基于能力素質(zhì)培養(yǎng)的電路原理課程教學(xué)改革

●陳思羽 劉春山 牛國玲

最早提出能力素質(zhì)問題的是美國哈佛大學(xué)的戴維·麥克利，他在1973 年發(fā)表論文中首次提出了能力素質(zhì)，其特征主要包括行為狀態(tài)、社會(huì)角色、知識(shí)領(lǐng)悟和績效行為、動(dòng)機(jī)、自我認(rèn)知、價(jià)值觀等。21 世紀(jì)后，能力素質(zhì)研究形成了以技能知識(shí)為顯性能力及包括責(zé)任心、團(tuán)隊(duì)精神和溝通能力的隱形能力，把這部分能力稱為素質(zhì)。在人才培養(yǎng)過程中，應(yīng)以學(xué)生為中心，以素質(zhì)培養(yǎng)為目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的能力是指學(xué)生所具有的利用學(xué)科知識(shí)分析與解決問題的能力[1-3]。

電路原理是電氣化及自動(dòng)化等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是許多高?？佳械膶I(yè)課之一。課程內(nèi)容主要包括電路元件和電路定律、電路定理、三相電路等，理論教學(xué)占的比重比較大。本課程在理論授課時(shí)一般采用板書和多媒體教學(xué)相結(jié)合的方法，以教師為主，根據(jù)學(xué)生接受情況，適當(dāng)開展課堂練習(xí)，根據(jù)學(xué)時(shí)作業(yè)情況，講評(píng)存在問題。工程認(rèn)證的理念是以學(xué)生為中心，根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，就現(xiàn)行課程體系的設(shè)置，明確課程承擔(dān)的能力和素質(zhì)培養(yǎng)達(dá)到的預(yù)定目標(biāo)值。在當(dāng)前各個(gè)高校都要求工程認(rèn)證的趨勢下，如何以素質(zhì)培養(yǎng)為目標(biāo)，建立電路原理課程教學(xué)體系是專業(yè)教師急需解決的問題。

一、工科專業(yè)課程能力素質(zhì)培養(yǎng)現(xiàn)狀

東北電力大學(xué)的邵琳林[4]指出，一直以來電路實(shí)驗(yàn)大多以驗(yàn)證為主，通過實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)可以加深對(duì)基本概念和定理的認(rèn)識(shí)，但是學(xué)生的創(chuàng)新能力不能得到更好的鍛煉。為了加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力應(yīng)該增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)任務(wù)，讓學(xué)生能更好地參與到電路設(shè)計(jì)中，滿足工程認(rèn)證對(duì)工程實(shí)踐能力的要求。

課程目標(biāo)的確定是以成果為導(dǎo)向支撐培養(yǎng)目標(biāo)，根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)中的學(xué)習(xí)成果要求來制定課程目標(biāo)[5]。常州工學(xué)院李恒梅等指出[6]，在工程教育認(rèn)證背景下，學(xué)生為應(yīng)用型本科院校主體，應(yīng)根據(jù)學(xué)校實(shí)際和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)中畢業(yè)要求制定課程的課程目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力和邏輯推理能力，提高學(xué)生綜合素質(zhì)和技能，以滿足工程教育認(rèn)證要求。

河南工業(yè)大學(xué)的徐三魁[7]等指出，傳統(tǒng)的專業(yè)課程評(píng)價(jià)，一般是期末考試和平時(shí)成績相結(jié)合，按照學(xué)生出勤進(jìn)行考核平時(shí)成績。通常情況下，大多數(shù)學(xué)生都能保證出勤，因此學(xué)生平時(shí)成績區(qū)分度不高。平時(shí)成績?cè)谠u(píng)定學(xué)生學(xué)習(xí)能力方面作用不大。在課程進(jìn)行過程中，有些學(xué)生不重視平時(shí)所學(xué)內(nèi)容的積累，靠考前劃重點(diǎn)、考前突擊學(xué)習(xí)的方式通過課程考核。而且，考核內(nèi)容缺乏綜合性和創(chuàng)新性，不能正確體現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，應(yīng)該注重學(xué)生學(xué)習(xí)能力的考核，建立課程考核改革的激勵(lì)機(jī)制，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)熱情。

長沙理工大學(xué)周振華等[8]指出現(xiàn)有教學(xué)大綱沒有將學(xué)生能力培養(yǎng)在課程中細(xì)化和量化，不能滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求。應(yīng)將基本素質(zhì)和專業(yè)能力的培養(yǎng)分解到課程單元與知識(shí)點(diǎn)，從而確定課程的教學(xué)大綱中的理論教學(xué)活動(dòng)和實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。

綜上，在專業(yè)能力培養(yǎng)與課程建設(shè)的結(jié)合上，專業(yè)課的大綱設(shè)定、課堂講授、成績考核等方面大多還是按照傳統(tǒng)教學(xué)方法進(jìn)行，如何能在專業(yè)課的講授過程中更好地培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力及素養(yǎng)具有重要意義。

二、工程認(rèn)證背景下電路原理課程改革

1.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。依據(jù)課程目標(biāo)與畢業(yè)要求將電路原理教學(xué)大綱學(xué)時(shí)調(diào)整為64 學(xué)時(shí)。為了滿足工程專業(yè)認(rèn)證要求，在有限學(xué)時(shí)內(nèi)讓學(xué)生掌握更多專業(yè)知識(shí)，提高學(xué)生分析問題與解決問題的能力，將課程中儲(chǔ)能原件的內(nèi)容與電路模型和電路定律內(nèi)容相結(jié)合，總體介紹電路的基本模型及儲(chǔ)能元件性質(zhì)；將相量法、正弦穩(wěn)態(tài)電路分析、有耦合電感電路與三相電路相結(jié)合講授，講授時(shí)理論內(nèi)容結(jié)合工程實(shí)例，讓學(xué)生從分析日常問題入手，帶著問題學(xué)習(xí)理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和自主學(xué)習(xí)能力。

2.改進(jìn)教學(xué)方法與手段。采用多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，理論教學(xué)講授基本原理與方法，著重研究一般電路的共性問題，即電路分析與綜合的基本理論和基本方法，強(qiáng)調(diào)對(duì)電路共性問題的認(rèn)識(shí)，并能將其應(yīng)用于其他相關(guān)學(xué)科；針對(duì)基爾霍夫定律、戴維南定理、諾頓定理、最大功率傳輸計(jì)算等典型定理學(xué)習(xí)時(shí)，進(jìn)行案例分析，采用啟發(fā)式、互動(dòng)式的授課方法，設(shè)置專項(xiàng)討論；針對(duì)一階與二階電路時(shí)域分析，電路的頻率響應(yīng)、三項(xiàng)電路等內(nèi)容進(jìn)行授課時(shí)，采用工程實(shí)例分析，從多個(gè)方面學(xué)習(xí)各個(gè)參數(shù)及其基本性質(zhì)。另外，平時(shí)作業(yè)是對(duì)課堂所學(xué)基本知識(shí)的復(fù)習(xí)外，還布置了相關(guān)興趣話題，引導(dǎo)學(xué)生課外閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，強(qiáng)化課外作業(yè)及專項(xiàng)訓(xùn)練環(huán)節(jié)。學(xué)生可在課后通過面對(duì)面答疑和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)咨詢老師問題，加強(qiáng)課后的輔導(dǎo)，創(chuàng)建全方位的輔導(dǎo)答疑模式，滿足工程專業(yè)認(rèn)證提出的培養(yǎng)過程應(yīng)以學(xué)生為中心，以素質(zhì)培養(yǎng)為基本目標(biāo)的要求。

3.課程考核與成績?cè)u(píng)定的改革。本課程考核性質(zhì)是考試課，要求本課程考勤不少于10 次，無故缺勤1/3 的學(xué)生，取消本門課程的考核資格?？荚囌n按100 分制評(píng)定。課程評(píng)定包括5 個(gè)部分，分別為平時(shí)作業(yè)、平時(shí)測試、課堂筆記、專項(xiàng)訓(xùn)練和期末考試。最終成績由平時(shí)成績與期末考試成績組成，滿分100 分。期末試卷滿分100 分，占總成績的70%。平時(shí)成績占總成績的30%，包括平時(shí)作業(yè)、隨堂測試、課堂筆記、專項(xiàng)訓(xùn)練和課堂表現(xiàn)五部分組成，其中專項(xiàng)訓(xùn)練是針對(duì)書中重要定理、公式及計(jì)算方法所設(shè)計(jì)的專題訓(xùn)練，教師提出問題，引導(dǎo)學(xué)生課后自己查閱資料解決問題，課堂上采用翻轉(zhuǎn)式教學(xué)法，讓學(xué)生自己上講臺(tái)講解專題的解決方案，同學(xué)們隨時(shí)提出問題，相互討論，尋求不同的解決方案。通過采用這種方式教學(xué)，學(xué)生提高了學(xué)習(xí)興趣，在討論過程中，對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握更加深入，快樂地學(xué)習(xí)讓學(xué)生的學(xué)習(xí)處于良性循環(huán)。

改變?cè)袉我坏脑嚲砜己耍趥鹘y(tǒng)的考察學(xué)生對(duì)基本知識(shí)掌握的同時(shí)，增加工程實(shí)踐能力及學(xué)生綜合能力的考核，通過線上線下結(jié)合考核，使學(xué)生能從多角度展現(xiàn)自己，教師也可綜合判斷學(xué)生對(duì)該專業(yè)知識(shí)的掌握情況，有效的評(píng)價(jià)體系更有助于提高教學(xué)質(zhì)量。

圖1 2018 級(jí)1 班電路成績分析

圖2 2019 級(jí)1 班電路成績分析

三、電路原理課程改革效果

如圖所示為2018 級(jí)學(xué)生與2019 級(jí)學(xué)生電路學(xué)習(xí)成績的對(duì)比分析。通過對(duì)比可知，以能力素質(zhì)培養(yǎng)為目標(biāo)，結(jié)合專業(yè)特色，對(duì)“電路原理”課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方法進(jìn)行改革，取得了一定的教學(xué)效果。從2019 級(jí)卷面分析來看，學(xué)生的基礎(chǔ)題和開放題解答都不錯(cuò)，但是所采用的方法各有不同。學(xué)生在平時(shí)的專項(xiàng)討論過程中，都能積極參與，討論過程對(duì)開放題的解答有很大幫助。與改革之前教學(xué)情況相比，學(xué)生對(duì)“電路原理”課程的學(xué)習(xí)興趣有所提高，對(duì)電路理論的基本概念和定理有了更深刻的認(rèn)識(shí)，通過專項(xiàng)討論將工程知識(shí)與電路原理緊密的結(jié)合，提高了學(xué)生分析問題、解決問題的能力。