面向創(chuàng)新班的電工學(xué)教學(xué)改革

鄧紅雷　汪娟娟　黃振琳

[摘 要]針對目前創(chuàng)新班電工學(xué)教學(xué)存在的教學(xué)內(nèi)容急需調(diào)整、學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高、考核方式急需改變等問題，對創(chuàng)新班電工學(xué)教學(xué)改革思路進行了探討，提出建立“寬基礎(chǔ)、活模塊，重創(chuàng)新”的電工學(xué)教學(xué)模塊，推行分級分層次教學(xué)，循序漸進，逐步引導(dǎo)，教學(xué)手段多樣化，采用理論考試+實踐考查+自主學(xué)習(xí)評價的綜合評價方式，加強培訓(xùn)，爭取學(xué)校與學(xué)院政策支持，提高授課教師教學(xué)水平和積極性等應(yīng)對措施。實踐表明，這些措施取得了較好的效果，為創(chuàng)新班的電工學(xué)教學(xué)改革提供了可以借鑒的思路。

[關(guān)鍵詞]創(chuàng)新班;電工學(xué);教學(xué)改革;應(yīng)對措施

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）07-0062-03

2012年9月23日，國務(wù)院下發(fā)了《關(guān)于深化科技體制改革加快國家創(chuàng)新體系建設(shè)的意見》（以下簡稱“意見”），意見提出，要充分發(fā)揮高等學(xué)校的基礎(chǔ)和生力軍作用，高等學(xué)校應(yīng)對學(xué)科專業(yè)實行動態(tài)調(diào)整，全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，在基礎(chǔ)研究和前沿技術(shù)領(lǐng)域取得原創(chuàng)性突破，增強學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)業(yè)能力。

為了響應(yīng)國家的號召，華南理工大學(xué)提出了培養(yǎng)“創(chuàng)新、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè)”三創(chuàng)人才的思路，并相繼開設(shè)了機械、材料、自動化、計算機、化學(xué)、數(shù)學(xué)和經(jīng)濟學(xué)類等創(chuàng)新班。創(chuàng)新班的培養(yǎng)目標為：注重學(xué)生的科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新意識、研究能力和應(yīng)用能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生掌握扎實的基礎(chǔ)理論知識，讓學(xué)生掌握核心技術(shù)，了解本學(xué)科發(fā)展前沿知識和新興技術(shù)，成為具有國際視野和良好國際交流能力的研究型科學(xué)與技術(shù)高級專門人才。具體辦學(xué)方式為：1.小班全英授課;2.前三年修完本科課程，在第三年底完成本碩、本博分流，“本-碩”連讀實行“3+1+2”的培養(yǎng)模式，“本-博”連讀實行“3+1+4”的培養(yǎng)模式，本科階段實行導(dǎo)師制，大一就可進實驗室;3.實行淘汰制，一掛科就要求退回普通班;4.學(xué)生必須參加國家或廣東省的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃，或?qū)W生研究計劃，或百步梯攀登計劃，或一定時間的各類課外創(chuàng)新能力培養(yǎng)活動。

電工學(xué)是所有非電類工科專業(yè)的專業(yè)必修課，是一門應(yīng)用性、實踐性比較強的課程[1]。創(chuàng)新班的出現(xiàn)，對電工學(xué)課程教學(xué)改革提出了新的要求，迫切需要對現(xiàn)有電工學(xué)課程教學(xué)做出大的調(diào)整，以適應(yīng)新的培養(yǎng)要求。

一、當前我校電工學(xué)課程現(xiàn)狀與創(chuàng)新班電工學(xué)存在的問題

經(jīng)過多輪教學(xué)大綱的調(diào)整與修訂，當前我校電工學(xué)教學(xué)模塊基本已經(jīng)固化，教學(xué)內(nèi)容大體分為四大模塊（電路基礎(chǔ)2、電氣控制4、模擬電子技術(shù)1和數(shù)字電子技術(shù)1）以及大模塊下細分的多個小模塊。各個專業(yè)根據(jù)大小模塊選擇教學(xué)內(nèi)容，形成了如下的格局：電工學(xué)基礎(chǔ)（理論32學(xué)時+實驗8學(xué)時，面向?qū)I(yè)：土木交通類，所選模塊：1+2）、電工與電子技術(shù)I（48+24，能源、應(yīng)用化學(xué)、核電，2+4+1）、電工與電子技術(shù)II（64+24，材料、輕工、食品、化學(xué)、環(huán)境、生物、物流和機械工程，3++）、電工與電子技術(shù)III（80+32，機械電子類，+++）、電路與電子技術(shù)（64+32，計算機+軟件類，++），電子技術(shù)（48+8，土木交通類，+），基本滿足了各個普通專業(yè)的要求。

對標創(chuàng)新班的培養(yǎng)目標，我校創(chuàng)新班電工學(xué)課程目前存在的問題主要有以下幾個方面。1.教學(xué)內(nèi)容急需調(diào)整。創(chuàng)新班的出現(xiàn)，是一個新鮮事物，如果將普通班的教材用于創(chuàng)新班，則教材內(nèi)容陳舊，教學(xué)學(xué)時過多，配合大環(huán)境下學(xué)校消減學(xué)分數(shù)和創(chuàng)新班的特殊需要（本科生總學(xué)分從175學(xué)分降到160學(xué)分左右，創(chuàng)新班必須增加至少4個創(chuàng)新學(xué)分，這必然需要壓縮其他課程的學(xué)分），必須對電工學(xué)的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)分做出調(diào)整。2.學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，全英教學(xué)，這對教師和學(xué)生都提出了更高的要求。雖然創(chuàng)新班的學(xué)生進校分數(shù)高、基礎(chǔ)好，但是電工學(xué)課程內(nèi)容雜，比較抽象，加上部分學(xué)生覺得電工學(xué)這門課程對本專業(yè)用途不大，所以學(xué)習(xí)的積極性普遍不高。如果要求采用全英教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)起來會覺得更加困難，這不僅加重了學(xué)生的負擔，也對教師的外語水平提出了更高的要求。3.考核方式急需改變。目前創(chuàng)新班的理論和實驗考試還是照搬普通班的考核方式，沒有體現(xiàn)出創(chuàng)新班的特色，達不到創(chuàng)新班的培養(yǎng)要求。

二、面向創(chuàng)新班的電工學(xué)教學(xué)改革

面對存在的問題，我們積極應(yīng)對，從以下幾方面對創(chuàng)新班的電工學(xué)教學(xué)進行了改革。

（一）建立“寬基礎(chǔ)、活模塊、重創(chuàng)新”的電工學(xué)教學(xué)模塊，推行分級分層次教學(xué)

在保證教學(xué)內(nèi)容關(guān)聯(lián)性和完整性的基礎(chǔ)上，在滿足減學(xué)分、減學(xué)時的學(xué)校要求下，我們刪減了部分陳舊的內(nèi)容，保證了創(chuàng)新班創(chuàng)新性的要求。具體做法是，在保持原有四大模塊的基礎(chǔ)上，以專業(yè)為導(dǎo)向，將教學(xué)內(nèi)容分解為必修模塊（基礎(chǔ)模塊，指四大模塊中的基礎(chǔ)部分，包括基本概率、基本方法與基本原理）、選修模塊（活模塊，可以根據(jù)專業(yè)特色來選擇，包括三相電路、磁路、多級放大和差分放大、門電路結(jié)構(gòu)、觸發(fā)器結(jié)構(gòu)等）、自學(xué)模塊（包括功率放大、場效應(yīng)管、存儲器和可編程邏輯器件、A/D轉(zhuǎn)換等）、創(chuàng)新模塊（包括前沿性知識、創(chuàng)新性試驗與設(shè)計，較復(fù)雜的數(shù)字電路設(shè)計、PLC編程）。

總的原則是電路和模電部分做減法，減學(xué)時、減內(nèi)容，數(shù)電和電氣控制部分既做加法，又做減法。比如將機械電子80學(xué)時的電工與電子技術(shù)III壓縮到了64個學(xué)時，從5個學(xué)分壓縮到了4個學(xué)分，就是將模電中的多級放大和差分放大、功率放大、場效應(yīng)管、串聯(lián)型穩(wěn)壓電源等內(nèi)容放到了選修和自學(xué)模塊，從而相應(yīng)地縮減了教學(xué)學(xué)時和學(xué)分。

對于不同模塊，采用分層次教學(xué)，即基礎(chǔ)模塊是必須詳細講解的內(nèi)容，而選修模塊只講基本概率和方法。比如：三相電路只講電源和負載的星、三接法，線電壓、相電壓、線電流和相電流的關(guān)系，對稱三相電路的功率計算等;模擬電子器件和集成運放，主要側(cè)重外部特性和使用方法、器件的認識、元件參數(shù)的選擇、性能指標的測試，不容易理解的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理分析只做簡單講解;多級放大和差分放大只講基本原理，計算不做要求;計數(shù)器只介紹集成芯片的管腳與功能表，如何用它構(gòu)成 N 建制計數(shù)器。自學(xué)模塊課堂基本不講，以學(xué)生自學(xué)為主。創(chuàng)新模塊則引用當前最新的電工前沿成果，增強學(xué)生的積極性，如機械電子創(chuàng)新班，考慮到學(xué)生對PLC、數(shù)字電路設(shè)計這一塊比較感興趣，我們創(chuàng)新模塊中加入了這部分的教學(xué)內(nèi)容。

原來我校電工學(xué)全英教材采用的是Allan R. Hambley著，機械工業(yè)出版社出版的《電工學(xué)原理及應(yīng)用（英文精編版）》第四版，但是現(xiàn)在該教材已經(jīng)斷版，目前以自編講義和吳青華主編，中國電力出版社出版的電氣工程基礎(chǔ)雙語教材《電路與電子技術(shù) Electric Circuits and Electronics》為主，為了避免教學(xué)內(nèi)容的破碎化，目前我們正在進行自編教材的編寫工作。

（二）循序漸進，逐步引導(dǎo)，教學(xué)手段多樣化

1.開設(shè)學(xué)科導(dǎo)論課，人文激勵與激發(fā)興趣并重，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣

興趣是學(xué)習(xí)的先導(dǎo) ， 興趣是最好的老師。如果學(xué)生對某一門課程不感興趣，不僅會抑制學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，而且會直接影響教師的教學(xué)的實效。如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生從對電工學(xué)課程的枯燥厭煩轉(zhuǎn)變?yōu)橄矊W(xué)、樂學(xué)，成為提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。我們在第一節(jié)課特意開設(shè)了電工導(dǎo)論課，以短視頻的方式講述電工學(xué)的任務(wù)、意義，以增強學(xué)生對學(xué)習(xí)電工學(xué)的興趣。在教學(xué)過程中，注意人文激勵與激發(fā)興趣并重，引入最新的成果，增設(shè)與教材內(nèi)容相關(guān)的科學(xué)家、電學(xué)歷史、最新成果、關(guān)聯(lián)知識點的拓展等[1]。如在講交流電路時，講述特斯拉和愛迪生的交直流之爭，在介紹直流穩(wěn)壓電源時，也介紹手機充電器，以增強學(xué)生的興趣;在講述基爾霍夫定律時，講述基爾霍夫的生平，講述該定律在電學(xué)中地位，以激發(fā)學(xué)生對科學(xué)研究的向往。

2.程序漸進，加強引導(dǎo)，教學(xué)方式多樣化

電工學(xué)理論性強，對于母語不是英語的中國學(xué)生來說，不適宜一開始就采用全英教學(xué)，否則會挫傷學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和積極性。我們從學(xué)生自身英語水平的實際情況出發(fā)，尊重教育的客觀規(guī)律，首先開展一定學(xué)時的雙語教學(xué)，等學(xué)生逐漸適應(yīng)以后再慢慢過渡到全英教學(xué)。

目前的教學(xué)方式還是采用滿堂灌的方式，教師在課堂上講得頭頭是道，學(xué)生在臺下聽得昏昏欲睡，教師一提問題，學(xué)生鮮有應(yīng)答的，課堂教學(xué)氣氛沉悶，學(xué)生學(xué)習(xí)效率低下。

隨著信息化的不斷發(fā)展，知識獲取的方式和傳授方式、教與學(xué)的關(guān)系都發(fā)生了革命性變化，創(chuàng)新班的教育教學(xué)模式也要與時俱進。

創(chuàng)新班人數(shù)在40人左右，這為電工學(xué)采用基于微課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)提供了有利的條件。我們選擇部分教學(xué)內(nèi)容，錄制了20多個短小精悍的在線微視頻，每學(xué)期開展8學(xué)時的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。這些教學(xué)微視頻掛在教學(xué)網(wǎng)上，以便學(xué)生能夠根據(jù)自身情況來安排和控制自己的學(xué)習(xí)。學(xué)生在課堂沒有聽明白的，課后可以利用空閑時間仔細學(xué)習(xí)，懂了的快進跳過，沒懂的倒退反復(fù)觀看，直到弄懂為止。

采用課外學(xué)知識，課內(nèi)互動的翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，提升了課堂的互動，提高了教學(xué)的效率。

在平時的課堂教學(xué)中，我們采用引導(dǎo)式教學(xué)、基于問題驅(qū)動的教學(xué)方式，以“提出問題，引導(dǎo)思考，假設(shè)結(jié)論，探索求證”的思路，集中學(xué)生的注意力，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，這也有利于提高課堂教學(xué)的氣氛，實現(xiàn)師生間的良好互動[2]。

3.充分發(fā)揮EDA軟件的形象直觀性與便利性

模電涵蓋的范圍廣，電路模型抽象，不光有非線性的分析，而且不少都是定性的而不是定量的計算，很多學(xué)生理解起來比較困難。將Multisim、pspice EDA軟件引入模電的教學(xué)中，不僅能夠加深學(xué)生對知識的理解，提高教學(xué)效率，而且方便觀察輸出結(jié)果，減少實驗器材損耗[3]。例如，在講解基本放大電路時，學(xué)生往往對為什么必須要設(shè)置合適的靜態(tài)工作點、怎樣求解靜態(tài)工作點和放大倍數(shù)這塊內(nèi)容不理解。這時，我們調(diào)用事先建立好的Multisim電路文件進行現(xiàn)場演示，通過改變電路參數(shù)，將三極管設(shè)置在不同的工作狀態(tài)，觀察輸入輸出波形，增強了學(xué)生形象直觀的認識，這個做法提高了講課效率，得到了學(xué)生的一致贊許。

4.充分發(fā)揮多媒體輔助教學(xué)信息量大的優(yōu)點

多媒體輔助教學(xué)信息量大，能做到圖、文、聲、像并茂，將一些抽象的原理，通過多媒體技術(shù)生動形象地展示給學(xué)生，可以幫助學(xué)生理解教學(xué)中的疑點和難點，達到最佳的教學(xué)效果[4]。如在講解交流電動機時，利用多媒體展示各種電動機及其結(jié)構(gòu)，用動畫效果來介紹電動機的轉(zhuǎn)動原理、三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制和星-角啟?？刂齐娐?，能夠讓學(xué)生有較強的感官認識，能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（三）建立理論考試+實踐考查+自主學(xué)習(xí)評價的綜合評價方式

按照規(guī)定，創(chuàng)新班的學(xué)生如果掛科，就要被退回普通班，所以學(xué)生的考試壓力大。為了減輕學(xué)生期末考試壓力，使學(xué)生能夠均勻發(fā)力，避免考前突擊，同時也滿足考查學(xué)生創(chuàng)新性內(nèi)容的要求，在教學(xué)中我們加大了創(chuàng)新性和平時成績所占的比重，平時成績由平時作業(yè)和點名、創(chuàng)新性設(shè)計、自主創(chuàng)新實驗組成，增設(shè)了隨堂小測試、平時網(wǎng)絡(luò)平臺自學(xué)等環(huán)節(jié)[5]。

為了節(jié)約時間，平時點名可以采用微信點名的方式進行。

對于低于16學(xué)時的實驗課程，采用和理論課一起計算學(xué)分的方式，期末考試占50%，隨堂小測試占20%，平時網(wǎng)絡(luò)平臺自學(xué)、作業(yè)和點名占10%，實驗占20%。

為了提高學(xué)生對實驗的興趣，超過24學(xué)時的實驗課都是單獨開課，單獨計算成1個學(xué)分。對于純理論的電工課程，期末考試占50%，平時隨堂小測試占20%，平時網(wǎng)絡(luò)平臺自學(xué)占10%，作業(yè)和點名占10%，創(chuàng)新性設(shè)計占10%。

單獨授課的實驗成績由平時必選項（占40%）、實驗考試（占30%）以及自主選項（占30%）組成。必選項是必須完成的規(guī)定性動作，包括基礎(chǔ)性實驗和難度較低的綜合性實驗。實驗考試是在必選項的基礎(chǔ)上，將實驗要求做了小的改進，要求學(xué)生對電路圖也要做出改正，在規(guī)定的時間內(nèi)獨自完成。自主選項以綜合性創(chuàng)新實驗為主，要求學(xué)生根據(jù)自己的興趣，自己選擇實驗內(nèi)容，在4～6周時間內(nèi)，自己查找資料，設(shè)計實驗方案，選擇實驗設(shè)備，完成實驗流程，得到實驗數(shù)據(jù)。實驗過程中可以尋求理論和試驗教師的幫助與把關(guān)，自己錄制上傳實驗視頻、實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果，最后由實驗教師組成的小組給出評分。

由于實驗都要求單人獨自完成，這杜絕了以往教師在臺上講解，學(xué)生在臺下玩手機，心不在焉，教師講完后，學(xué)生在臺下對圖照接線，出了故障不會分析，實驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時束手無策，只能坐等教師救援，甚至抄襲實驗數(shù)據(jù)的情況。

幾年的實踐表明，通過考核機制的改變，不管是理論還是實驗，學(xué)生的自學(xué)能力、工程實踐和創(chuàng)新能力都得到了提高，綜合分析問題、解決問題的能力也得到了鍛煉。

（四）加強培訓(xùn)，爭取學(xué)校學(xué)院的政策支持，提高教師的積極性和教學(xué)水平

由于考核機制的原因，教學(xué)課酬低，上課紀律要求嚴，不能遲到早退，不能隨意調(diào)停課，教學(xué)為主的教師職稱難評等原因，在我國的研究型大學(xué)中，教師對教學(xué)的熱情與興趣普遍不高，特別是電工學(xué)，純粹是電類學(xué)院給非電類外學(xué)院免費打工，教師的授課積極性就更不用說了。

創(chuàng)新班要求采用全英教學(xué)，這對教師提出了更高的要求。老教師教學(xué)經(jīng)驗豐富，但是外語水平不足，國外回來的青年教師外語水平高，但是授課經(jīng)驗不足。在學(xué)校和學(xué)院的幫助下，我們建立了“以老帶新”一對一的幫扶機制，加大對國外回來的青年教師的教學(xué)培訓(xùn)工作，提高青年教師的教學(xué)水平，使得青年教師很快適應(yīng)了全英教學(xué)的需要。另外，針對年輕教師待遇低，科研壓力大，教學(xué)積極性不高的問題，學(xué)校從提高全英教學(xué)的考核工作量與課酬方面做了很大的傾斜，充分調(diào)動了年輕教師講述創(chuàng)新班電工學(xué)的積極性。

三、結(jié)語

創(chuàng)新班的電工學(xué)改革是一個全新的事物。面對電工學(xué)教學(xué)內(nèi)容急需調(diào)整，教師與學(xué)生積極性不高，理論與實驗教學(xué)和考核方式急需改變的現(xiàn)狀，我們對面向創(chuàng)新班的電工學(xué)教學(xué)改革思路進行了探討，提出建立“寬基礎(chǔ)、活模塊、重創(chuàng)新”的電工學(xué)教學(xué)模塊改革，推行分級分層次教學(xué)、循序漸進，逐步引導(dǎo)，與時俱進，教學(xué)手段多樣化，改革理論與實驗考核方式，加強培訓(xùn)，爭取政策支持，提高教師積極性和教學(xué)水平等應(yīng)對措施。從兩年多的實踐來看，這取得了不錯的效果，為創(chuàng)新班的電工學(xué)教學(xué)改革提供了新的思路。

[ 參 考 文 獻 ]

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[2] 王桂琴，詹迪鈮，王墨林.高等學(xué)校電工學(xué)課程體系整體優(yōu)化的改革與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2012（4）：285-287.

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[5] 詹迪鈮，王桂琴，徐卓君.電工學(xué)綜合考核評價體系的研究與探索[J].實驗技術(shù)與管理，2012（4）：296-298.

[責任編輯：陳 明]