革的宗旨。課題組廣泛調(diào)研了國(guó)內(nèi)外高校相關(guān)課程教學(xué)情況，并與我校各學(xué)院針對(duì)電工電子課程的需求進(jìn)行了直接的交流對(duì)接，從而在課程體系、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法和考核方式、建立新教學(xué)場(chǎng)地與購(gòu)置新設(shè)備、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源等6個(gè)方面進(jìn)行了全方位整體性的探索和改革。

2.1 課程體系改革

根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)及需求，將全校非電專業(yè)分為3種專業(yè)門類。課程體系按照“大電工電子平臺(tái)+專業(yè)特色”的模式，將目前的課程調(diào)整為3個(gè)層次。第一層次：6學(xué)分/96學(xué)時(shí)(理論) + 1學(xué)分/32學(xué)時(shí)(實(shí)驗(yàn))，分兩個(gè)學(xué)期完成；第二層次：4學(xué)分/64學(xué)時(shí)(理論) + 0.5學(xué)分/16學(xué)時(shí)(實(shí)驗(yàn))，一個(gè)學(xué)期完成；第三層次：2學(xué)分/32學(xué)時(shí)(理論) + 0.5學(xué)分/16學(xué)時(shí)(實(shí)驗(yàn))，一個(gè)學(xué)期完成。

2.2 教學(xué)內(nèi)容改革

對(duì)于非電類學(xué)生而言，教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生在掌握基本概念的基礎(chǔ)上，能對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行應(yīng)用，不需像電類專業(yè)那樣要求學(xué)生掌握大量系統(tǒng)的理論知識(shí)和繁多復(fù)雜的公式推導(dǎo)，故在電工電子技術(shù)課程新教學(xué)內(nèi)容中，不過(guò)多地講授煩瑣的理論與推導(dǎo)，重點(diǎn)介紹基本概念與基本原理，結(jié)合大量實(shí)例講授概念與原理的應(yīng)用。同時(shí)將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)仿真軟件應(yīng)用到電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中去，使之為教學(xué)服務(wù)，提高教學(xué)質(zhì)量[3]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，增加仿真案例分析，刪除內(nèi)容類似的重復(fù)性實(shí)驗(yàn)；增設(shè)仿真軟件介紹、仿真設(shè)計(jì)練習(xí)、實(shí)物搭建等綜合型實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，將Multisim引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，開發(fā)不同層次的設(shè)計(jì)型和綜合型實(shí)驗(yàn)，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容[4]。部分實(shí)驗(yàn)只要求學(xué)生進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，還有一部分實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生課前仿真設(shè)計(jì)，指導(dǎo)教師上課抽查。有些專業(yè)的學(xué)生，基于實(shí)際調(diào)查分析研究，將不再設(shè)置本門課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：如計(jì)算機(jī)學(xué)院學(xué)生前期開設(shè)的電路與模擬電子技術(shù)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和數(shù)字邏輯課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，服裝學(xué)院前期開設(shè)的電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)等。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法改革

引入軟件實(shí)驗(yàn)，將軟件實(shí)驗(yàn)與硬件實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，利用多種手段提高教學(xué)效率、綜合實(shí)踐能力和認(rèn)知。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面，改革單純驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，增加綜合性實(shí)驗(yàn)，以提高學(xué)生對(duì)本課程的興趣。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，引入實(shí)物展示、作品展示、案例分析、對(duì)比分析等實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。對(duì)于特別復(fù)雜的環(huán)節(jié)，先播放一段視頻給學(xué)生，然后再進(jìn)行重點(diǎn)講解，有很好的效果。實(shí)驗(yàn)報(bào)告突出數(shù)據(jù)測(cè)試、分析、思考、設(shè)計(jì)、研究過(guò)程，適當(dāng)加入仿真和分析。

2.4 考核方式改革

改革電工電子系列課程的考核方式，由主要依賴期末卷面考試的傳統(tǒng)考核方式，逐漸推進(jìn)到兼顧隨堂及平時(shí)測(cè)驗(yàn)、期中考試、針對(duì)綜合項(xiàng)目及應(yīng)用案例的課程研究報(bào)告、期末考試等多種考核方式并存且互為依托的綜合考核方法。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容考核，普通班抽取一次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考查，考查過(guò)程注重學(xué)生操作過(guò)程而不僅僅注重操作結(jié)果。卓越班不進(jìn)行測(cè)驗(yàn)考查，但是增加綜合實(shí)驗(yàn)仿真、設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告重點(diǎn)考查數(shù)據(jù)分析、思考、設(shè)計(jì)、討論過(guò)程，不注重文字?jǐn)?shù)量、形式結(jié)構(gòu)等。對(duì)報(bào)告內(nèi)容一致的學(xué)生，都給予零分處理；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，額外進(jìn)行了設(shè)計(jì)性、探究性實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，給予加分；給予其他學(xué)生適當(dāng)指導(dǎo)的學(xué)生，給予加分；不操作過(guò)度依賴同桌的學(xué)生，給予適當(dāng)減分；促進(jìn)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐、團(tuán)結(jié)互助學(xué)風(fēng)的形成。

2.5 建立新型教學(xué)場(chǎng)地與購(gòu)置新設(shè)備

建立了新型的教學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，形成了數(shù)量較多、面積適宜的多功能教室，大量購(gòu)置了一批低、中、高三檔位組合式的測(cè)試測(cè)量設(shè)備。課程安排全部實(shí)現(xiàn)小班教學(xué)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備全部更換數(shù)字化多功能的儀器儀表、專用強(qiáng)電大型模塊、工業(yè)級(jí)PLC模塊和專用電機(jī)。更新了實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件、引入新設(shè)備的操作視頻、錄制了新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。

2.6 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源

建立學(xué)院級(jí)實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)站，將新設(shè)備的課件、教學(xué)視頻、課程安排、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等及時(shí)上傳，豐富網(wǎng)絡(luò)資源，設(shè)置學(xué)生答疑區(qū)，將實(shí)驗(yàn)室的整體構(gòu)架和各個(gè)功能板塊進(jìn)行了分欄描述，設(shè)置課外科技活動(dòng)專欄、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室專欄，為全校電工電子類的學(xué)生提供了一個(gè)良好的互動(dòng)平臺(tái)。及時(shí)上報(bào)電工電子類的學(xué)科競(jìng)賽信息，促進(jìn)有興趣學(xué)生繼續(xù)深挖探究電工電子的科學(xué)世界。

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)電工電子系列課程教學(xué)實(shí)踐中存在的問(wèn)題進(jìn)行了剖析。為提高跨學(xué)科跨學(xué)院跨專業(yè)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力，從課程體系建設(shè)的基本內(nèi)容與改革措施等方面進(jìn)行了改革實(shí)踐，有力地促進(jìn)了電工電子系列課程的發(fā)展，提升了學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素養(yǎng)。