新校区建设中的非电类专业“电工电子学”课程教学规划研究

张榆平

【摘要】利用新校区建设有利契机,针对非电类专业学生的电工电子学课程提出了前期规划设计。在理论教学中侧重基本概念和基本理论的工程应用,采用启发性任务导向的教学及实验设计,充分利用软件仿真计算和网络资源,提高学生的学习兴趣,将课堂教学延伸到课外娱乐中,并改革传统考核方式,真正提升学生实际动手能力和解决实际问题的能力。

【关键词】电工电子学 实践教学 软件仿真 多元化

【Abstract】In this paper, a preliminary course planning and design of Electrical and Electronics is proposed for non?鄄electric majors when a new campus is constructing. In theory teaching, lectures should emphasize particularly on the applications of basic concepts and basic theories. The instructional teaching methods and experimental designs of enlightening tasks are used. Additionally, to enhance students practical ability and interest, many other methods should be applied such as simulation software, internet sources and form of exam.

【Keywords】Electrical and Electronics; Practical teaching; software simulation; Diversification

【基金项目】中国石油大学(北京)克拉玛依校区科研启动基金资助(No. RCYJ2017B-02-001)。

【中图分类号】TM1-4【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2018)14-0252-02

一、引言

电工电子学(实验)是理工科非电类专业本科院校学生的一门专业基础课。该课程(实验)所涉及的内容广泛,包括电路分析、数电、模电、测控、电拖等众多学科。在配套实验室装置中,涵盖的实验内容也非常丰富。以上海某家教仪的综合实验装置为例,数电部分设计了21个验证实验,模电部分设计了22个验证实验,电工部分设计了28个实验项目,另外电拖部分还有5个实训项目。如此众多的教学和实验内容看似提供了颇多的可选项,但又面临许多现实问题。首先,非电类专业在电工电子学课程规划中往往是安排的课时较少,通常为48-64学时,累积3-4学分。电工电子学实验通常为0-16学时,有些院校实验不单列,包含在理论教学总课时内;其次,如前文所述,根据专业的不同,理论和实验教学头绪很多。而不同专业对于电工电子学的定位及与后续课程、现场实习的要求千差万别;第三,课程设计中没有考虑学生的兴趣需求,限制了学生的发展;第四,教学、考核方式传统单一。目前,各个课程教研组通常针对本院(系)专业特点,选择教学内容,根据教学内容遴选实验。教学内容以外的知识留给有余力的学生自修。考核以闭卷考试加实验成绩为主,如何考查学生分析和处理实际情况或故障的能力,仍然是有待解决的关键问题。

中国石油大学(北京)克拉玛依校区2014年开始筹建,2016年正式招收第一批本科生。校區建设伊始,就提出“高层次、应用型、国际化”的人才培养目标,在专业建设方面力求贴近行业需求,同时与北京校区专业形成互补,而不是照搬和重复建设,并能最大限度培养学生的兴趣。对于课程教学改革和规划提出了以人为本,侧重应用的要求。利用新校区建设的契机,分析原有课程教学中存在的问题,提出和完善“电工电子学”课程的教学规划是本课题研究的重点内容。

二、规划设计

如前文所述,针对少课时、多头绪、填鸭教学、考核单一等问题,探讨新形势下“电工电子学”教学规划和教学方案。

(一)理论教学内容的优化裁剪和侧重

首先,毋庸置疑,不同专业讲授完全相同的内容既无必要,亦不可行。按照校区56学时的规划,采用模块化教学方式,教学重点主要集中到3-4部分。

其次,教学重点主要集中在基本概念和重要理论的分析。教师在课堂上的主要任务是拓宽学生的知识面,提升学生的学习兴趣和热情,鼓励学生了解和自学多种仿真和分析工具,不拘泥于理论推导和演练。

(二)采用启发性、重实践的教学、实验方法设计

教师讲解、学生被动接受的传统教学方法,一方面难以调动学生的主观能动性,使得课堂气氛不够活跃;另一方面,容易造成“纸上谈兵”,脱离具体实际问题。采用启发性、重实践的教学、实验方法势在必行。

1.在模块化教学中采用任务导向的教学方法

模块教学中采用“1,1”的教学方法,即理论教学,实际问题分析的模式。在掌握了模块单元的基本概念和理论后,提出生产生活中的实际问题,组织学生分组分析,引导学生形成初步的解决方案,然后作为课后作业安排学生广泛收集相关文献、电路和典型解决方案。在讨论课上,以学生作为主体阐述解决方案的原理和实现过程。通过学生自主分析问题、查找文献、获取解决方案、仿真(电路)验证的过程,增强了学生分解问题的能力,锻炼了学生自主获取知识的能力,培养了科学的解决问题的能力,同时可以调动学生的积极性,真正从实践中了解和掌握所学知识。

2.验证实验和综合实验相结合

在已有的实训实验中,充分利用和挖掘实验设备的利用潜力。在建设实验室的时候,考虑设备的创新能力和配套能力。除了验证相关的理论结果外,增加部分设计性实验内容,力求通过搭建小的电路实现或替代装置的部分功能。

3.建设开放实验室,建立不同实验室整合机制

实验室立足于服务学生,服务于科研。建立开放式实验室,在正常的实验教学以外,欢迎有兴趣和余力的同学在有监督的情况下进行教学内容以外的实验项目;设立相关选修实验课程供感兴趣的学生选择,丰富学生的课余生活,并帮助有深造意愿的学生尽早进入科研阶段。

另外,建立不同实验室之间的整合机制,满足今后学生的课程设计以及部分毕业设计的硬件需求,将整个电类实验室建设成为覆盖范围广泛、满足不同层次需求的电子电工验证、开发平台。

(三)多元化教学手段及工具应用

在教学手段方面,除课件和板书外,引入多种辅助教学手段:

1.引入Matlab编程和仿真软件

尽管在教学内容上主要以概念和相关理论介绍为主,但这些概念和知识点往往比较枯燥,仅通过PPT或者板书很难保证学生保持持久的学习兴趣。因而,在课程教学手段上引入软件辅助教学不失为一种行之有效的手段和方法。利用Matlab软件,一方面具有强大的矩阵求解能力,能够帮助学生快速解决一些计算问题,使其把更多的精力放在电路工作原理分析中;另一方面,对于很多实验中不易或无法实现的暂态过程,通过引入Matlab仿真,不仅可以快速得到参数变化曲线,而且可以让学生有更多的机会去“试错”,加深对专业知识的理解,提高实验效率。同时,有助于培养学生在科研实践中注重仿真验证提高设计成功率的良好科研习惯。

2.网络资源的利用

互联网+技术的飞速发展,对于传统教学带来了新的机遇。各种专业论坛、技术讨论群等如雨后春笋般涌现。许多经典设计案例都有比较完整的解决方案,这为前文提出的引导学生寻找解决方案提供了便利。一切创新的前提都是要有大量的前期模仿,所以让学生尽早熟悉一些有益的网络资源,并将其付诸实施,无疑可以加强学生专业技能的提升。

3.手机app的应用

智能手机目前在中国高校学生群体中已经成为不可或缺的基本配置。智能手机是把双刃剑,关键是如何使用。新校区按照建设标准,目前基本实现了wifi全覆盖,为办公、办学提供了便利。引导学生充分利用学校优良的网络条件,在课堂外通过利用多种手机app软件巩固和提高专业知识。在专业app软件中,学生可以直观看到各种电子元器件外形及特性,经典电路图和丰富的计算及试题。

(四)考核方法的改革

非电类专业学生,应更紧密结合工程应用作为考核要点。所以,除基本的概念和理论外,应避免死记硬背的传统应试考核,而侧重于在给定一些工具的情況下,如何分析和解决实际问题的能力上。考核可以分为三大部分:平时研讨成绩、实验成绩和期末考试成绩。平时研讨以小组作为考核单元,根据各自的分工和工作的完成情况分别计分;实验成绩主要考核验证实验完成情况,个人单独计分;期末考试可采用一页纸开卷或提供统一参考资料的半开卷方式,着重考核学生综合应用知识解决问题的能力。

三、结论

综上所述,电工电子学对于非电类专业学生更强调实践性,要求学生具备较高的动手能力和解决实际问题的科学思维。对于一些新建校区,在课程设置和实验室建设初期,及早规划和设计教学内容、教学手段及实验安排,充分利用校内优良的办公、办学资源,对于实现人才培养目标,提高学校的办学水平意义重大。

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《新校区建设中的非电类专业“电工电子学”课程教学规划研究》原文作者:张榆平,该学术论文发表于:课程教育研究 2018年13期

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