秦偉剛 杜啟飛 黃琦蘭

摘? 要：電工學(xué)是非電專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，其理論性、實(shí)踐性都很強(qiáng)。根據(jù)天津工業(yè)大學(xué)專(zhuān)業(yè)設(shè)置的特點(diǎn)和人才培養(yǎng)的要求，將立德樹(shù)人作為根本任務(wù)，不斷改革課程體系和教學(xué)內(nèi)容，以學(xué)生為中心，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，并加以反饋和改進(jìn)。在新工科和雙一流背景下，構(gòu)建多元人才培養(yǎng)體系，根據(jù)不同模塊的教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行基于綜合能力培養(yǎng)的綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)與實(shí)踐，滿(mǎn)足不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生對(duì)高層次電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)的興趣和要求，鼓勵(lì)和引導(dǎo)大學(xué)生實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：電工學(xué)；新工科；雙一流；教學(xué)改革；非電類(lèi)專(zhuān)業(yè)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2023）25-0038-04

Abstract： Electrical Engineering is an important technical basic course for non electrical majors， which is highly theoretical and practical. According to the characteristics of Tiangong University specialty setting and the requirements of talent training， we take building morality and cultivating people as the fundamental task， and constantly reform the curriculum system and teaching content. We take students as the center， and cultivate students' practical ability and innovation ability， and give feedback and improvement. Under the background of emerging engineering education and double first-class， it is necessary to build a diversified talent training system， and carry out the development and practice of comprehensive and innovative experimental projects based on comprehensive ability training according to the teaching contents of different modules.It can meet the interests and requirements of students of different majors for high-level electrical and electronic technology experiments and design， and encourage and guide college students to realize scientific and technological innovation， and improve the quality of talent training.

Keywords： Electrical Engineering; emerging engineering education; double first-class; teaching reform; non electrical major

黨的十八大以來(lái)，為深入學(xué)習(xí)貫徹習(xí)近平同志系列講話重要精神和習(xí)近平總書(shū)記治國(guó)理政新理念新思想新戰(zhàn)略，應(yīng)對(duì)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，2017年教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，以立德樹(shù)人為引領(lǐng)，以應(yīng)對(duì)變化、塑造未來(lái)為建設(shè)理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，以培養(yǎng)未來(lái)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才為內(nèi)涵的新工科建設(shè)拉開(kāi)大幕，先后形成了“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”“北京指南”，支撐中國(guó)制造2025等一系列國(guó)家戰(zhàn)略[1-3]。建設(shè)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科，對(duì)于提升我國(guó)教育發(fā)展水平、增強(qiáng)國(guó)際核心競(jìng)爭(zhēng)力、奠定長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展基礎(chǔ)，具有十分重要的意義[4]。2017年，天津工業(yè)大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我?！保┤脒x國(guó)家“雙一流”學(xué)科建設(shè)高校。

一? 課程現(xiàn)狀

電工學(xué)課程是電氣工程學(xué)的簡(jiǎn)稱(chēng)，是高等學(xué)校非電類(lèi)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。內(nèi)容涵蓋電工技術(shù)和電子技術(shù)兩大部分，電工技術(shù)主要包括電路基礎(chǔ)、電動(dòng)機(jī)原理及應(yīng)用、電氣控制等，電子技術(shù)主要包括電子元器件及其基本應(yīng)用電路等。課程具有較強(qiáng)的理論性和工程性。學(xué)習(xí)本課程，學(xué)生可以獲得電工電子技術(shù)必要的基本理論、基本知識(shí)、基本技能，了解電工電子技術(shù)發(fā)展的概況和電工電子技術(shù)的應(yīng)用，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程及從事有關(guān)的工程技術(shù)工作和科學(xué)研究打下一定的基礎(chǔ)。

目前大多數(shù)高校的電工學(xué)課程普遍存在課程學(xué)時(shí)少與內(nèi)容多的問(wèn)題。在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，將豐富的電工學(xué)知識(shí)傳授給學(xué)生，不僅為授課教師提出了一個(gè)挑戰(zhàn)，而且也為學(xué)生加快消化所學(xué)知識(shí)提出了挑戰(zhàn)，這也是我校電工學(xué)課程改革的一個(gè)重要?jiǎng)恿Α?/p>

我校電工學(xué)課程在2005年被評(píng)為天津市精品課。每年授課學(xué)生數(shù)達(dá)1 500人，受益面廣。為更好地培養(yǎng)未來(lái)的工程師和科研工作者，服務(wù)于國(guó)家現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)，不斷進(jìn)行教學(xué)改革，加強(qiáng)電工學(xué)基本理論學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)效果，加強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，增強(qiáng)學(xué)生的民族自信心，提高研究創(chuàng)新能力，達(dá)到學(xué)以致用，具有重要的意義。

二? 課程改革

（一）? 分層次模塊化

我校開(kāi)設(shè)的電工學(xué)課程，涉及十幾個(gè)本科專(zhuān)業(yè)，學(xué)時(shí)差異大，不同專(zhuān)業(yè)要求學(xué)習(xí)的內(nèi)容不同。針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，構(gòu)建課程的分類(lèi)別方案，打破對(duì)所有學(xué)生采取一種模式、一種內(nèi)容的培養(yǎng)方式，按不同專(zhuān)業(yè)、不同學(xué)時(shí)、不同層次的學(xué)生，在保持完整的教學(xué)體系的基礎(chǔ)上，在不減少基礎(chǔ)知識(shí)的前提下，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行模塊化，進(jìn)行分類(lèi)別層次化的教學(xué)，構(gòu)建不同學(xué)時(shí)的教學(xué)方案。這里把電工學(xué)課程的基本內(nèi)容進(jìn)行劃分，如圖1所示。

課程內(nèi)容包括基本內(nèi)容、非共同性?xún)?nèi)容、參考內(nèi)容三大類(lèi)[5]?；緝?nèi)容是課程教學(xué)過(guò)程中基本要求所規(guī)定的內(nèi)容，也是各個(gè)工科非電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的共同性?xún)?nèi)容。非共同性基本內(nèi)容視不同專(zhuān)業(yè)的需要、學(xué)時(shí)的多少進(jìn)行取舍，如三相電路、直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、電力電子技術(shù)、無(wú)源和有源濾波器等。參考內(nèi)容一般是加深加寬內(nèi)容，短時(shí)間內(nèi)吃深吃透有一定的難度，如PLC控制技術(shù)、受控源電路、三相整流電路等，學(xué)生可以拓展知識(shí)，開(kāi)闊視野，提升能力。從模塊化角度來(lái)說(shuō)，課程大致分為電路基礎(chǔ)部分、電動(dòng)機(jī)和電氣控制部分、模擬部分和數(shù)字部分。根據(jù)學(xué)時(shí)安排，針對(duì)具體專(zhuān)業(yè)，貼近實(shí)際需求，給出適合的模塊組合。結(jié)合理論課模塊化教學(xué)模式，將實(shí)踐也劃分為不同層次。

（二）? “以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念

2016年中國(guó)正式加入《華盛頓協(xié)議》，開(kāi)啟了工程教育認(rèn)證邁向國(guó)際化的新征程，“以學(xué)生為中心”就是其中內(nèi)涵之一[6-7]。而新工科建設(shè)路線圖提出的三個(gè)任務(wù)其中之一就是“學(xué)與教”。

1? 線下和線上混合式教學(xué)

在信息化和智能化時(shí)代，傳統(tǒng)的線下教學(xué)模式伴隨著線上教學(xué)的應(yīng)用，兩者相得益彰，打破了同時(shí)同地學(xué)習(xí)的壁壘，為課堂教學(xué)帶來(lái)良好的效果。如基本放大電路，這部分內(nèi)容既是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，學(xué)生學(xué)習(xí)似是而非，往往無(wú)從下手，再加上交流電路的相量，各種知識(shí)交疊在一起，學(xué)生的理解就會(huì)出現(xiàn)偏差。而線上學(xué)習(xí)可以將系統(tǒng)的知識(shí)體系碎片化，通過(guò)信息化手段，實(shí)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的分解，學(xué)生可以去思考解決，各個(gè)擊破，再組建系統(tǒng)知識(shí)，加深知識(shí)點(diǎn)的理解和鞏固，目前對(duì)所有的專(zhuān)業(yè)都已納入線上和線下混合式教學(xué)。

2? 教學(xué)手段和方法改革

課程內(nèi)容按照“課前提出問(wèn)題、課中解決問(wèn)題、課后總結(jié)問(wèn)題”的教學(xué)策略，讓學(xué)習(xí)者帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)，這也是啟發(fā)式的教學(xué)理念。圖2為講解疊加定理時(shí)，所采用的教學(xué)策略。通過(guò)物理學(xué)中電場(chǎng)的介紹，如果幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在一個(gè)電場(chǎng)中，它們的場(chǎng)強(qiáng)就互相疊加，那么某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)就等于各個(gè)電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和，以此引入疊加定理，然后讓同學(xué)們思考生活中還有哪些事例符合疊加定理，進(jìn)而深入講解疊加定理，并通過(guò)實(shí)際例子來(lái)講解其具體應(yīng)用。同時(shí)利用線上教學(xué)平臺(tái)，采取多種形式，拓展教學(xué)活動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)主題討論、搶答、選人、隨堂練習(xí)和投票等等，最后學(xué)生通過(guò)仿真或者實(shí)驗(yàn)來(lái)加深對(duì)疊加定理的理解，將抽象的理論具象化。通過(guò)教師引導(dǎo)，學(xué)生變被動(dòng)為主動(dòng)，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

（三）? 培養(yǎng)愛(ài)國(guó)主義情懷

習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，要堅(jiān)持把立德樹(shù)人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開(kāi)創(chuàng)我國(guó)高等教育事業(yè)發(fā)展新局面[8]。將思政元素融入課堂是目前教學(xué)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容[9-11]，高校學(xué)生是文明的傳播者，時(shí)代給予了當(dāng)代青年很多的營(yíng)養(yǎng)劑，首要的就是愛(ài)國(guó)，愛(ài)國(guó)主義是中華民族精神的核心，必須樹(shù)立正確的人生觀和價(jià)值觀。其次，對(duì)于一個(gè)工科學(xué)生來(lái)說(shuō)，就是要掌握核心技術(shù)，要樹(shù)立自主創(chuàng)新意識(shí)，牢記初心使命。課程教授過(guò)程中引入大國(guó)重器的先進(jìn)理念，如中國(guó)車(chē)、中國(guó)港、中國(guó)大飛機(jī)、FAST射電望遠(yuǎn)鏡和神舟飛船等等，使學(xué)生了解國(guó)家自主創(chuàng)新所取得的輝煌成就，以及電工學(xué)知識(shí)所發(fā)揮的作用，更新教育方式和理念，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義情懷，樹(shù)立科教報(bào)國(guó)的遠(yuǎn)大理想和信念，注重理論與實(shí)踐結(jié)合，在培養(yǎng)新時(shí)代社會(huì)主義建設(shè)者和接班人的道路上，堅(jiān)定社會(huì)主義的理想信念，成為社會(huì)需要的合格人才。

三? 實(shí)驗(yàn)改革

加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)的同時(shí)，注重實(shí)踐教學(xué)，加大實(shí)踐教學(xué)力度，這也是實(shí)踐的重要途徑[12-14]。電工學(xué)實(shí)驗(yàn)由驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)構(gòu)成。進(jìn)行基于綜合能力培養(yǎng)的綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)與實(shí)踐，加強(qiáng)綜合能力和工程實(shí)踐能力的訓(xùn)練。比如在電動(dòng)機(jī)繼電接觸器控制實(shí)驗(yàn)中，加入了單人單組的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，要求每位同學(xué)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，根據(jù)不同的題目，設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的主電路和控制電路，這就要求學(xué)生必須深入了解電動(dòng)機(jī)的控制原理和常用的控制電器的基本原理，舉一反三。又比如在四人搶答器綜合性實(shí)驗(yàn)中，如圖3所示，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是要求學(xué)生設(shè)計(jì)完成基本的譯碼顯示電路，圖3中分別按下S1、S2、S3和S4時(shí)，數(shù)碼管顯示1、2、3和4，同時(shí)要求由三極管3DG6構(gòu)成的蜂鳴器電路要發(fā)聲。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)進(jìn)階實(shí)驗(yàn)，將1—9九個(gè)不同數(shù)碼任意組合出不同的四個(gè)數(shù)碼，分別顯示，并給出完整的實(shí)驗(yàn)電路和結(jié)果，指導(dǎo)教師會(huì)逐一驗(yàn)收。該實(shí)驗(yàn)中既有集成電路，也有分立元件；既有模擬器件，也有數(shù)字芯片，將實(shí)驗(yàn)向綜合性、創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)邁進(jìn)。真正做到理論與實(shí)際相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考、綜合應(yīng)用和創(chuàng)新思維的能力，進(jìn)一步提高同學(xué)們的工程實(shí)踐能力。

四? 評(píng)價(jià)體系

美國(guó)課程評(píng)論專(zhuān)家泰勒認(rèn)為，課程評(píng)價(jià)是一個(gè)確定課程與教學(xué)計(jì)劃實(shí)際情況是否達(dá)到教育目標(biāo)的過(guò)程[15]。學(xué)習(xí)者應(yīng)是主動(dòng)的參與者，而非被動(dòng)的接收者。傳統(tǒng)的終結(jié)性評(píng)價(jià)，顯得過(guò)于單一，并不能反映學(xué)生對(duì)知識(shí)的深入理解和把握。建立公平合理的課程評(píng)價(jià)體系，顯得尤為重要。本課程將診斷性評(píng)價(jià)、過(guò)程性評(píng)價(jià)、終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，建立多元化考核體系。以圖3四人搶答器實(shí)驗(yàn)為例，實(shí)驗(yàn)兩人一組，學(xué)生從獨(dú)立查閱相關(guān)資料，到分析電路功能，最后搭建電路進(jìn)行調(diào)試，包括單管放大電路、組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路和譯碼顯示電路等，這里要用到二極管、三極管、門(mén)電路和觸發(fā)器等基本器件。實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生獨(dú)立搭建電路，分析原理，教師為學(xué)生提供必要的設(shè)備和工具，給予適當(dāng)指導(dǎo)，幫助學(xué)生進(jìn)行故障診斷，主要靠學(xué)生的獨(dú)立思考來(lái)完成。診斷性評(píng)價(jià)主要是在實(shí)驗(yàn)前考察學(xué)生對(duì)基本器件和基本原理是否掌握，過(guò)程性評(píng)價(jià)主要考察學(xué)生能否獨(dú)立完成自己的電路和調(diào)試，終結(jié)性評(píng)價(jià)主要考察是否實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的功能及設(shè)計(jì)報(bào)告的規(guī)范性。另外，還要進(jìn)行生生評(píng)價(jià)和教師評(píng)價(jià)，并將考察情況向?qū)W生反饋，再加以改進(jìn)。這樣學(xué)生對(duì)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)掌握得更加牢固，對(duì)知識(shí)的理解提高了一個(gè)層次，使他們體會(huì)到了成功的愉悅，增強(qiáng)了信心，并逐步培養(yǎng)了興趣，更加有利于提高動(dòng)手實(shí)踐能力。

五? 結(jié)束語(yǔ)

在電工學(xué)課程改革的道路上，堅(jiān)持立德樹(shù)人，堅(jiān)持改革創(chuàng)新，不斷探索教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容改革，不斷深化課程體系和課程內(nèi)容建設(shè)，其目的是為了進(jìn)一步提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的自主探索能力，發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，增強(qiáng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，建立公平合理的評(píng)價(jià)體系，以生為本，培養(yǎng)創(chuàng)新型、復(fù)合型、應(yīng)用型創(chuàng)新人才，不斷提高育人質(zhì)量，為學(xué)校的雙一流建設(shè)提供強(qiáng)有力的支撐。

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