興趣引導下的電工學教學案例設計研究與探索

馬天磊　曾慶山　羅勇　彭金柱

摘? ?要：電工學課程是理工類專業(yè)本科生的一門公共基礎課。該文分析了電工學課程的教學特點，提出了基于學生興趣引導的電工學案例教學方法。以課程的三個主要章節(jié)為例，設計圍繞高新技術的教學案例，配合課程理論教學，提高學生的學習興趣，提升教學質量。實踐證明，通過興趣引導下的案例教學改革實踐，不僅使學生加深了對電工學課程知識的理解，同時提高了學生對高新技術知識的了解程度，融會貫通，達到靈活掌握課堂知識的目的。

關鍵詞：電工學? 教學方法改革? 案例設計? 興趣培養(yǎng)? 高新技術

中圖分類號：TM15? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）10（c）-0192-02

Abstract： The electrotechnics course is a professional basic course for undergraduates majoring in electrical information. In this paper， we analyze the teaching characteristics of the electrotechnics course， and put forward a case teaching method of electrotechnics based on the guidance of students interest. Taking three main chapters of the electrotechnics course as examples， this paper designs teaching cases around high-tech， which cooperate with course theory teaching， to enhance students interest in learning and improve teaching quality. Practice has proved that the case teaching reform guided by interest not only deepens students understanding of electrotechnics knowledge， but also improves students' understanding and mastery of high-tech， which achieves the purpose of flexible grasp of electrotechnics knowledge.

Key Words： Electrotechnics; Teaching methods reform; Case design; Interest cultivation; High-tech

在《電工學》課程教學過程中，面向的授課對象是理工類專業(yè)本科生，學生的專業(yè)、基礎功底等不盡相同，這對電工學課程的教學帶來了許多難題。如何面對不同類型的學生，把相同的課本知識充分的講授清楚，使所有專業(yè)的學生都能理解和接受，是電工學教學的難點。然而，電工學涉及到大量的電類知識，不僅理論內容多，而且系統(tǒng)和概念復雜[1-2]。另外，很多學生不具備數學、物理等方面的扎實基本功。以上兩點共同導致學生在學習電工學的過程中出現(xiàn)不能很好地理解知識點、課程內容跟不上，從而最終導致課程掛科等嚴重后果。

眾所周知，興趣是促使人們認真且努力從事某項事物的最好的動力[3]。考慮到學生在電工學課程中遇到的難點，可以引入學生們感興趣的內容，促使學生對電工學課程產生濃厚的興趣，從而激發(fā)自身學習的動力，這樣能夠起到事半功倍的效果。對于理工類專業(yè)的學生來說，普遍對高新技術知識具備濃厚的興趣，而且，他們經常會關注一些高新科技的論壇和新聞。根據這一特點，在電工學教學過程中，引入高新科技有關的技術知識，能夠有效地提升學生的學習興趣，激發(fā)學習動力，將學生們的注意力重新聚焦到課堂中[4]。

本文選取高等教育出版社出版，唐介、劉蘊紅主編的《電工學（少學時）》第四版為教材，并以其中三個重要章節(jié)為例，設計基于高新科技的教學案例，提升學生學習興趣，以期達到用興趣驅動學生掌握電工學知識的目的。

1? 案例設計

所選課程的章節(jié)分別為第6章“電動機”、第7章“電氣自動控制”、第8章“直流穩(wěn)壓電源”。三個章節(jié)所涉及知識點分別為電能實現(xiàn)能量利用和轉化的三個代表，覆蓋了生產生活的很多方面，因此，所選章節(jié)的內容極具代表性，能夠最大程度地提升學生對電工學知識的興趣。

1.1 電動機

第6章主要講解的是三相異步電動機，其為實現(xiàn)能量轉換的主要裝置，基本原理為三相電流通過三相繞組產生在空間旋轉的磁場，轉子在旋轉磁場的作用下發(fā)生旋轉，進而產生動能。這種電磁相互轉化和相互作用的電機，其原理簡單，技術成熟，很多同學早有耳聞，所以在學習的時候很難提起興趣。因此在講解三相異步電動機的起動和調速等重要章節(jié)時，學生出現(xiàn)不認真聽講的現(xiàn)象。

除了這種依靠電磁轉換的電機以外，超聲波電機是原理完全不同的另一種電機，其利用壓電材料的逆壓電特性，激發(fā)電機定子的機械振動，通過定轉子之間的摩擦力，驅動轉子的定向運動，將電能轉換為機械能輸出。與傳統(tǒng)電機相比，它具有體積小、低速大轉矩、反應速度快、不受磁場影響、保持力矩大等優(yōu)點。這種電機的研究從20世紀70年代開始，比電磁轉換的電機研究晚了一個多世紀，所以其技術很新。通過引入超聲波電機的例子，同學們能夠掌握全新的電動機能量轉換的原理，通過與經典的電磁轉換電機相對比，在提升興趣的同時，還可以對電磁轉換電機的各項性能加深理解，起到興趣帶動學習的目的。

1.2 電氣自動控制

第7章主要講授電氣自動控制內容，圍繞交流接觸器、行程開關、時間繼電器等控制電器，設計控制電路，實現(xiàn)對電動機等用電設備的控制作用，達到以人類的要求實現(xiàn)電機的正反轉、順序控制、時間控制等目的。雖然是自動控制，但是學生們在學習的過程中，普遍反映所講內容的控制手段含有手動步驟，自動化和智能化的程度與想象中的有差距。進入人工智能時代后，經典的控制手段雖然是基礎，但是已經很難吸引眼球，這種情況造成了學生們對所學內容的興趣度大大降低[5]。

為了提升學生對本章內容的興趣，增強學習主動性。建議電氣自動控制章節(jié)內容與現(xiàn)階段比較熱門的人工智能技術相連接，這樣既能吸引同學們回歸到經典的電氣自動控制知識中來，又能擴展同學們的知識面，起到一舉雙得的目的。人工智能技術涉及面非常廣，可以選取與控制相關的內容進行講解，比如自動控制電路在實現(xiàn)控制功能時，啟動按鈕和停止按鈕均需要人工進行操作。引入人工智能技術后，可以利用高速處理芯片，嵌入深度學習算法，結合外圍傳感器，設計智能控制方案，取代人工操作的步驟，實現(xiàn)真正意義的自動控制[6]。

1.3 直流穩(wěn)壓電源

第8章主要講解直流穩(wěn)壓電源，其基礎是半導體二極管。半導體二極管的工作原理相對來說比較容易理解，簡單來講就是正向導通、反向截止。這對于想要學習高技術知識的大學生來說，誘惑力不足。如果本章基礎部分不能很好的提升學生的學習興趣，那么學生們很難對后續(xù)的知識點有很好的掌握。相反，如果我們將二極管的內容與某些新穎的事件聯(lián)系起來，那么就能吸引學生的眼球，進而提升學生們的學習興趣。

在二極管的發(fā)展歷程中，2014年是一個值得被銘記的年份。因為2014年諾貝爾物理學獎被授予了日本科學家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科學家中村修二，以表彰他們發(fā)明了藍色發(fā)光二極管，并因此帶來的新型節(jié)能光源?？赡芡瑢W們不會想到諾貝爾物理獎這樣世界性的大獎，竟然和簡單的二極管會有聯(lián)系。在此基礎上，我們可以講解那三位科學家是如何獲得諾獎的，其中做出了哪些技術上的貢獻。在這些內容的牽引下，不僅二極管的知識能夠很容易的讓學生們接受，而且學生們對諾貝爾獎也能有一個很好的了解。諾貝爾獎，那么神圣和遙不可及的一個概念，其實距離我們的所學是那么的近。不僅如此，還能激發(fā)同學們努力學習課本知識的動力。

2? 知識點回歸

案例是促進課堂教學的，教學的關鍵仍是課本知識。案例與課本知識相輔相成，案例能夠促進學生們對課本知識的理解與掌握，課本知識又能夠進一步驗證案例的科學性和合理性。

這三個典型的案例，均是以課本知識為主，融入現(xiàn)階段同學們感興趣的高新科技話題，提升學生的學習興趣。興趣是最好的導師，在興趣的引導下，學生們不僅能夠很容易掌握住課本知識，同時對于與案例相關的課外內容，也能夠在興趣的引領下，有一定程度的掌握，達到豐富和擴大知識面的效果。

3? 實際教學效果

在2017—2018學年和2018—2019學年的教學過程中，通過融入這些案例，同學們對這三章的學習興趣普遍提升。在課后的學生討論中，發(fā)現(xiàn)更多的學生提出關于這些章節(jié)的問題，而且所提問題不局限于課本知識，有許多課外相關知識的擴展。這些都說明學生們對這些知識點的關注度提升，形成了學習興趣，進而對于實際的教學效果有顯著直接的提升作用。

4? 結語

根據現(xiàn)階段理工科專業(yè)大學生對高科技知識的濃厚興趣，將圍繞課本知識的高新技術案例引入電工學課程教學中，從而提高了學生學習的興趣，發(fā)散學生的思維。這種興趣引導下的案例設計教學方法是課堂教學、實踐教學相結合的方法，加強理論與實際的結合，將實際應用與課程教學緊密聯(lián)系。實踐證明，通過興趣引導下的案例設計教學的改革實踐，不僅使學生加深了對電工學課本知識內容的理解，同時擴大了學生的知識面，提高了學生的創(chuàng)新能力和自學能力。

參考文獻

[1] 楊晶顯，王凱.《電工學》課程教學改革探索[J].科技創(chuàng)新導報，2018，15（17）： 201-202.

[2] 康濤，徐健，馬莉萍.“電工學”課程教育教學方法的研究與實踐[J].教育教學論壇，2018（45）： 208-209.

[3] 王鵬，敬偉，兀偉.提高學生對“電工學”課程的學習興趣[J].電氣電子教學學報，2012，34（S1）： 53-54.

[4] 李良洪，李紀紅，俞妍.如何培養(yǎng)學生對“電工學”課程的學習興趣[J].電氣電子教學學報，2012，34（S1）：91-92，100.

[5] 鐘小容.論人工智能對我國高等教育發(fā)展的影響[J]. 智庫時代，2019（34）：108，114.

[6] 董文娟，黃堯.人工智能背景下職業(yè)教育變革及模式建構[J].中國電化教育，2019（7）：1-7，45.