王秋妍+鄭浩+羅大成+王道平

（火箭軍工程大學(xué)理學(xué)院，陜西 西安 710025）

摘要：通過國內(nèi)各高校在電工電子類課程教學(xué)改革的研究，本文闡述了作者所在院校電工電子類理論課程在教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化以及教學(xué)方法和手段上的改革初探。實踐證明，初步改革確實有效提高了實際教學(xué)效果以及學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；教學(xué)方法和手段；創(chuàng)新思維能力

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）18-0122-03

一、引言

電工電子類課程是本科學(xué)歷教育電類專業(yè)的核心技術(shù)基礎(chǔ)課程，主要包括電路分析基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)、電子系線路、電工學(xué)等理論課程和相關(guān)的實驗、實踐課程。

電工電子類課程是各高校理工科專業(yè)開設(shè)的一門核心技術(shù)基礎(chǔ)課程，在人才培養(yǎng)方案中起著重要的承上啟下的“橋梁”和“紐帶”作用。然而，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電工電子技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，與相關(guān)課程更加緊密的融合，促使其不斷發(fā)展。因此，電工電子類課程學(xué)習(xí)的目標(biāo)，已經(jīng)不能僅僅落腳于培養(yǎng)學(xué)生對課程必要的理論知識和原理的掌握，更重要的是要培養(yǎng)學(xué)生運用電工電子技術(shù)解決實際問題的創(chuàng)新能力，注重理論知識和實踐能力并重，為今后的工程應(yīng)用與實踐打下堅實的基礎(chǔ)。所以，電工電子類課程必須進(jìn)行深入的教學(xué)改革。在這樣的改革浪潮中，軍隊院校也必然面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

二、電工電子類課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題

（一）教學(xué)改革現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)很多大學(xué)已經(jīng)開始致力于突出創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的電工電子類課程的教學(xué)改革。東南大學(xué)從2007年開始開設(shè)創(chuàng)新實驗班，進(jìn)行電工電子類課程體系的改革和建設(shè)實驗，形成了一套相對完善的“工程師專業(yè)認(rèn)證”體系，與“卓越工程師”無縫接軌。該體系的核心思想是以產(chǎn)出導(dǎo)向為原則、以全體學(xué)生為中心、以質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)為根本目的。

清華大學(xué)在電工電子類課程的改革中，將電工電子類課程進(jìn)行整合，將在線教育和傳統(tǒng)教育相結(jié)合，以實現(xiàn)最佳學(xué)習(xí)效果，已經(jīng)成為高等教育界的共識。此外，國防科技大學(xué)、華南理工大學(xué)、重慶大學(xué)、上海交通大學(xué)等高等學(xué)校，也紛紛開展了電工電子類課程的教學(xué)改革，并取得了不少成績。

桂林電子科技大學(xué)遵循以人為本、能力為重、手腦并用、行知合一的理念，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、提高學(xué)生的實踐動手能力為目標(biāo)，通過電工電子類課程教學(xué)改革，在學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面取得了不小的成效。

（二）存在的突出問題

電工電子類理論課程均屬于非常成熟的經(jīng)典內(nèi)容，教學(xué)內(nèi)容相對陳舊、孤立。同時，由于缺乏豐富的工程背景，理論課程和實踐嚴(yán)重脫節(jié)，所以在教學(xué)手段和教學(xué)方法上仍舊是老師唱獨角戲，常常在設(shè)問思考、問題延伸、知識拓展等方面受到限制，缺乏發(fā)展和創(chuàng)新的基礎(chǔ)和空間，學(xué)生不僅無法吸收到相關(guān)的專業(yè)知識，也接觸不到前沿的知識和理論，致使理論課程內(nèi)容的更新遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于電子技術(shù)的快速發(fā)展，不僅制約了教學(xué)方法的改革，更談不上培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

如何將經(jīng)典內(nèi)容繼承下來，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力是教學(xué)改革亟待解決的問題。

三、理論聯(lián)系實踐，培養(yǎng)創(chuàng)新意識

我校電工電子類理論課程包括電路分析基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，也稱為“三電”課程。以理論課注重“基礎(chǔ)”為原則進(jìn)行教學(xué)改革，首要問題就是要進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，注重課程體系內(nèi)各門課程的有效銜接和統(tǒng)一規(guī)劃。

1.國內(nèi)高校教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化現(xiàn)狀。目前，清華大學(xué)在教學(xué)內(nèi)容改革方面也比較突出，以機(jī)電學(xué)院副教授于歆杰為代表的電路原理課程的改革，將電路原理課程的內(nèi)容進(jìn)行整合，在講授完受控源之后，直接介紹金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管（MOSFET），不僅加深了學(xué)生對受控源的理解，更有助于學(xué)生了解應(yīng)用廣泛的電子器件；在一階電路中通過工程中的幾個應(yīng)用實例，從工程實際的角度理解并掌握一階電路的分析。東南大學(xué)王志功教授將“電路”與“電子線路”課程的內(nèi)容進(jìn)行貫通教學(xué)，用統(tǒng)一的緒論統(tǒng)領(lǐng)“電路”、“電子線路”課程。

各高校的改革說明，對于理論課程而言，要將重要的“三電”課程（在我校為“電路分析基礎(chǔ)”、“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”和“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”）尋找一根主線將它們關(guān)聯(lián)起來，在課程標(biāo)準(zhǔn)、課程大綱、教材和內(nèi)容選取上貫穿起來，進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃。然而，“三電”課程內(nèi)容較多，本著繼承和創(chuàng)新的原則，在有限的教學(xué)學(xué)時內(nèi)，積極整合課程內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生對電工電子類課程的濃厚興趣。

2.教學(xué)內(nèi)容統(tǒng)一規(guī)劃。對于我校的“三電”課程，進(jìn)行了如圖1所示的整合和規(guī)劃。

由圖1可見，在原有教學(xué)體系課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行刪減和強(qiáng)化，主要將經(jīng)典理論和實踐結(jié)合起來，在繼承的同時進(jìn)行創(chuàng)新，讓學(xué)生有足夠的理論去指導(dǎo)實踐，也有機(jī)會用實踐檢驗理論。在這一活動中，雖然學(xué)生的理論知識不是非常豐富，但也正因為如此，學(xué)生的思維異?；钴S，各種奇思妙想都可以在這里實現(xiàn)，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的目的。

電路的分析方法是貫穿“三電”課程的經(jīng)典內(nèi)容，在“電路分析基礎(chǔ)”課程中重在掌握這些分析方法的內(nèi)容、應(yīng)用條件等，然后通過實例分析進(jìn)一步掌握。在學(xué)習(xí)動態(tài)電路之后，可以結(jié)合生活中的聲控開關(guān)，重點分析其工作原理中的動態(tài)電路起到的延時功能。此外，通過受控源的學(xué)習(xí)，可以拓展知識讓學(xué)生查閱三極管資料，了解三極管的微變等效模型，進(jìn)一步理解受控源，并了解后續(xù)“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程的相關(guān)內(nèi)容。

在“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程中，除了應(yīng)用電路的分析方法分析電路外，學(xué)生在掌握運算放大電路和功率放大電路之后，結(jié)合工程實際，通過音頻放大器電路的分析和同時開設(shè)的實踐制作課程，不僅掌握了相關(guān)理論知識，而且理論聯(lián)系實際，理論指導(dǎo)實踐，加強(qiáng)了學(xué)生對電路系統(tǒng)的認(rèn)識和理解，能夠開拓知識面，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在“數(shù)字電子技術(shù)”課程中，振蕩電路的學(xué)習(xí)可以讓學(xué)生設(shè)計一個正弦信號發(fā)生器，在觸發(fā)器和時序邏輯電路學(xué)習(xí)之后，分析四人智力搶答器電路，并通過實踐課進(jìn)行制作，讓學(xué)生從生活中的應(yīng)用加深理論知識的理解和掌握，激發(fā)學(xué)生濃厚的興趣。可見，這些實例相互融合，緊跟學(xué)科發(fā)展的步伐，不僅讓學(xué)生牢固掌握了基礎(chǔ)理論知識，而且使學(xué)生了解了課程前沿知識，在繼承經(jīng)典理論的同時，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

在教學(xué)內(nèi)容的統(tǒng)一規(guī)劃和整合方面，如何在繼承中創(chuàng)新仍然是個艱巨而長遠(yuǎn)的任務(wù)，需要不斷地進(jìn)行探索和實踐，才能實現(xiàn)課程內(nèi)在的統(tǒng)一。

3.“問題引導(dǎo)式”教學(xué)方法。我校學(xué)生的特點是課后自習(xí)時間比較少，這是一個無法回避的現(xiàn)實問題。因此，我們的教學(xué)必須要在有限的時間內(nèi)盡可能地讓學(xué)生掌握應(yīng)知應(yīng)會的內(nèi)容，因材施教，注重“基礎(chǔ)”知識的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)基本電路分析能力和基本電子系統(tǒng)設(shè)計方法。

對于傳統(tǒng)的教學(xué)方法，學(xué)生基本上都處于被動接受的狀態(tài)。被動接受的過程磨滅了學(xué)生的思考過程，然而火熱的思考才是創(chuàng)新的源泉，因此，必須從教學(xué)方法上啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生積極參與思考。

根據(jù)電工電子類課程具有豐富工程背景的特點，“問題引導(dǎo)式”的教學(xué)方法將極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓他們積極思考并參與到課堂學(xué)習(xí)當(dāng)中。該教學(xué)方法以學(xué)生為主體，讓學(xué)生參與到課堂的學(xué)習(xí)當(dāng)中來，以教師精心設(shè)計的問題為牽引，引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題，自己解決問題，再發(fā)現(xiàn)問題，繼續(xù)解決問題，在分析問題、解決問題的過程中展開創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)，啟發(fā)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)歸納提出問題。然后是理論知識推證，在這個過程中，遵循事物發(fā)展的規(guī)律，由易到難，從電阻電路到電容電路（電感電路），先分析出現(xiàn)這一情況的原因，自然引出動態(tài)電路的概念，并通過電路演示過程，啟發(fā)學(xué)生尋找出現(xiàn)過渡過程的內(nèi)、外原因。拓展知識面，啟發(fā)學(xué)生思考電感電路在斷開的瞬間可能會發(fā)生什么情況，通過理論論證和實際生活中拉閘時產(chǎn)生的電弧、電火花聯(lián)系起來，理解其產(chǎn)生的原因，并思考解決方案。接下來是動態(tài)電路的分析，其分析仍然是根據(jù)兩類約束關(guān)系列寫電路方程。但是列寫的是微分方程，如何求解微分方程又是問題。還是以問題為牽引，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生思考，從數(shù)學(xué)分析的角度得出求解微分方程的前提條件：初始值。這樣就可以用問題來牽引學(xué)生，讓學(xué)生進(jìn)行思考，自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題再解決問題，激發(fā)學(xué)生的強(qiáng)烈學(xué)習(xí)興趣，變被動接受為主動吸收。

4.充分采用多種教學(xué)手段。根據(jù)課程內(nèi)容，在教學(xué)實施過程中，通過制作的“實物板”，將實物直觀地展示給學(xué)生，讓學(xué)生從感官上認(rèn)識電子元器件。講到基本的單元電路時，將相應(yīng)的電路也做在一塊板子上，可以隨堂演示實驗現(xiàn)象，使學(xué)生對電路的工作原理有直觀的理解，取得了良好效果。仿真實驗也是提高教學(xué)效果非常有效的方法之一，結(jié)合電工電子類課程的特點，通過仿真實驗可以有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。利用Multisim軟件，對課程中在課堂上不便于操作的實驗，如RLC串聯(lián)諧振的頻率響應(yīng)、動態(tài)電路的初始值、單管放大電路、時鐘電路等進(jìn)行仿真，使學(xué)生在掌握這一仿真軟件的同時，對電路的結(jié)構(gòu)、功能、意義等方面有了更加深入的理解和掌握。同時，學(xué)生的想法能夠通過仿真驗證，對培養(yǎng)他們的電路分析能力和簡單系統(tǒng)設(shè)計方面起著決定性作用。

伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，各種各樣的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段也是層出不窮，微課程、慕課、翻轉(zhuǎn)課堂等形式的教學(xué)手段適應(yīng)了時代的發(fā)展，對于促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)起到了重要的作用。靈活的學(xué)習(xí)方式備受學(xué)習(xí)者的青睞，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。其中“雨課堂”能夠在課堂上展開學(xué)生與教師的有效互動，改變了傳統(tǒng)的老師問、學(xué)生答的教學(xué)模式，每個學(xué)生都可以通過“雨課堂”同時發(fā)表自己的見解和想法，對于不善于課堂回答問題的學(xué)生來說，鼓勵其說出自己的想法，從而使教師可以關(guān)注到盡可能多的學(xué)生和他們的思想，有利于學(xué)生個性的發(fā)展和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。根據(jù)我校的特殊情況，雖然這類網(wǎng)絡(luò)形式的教學(xué)手段在一定范圍內(nèi)受到了限制，但是我們積極開展微課、慕課研究，將其作為教學(xué)改革的一部分，在豐富教學(xué)手段的同時，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

此外，我們保證實驗班學(xué)生兩人一套“口袋實驗室”，包括面包板、導(dǎo)線、萬用表、電池盒、USB接線、工具、元器件等，隨時讓學(xué)生動手操作，以進(jìn)一步掌握理論知識，將理論課堂變身為“工程設(shè)計實驗室”，達(dá)到理論和實踐在課堂教學(xué)中的統(tǒng)一。同時，也可以課下學(xué)生自行完成，實現(xiàn)課上、課下相結(jié)合，在鞏固理論知識的同時提高學(xué)生的實驗技能。由于在課堂上一個問題接著一個問題的出現(xiàn)，再加上動手實驗，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情都被有效的調(diào)動起來，學(xué)習(xí)興趣自然濃厚。

表1所示是我校2016年第一學(xué)期電路分析基礎(chǔ)課程進(jìn)行教學(xué)改革后考試成績統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

由上表可以看出，實驗班在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段上采取了一些優(yōu)化之后，平均成績明顯高于非實驗班，優(yōu)秀率高，不及格率大大下降，這些將為后續(xù)的教學(xué)改革奠定基礎(chǔ)。

四、總結(jié)

本文主要針對作者所在院校的實際情況，在了解國內(nèi)各高校在電工電子類課程教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，對電工電子類理論課程改革進(jìn)行了研究與探索。從目前電路分析基礎(chǔ)課程的改革實踐表明，改革初步取得了較好的效果，在統(tǒng)一的規(guī)劃下，已經(jīng)為后續(xù)教學(xué)改革奠定了良好的基礎(chǔ)。

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收稿日期：2016-11-24

作者簡介：王秋妍（1978-），女，陜西綏德人，碩士，火箭軍工程大學(xué)講師，研究方向：從事電工電子教學(xué)和研究。