工程教育專業(yè)認證標準下留學生電工與電子技術(shù)課程教學方法改革探討

王 愈 姜文穎 陳 新 陳 杰

南京航空航天大學自動化學院 江蘇南京 211106

近年來，中國工程教育專業(yè)認證得到大力推廣[1]。開展工程教育專業(yè)認證工作，能夠提高我國工程教育質(zhì)量，推動工程教育改革和發(fā)展，使工程教育適應(yīng)政府、行業(yè)和社會需求，并提升中國工程教育國際競爭力，與國家“雙一流”發(fā)展戰(zhàn)略相呼應(yīng)。2016年6月，我國加入國際上最具影響力的工程教育學位互認協(xié)議之一的《華盛頓協(xié)議》[2]，通過認證協(xié)會認證的工程專業(yè)，畢業(yè)生學位可得到《華盛頓協(xié)議》其他組織的認可，這極大地提高了我國工程教育的國際影響力。

在工程教育專業(yè)認證的要求下，很多高校的留學生工程教育也將進入新的階段。南京航空航天大學開展來華留學生教育已逾10年，目前每年招收本科5個專業(yè)來華留學生200余人。而電工與電子技術(shù)(英語授課)課程作為一門多個非電類專業(yè)的必修專業(yè)基礎(chǔ)課，教學大綱內(nèi)容陳舊、脫離工程實際，教材老舊，課件、教輔煩瑣而乏味，教學方法單一，更沒有兼顧留學生的特點，整個課程體系與新時代、新標準下的要求差距甚遠，亟待更新。在這樣的背景下，非常有必要摸索出一種適合本課程的教學方式，用新的教學方法和手段來適應(yīng)更高的教學需求，更好地幫助留學生學習理解、消化相關(guān)的理論知識，做到理論與實踐相統(tǒng)一。

針對電工與電子技術(shù)(英語授課)課程的特殊性和存在的問題，本文分析了針對來華留學生的本課程教學難點，據(jù)此提出了詳細的改革方法，并參照專業(yè)認證標準制訂了畢業(yè)要求達成度分析表，基于改革后兩年的課程教學達成度情況，對本課程教學改革的效果進行評價，并驗證了新方法的成效。

1 課程教學難點

根據(jù)南京航空航天大學以及其他一些院校的情況看，來華留學生以非洲、中東地區(qū)的學生為主體，部分來自東南亞、印度、新西蘭等地區(qū)和國家。由于非洲各個區(qū)域的國家教育發(fā)展情況有所不同，而其他各國教學方式與中國也有很大差別，加上招生方面受到一定的限制，使得來華留學生整體基礎(chǔ)知識水平較差、學習積極性不高、完成學習目標困難較大，給電工與電子技術(shù)(英語授課)課程教學造成較大的障礙。教學難點也體現(xiàn)在數(shù)學基礎(chǔ)、思維能力、學習習慣及積極性、班級個體差異以及教育文化差異5個方面。

1.1 基于數(shù)學的電工理論知識教學難點

電工與電子技術(shù)(英語授課)課程對高等數(shù)學有一定要求，這也是高等數(shù)學、線性代數(shù)等被作為預(yù)修課程的原因。雖然本課程的核心是電路的原理和應(yīng)用，但對電路模型的數(shù)學描述是無法避免的，特別是對類似伏安特性曲線這樣的重要概念。但很多留學生甚至對有些中等數(shù)學的知識尚不熟悉，微積分的應(yīng)用難以理解。筆者在本課程中講授二極管外特性線性模型時，需要用到中等數(shù)學解析幾何中直線表達式的知識，對很多留學生而言不能一帶而過，必須要用課堂時間進行基礎(chǔ)知識的額外補充，這就增加了該知識點的授課時間。除了二極管外，這樣的知識點還有很多，無疑讓教學課時更加緊張。

1.2 課程相關(guān)分析方法

電工與電子技術(shù)(英語授課)課程中包含很多定理、定律，初學者對這些抽象概念的理解需要一個過程。在教學中需要很多的時間耐心解釋。此外，很多問題定理的闡述也需要提供更多的分析環(huán)節(jié)、邏輯細節(jié)和詳細推理，這也無疑提高了教學難度，增加了學時內(nèi)容。

1.3 教學效率提高

興趣是最好的老師。由于來華留學生的學習積極性和主動性普遍不高，學習習慣也不好。而學習習慣需要一個長期的培養(yǎng)過程，要在這一門課時間內(nèi)改變學習習慣對教學非常具有挑戰(zhàn)性。而根據(jù)弗洛姆動機期望理論[3]，學習動機與效價(學習目標的價值)和期望值(估計能夠達到學習目標的可能性)的乘積成正比關(guān)系。大多數(shù)留學生對具體學習目標的效價很低(對考試和分數(shù)的效價很高)，對課程中大多數(shù)知識點的期望值不高，因此學習動機不高。具體表現(xiàn)是上課懶散、注意力不集中，因此如何提高教學效率是一大難點。

1.4 教學進度和節(jié)奏的把控

學生的個體差距在很多課堂中有所體現(xiàn)。而留學生課堂中此問題更加凸顯，以少數(shù)印度學生為例，他們的數(shù)學基礎(chǔ)和學習能力都比非洲學生強。這使他們與非洲學生對知識的深度、廣度需求上差距較大。在筆者的班上，印度學生多次反映教學進度太慢。若按平均水平教學，就不能滿足這一部分學生的學習需求；但若滿足了這部分學生的學習需求，其他學生就很難跟上。可見，課程進度及節(jié)奏的把控也是一個教學難點。

1.5 教學理念的差異

留學生習慣課堂氛圍輕松，盡可能處于討論的狀態(tài)，而在中國學生的課堂上，教師基本上以講授為主，盡管很多關(guān)于課堂的教學改革中提到增加師生互動、活躍課堂氣氛，但怎樣的課堂氣氛更適合留學生教學需要更多的摸索和研究。此外，對于電工與電子技術(shù)(英語授課)課程，西方的教學思路與中國有一定差距，這點從教材上也能反映出來。美國著名教材"Electrical Engineering:Principles and Applications"(Fifth Edition)[4]中的教學思路顯得更加細致和具體，偏重實用，而大部分中國電工與電子技術(shù)類課程教材編寫的比較濃縮。這個差異也給教學提出了新的要求。如何走出教學思維定式，找到新的教學思路，構(gòu)建一套更適合留學生的教學理念，也是提高課程教學的一大難點。

2 教學方法改革

2.1 簡化數(shù)學推導 偏重電路和圖形

電工與電子技術(shù)(英語授課)課程對學生的數(shù)學能力有一定的要求，來華留學生數(shù)學能力較弱使得他們不僅不容易理解，而且心理上對數(shù)學推導有一定恐懼。為了解決這個難題，在教學中要盡可能簡化數(shù)學推導，弱化數(shù)學的作用。此外還要借助圖形和電路本身來闡述相關(guān)知識。例如，在講解各種電路元件的特性時，強調(diào)數(shù)學、圖形、電路之間的關(guān)系，并且指出計算機軟件能夠解決數(shù)學計算。同樣的，在習題和考試中也要注意減輕數(shù)學計算的分量，幫助留學生克服對數(shù)學的恐懼心理，更好地理解并掌握電工與電子技術(shù)的原理以及分析方法。

2.2 把握思維盲點 細化分析步驟 構(gòu)建思維路徑

來華留學生的抽象思維能力與中國學生有差異。因此很多對于中國學生而言順理成章的推導，他們卻時常難以理解。一方面，要求在教學過程中重視留學生的問題和錯誤，從而把握他們的思維特點和盲點，據(jù)此才能有針對性地細化問題分析步驟，制訂出符合留學生思維習慣的講解方案。另一方面，要引導他們積極思考，幫助留學生構(gòu)建思維路徑，不僅要教他們?nèi)绾谓忸}，更重要的是教他們?nèi)绾嗡伎肌?/p>

2.3 利用多媒體教學和實物模型激發(fā)留學生學習興趣

多媒體教學與傳統(tǒng)教學方式相比，具有信息量大、內(nèi)容直觀、易于理解等多種優(yōu)點[5]。在教學實踐過程中應(yīng)注重多種教學媒體的結(jié)合，多使用圖片、動畫和視頻來增加課件的渲染力，盡可能豐富教學內(nèi)容和教學形式。除了多媒體課件，還可以利用便于攜帶和傳閱的小型實物或者比例縮小模型，進一步提升課堂教學的感染力。相比于課件，實物模型能激發(fā)留學生學習的動機和興趣，進而促進教學效果的提升。

2.4 普遍教學 抓好首尾

個體差異不僅在留學生班集體中，在很多中國學生的班級中也時常出現(xiàn)。只是來華留學生課程班級中更加明顯，差異更大?？梢越梃b一些對中國學生的教學經(jīng)驗，一方面，要明確班級中學生的普遍能力和大多數(shù)學生的水平，基于此制訂教學計劃。另一方面，要特別照顧好水平對處于“首尾”的學生。對于前者，方法較多，例如，在課堂上提出附加難度的問題，作業(yè)也給出附加題等。而對于能力較弱的學生，則需要更多的時間，花更多的精力慢慢來教他們，這就要求更多的課后答疑、解惑的時間，尤其是對于想學而能力不夠的留學生，更應(yīng)該多加幫助。

2.5 翻轉(zhuǎn)課堂 活躍氣氛

翻轉(zhuǎn)課堂在中國大學生教學改革中被多次強調(diào)，而對于中國來華留學生教學課堂中則更加重要，因為留學生并不適應(yīng)中式課堂的教學。根據(jù)近幾年的留學生教學經(jīng)驗，筆者認為目前的留學生課程中，活躍課堂氣氛所面臨最大的難題是文化差異，以及其中包含的語言問題、交流障礙等。要解決這個難題，需要在課上、課下都下功夫，在平時與留學生成為朋友，了解他們的文化，讓他們感受中國的文化。當然，課堂上也可以讓學生上臺來講解，帶動課堂的氣氛，這樣的安排對留學生來說也很合理有效。

3 教學效果評價與分析

3.1 課程畢業(yè)要求達成度分析

根據(jù)工程教育專業(yè)認證標準的要求，每門課程的課堂教學都要與畢業(yè)要求相對應(yīng)。為了配合留學生課程教學方法的改革，并且評估改革的效果，課程組提出了新的課程畢業(yè)要求達成度對應(yīng)表，如圖1所示。相比于電工與電子技術(shù)中文課程，面向留學生的英文課程新增了指標點6.2，10.1和12.1，主要考慮到活躍課堂氣氛，培養(yǎng)留學生思維路徑、學習習慣，滲透中國文化等方面。

圖1 電工與電子技術(shù)(英語授課)課程畢業(yè)要求達成度對應(yīng)表

3.2 教學方法改革效果評價

為了評價教學方法的改革效果，項目組對改革后的2017，2018年南京航空航天大學電工與電子技術(shù)(英語授課)課程的畢業(yè)要求達成度進行了統(tǒng)計。因篇幅有限，本文給出了畢業(yè)要求1.3達成度統(tǒng)計結(jié)果對比圖，如圖2所示。從圖中可以看出，雖然兩年的學生數(shù)量不同，2018年達成度小于0.6的學生比例比2017年大幅度減小，從一定程度上驗證了改革的成效。而其余4個指標點的達成度也有不同程度的提升。2017年是改革后的第一年，教學的很多方面不夠完善，而隨著改革進入第二年，一些教學思想也得到更好的滲透，從而取得了較好的效果。

圖2 2017年與2018年畢業(yè)要求1.3達成度統(tǒng)計結(jié)果對比

4 結(jié)語

在中國工程教育專業(yè)要求標準的指導下，本文對面向留學生的電工與電子技術(shù)(英語授課)課程教學方法進行了探討，具體分析、總結(jié)了教學難點，針對教學難點提出相應(yīng)的解決辦法和改革措施，最后根據(jù)專業(yè)認證的要求，制訂了課程達成度分析表，并通過兩年課程的達成度對比分析，驗證了教學改革方法的效果。