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中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)09-0029-02
一、引言
電工技術是一門非電專業,例如機械類、汽車類等學科中某些專業的基礎或選修課程。但是,該門課程所包含的內容較多,跨度較大。上冊主要有電路分析和電動機的基本原理,還包括電力電子技術;下冊主要內容為模擬電子技術和數字電子技術。本課程開設的初衷是為這些非電專業的學生提供一個窗口,使其能夠在短時間內對電子技術的基本原理有一個整體的把握,以具備對其專業的相關電子設備有一定的了解能力。因此,這種非專業性課程的定位,加之課程內容本身理論性較強,使學生不了解學習該課程的意義與實際的應用,導致學生學習興趣不高,大多數以獲得學分為目的。但是,隨著現代科技的發展,電子技術及其相關的學科,幾乎已經對各門學科產生了極大的影響,最明顯的例子體現在現代汽車工業中。目前,汽車已經不再單純是一個機械裝置,它是綜合了最新機械與電子技術發展水平的高科技產品。同時,隨著電子和信息技術的飛速發展,市場上出現了各種各樣的電子設計自動化(EDA:Electronics design automation)軟件,改變了以往全部需要手工工作來設計電路的局面。目前,幾乎所有的電子電路設計任務都是在EDA軟件的協助下完成的,而且,是否具備熟練的EDA軟件使用能力已經成為大多數公司招聘員工的先決條件。因此,在電工技術課程中引入EDA技術[1-5],不僅能夠為學生提供更為豐富的教學內容,也是幫助學生更好就業的一個重要手段。
二、EDA技術在模擬電路教學中的應用舉例
模擬電路通常是電工技術教學中的難點,一是電路結構復雜,學生難以理解;其次,學生不了解該部分內容在實際工作中的應用,導致學習興趣不高。為此,可以適當將EDA技術穿插在這部分的教學中,從實際電路設計的過程中引出與課程關鍵知識點相關的內容,以達到提高學生學習興趣的目的。以下用一個實際的例子來表明如何將EDA設計過程與電工課程中相關知識點進行結合。
例:使用ADS(Advanced design system)軟件實現共射極放大電路的靜態分析與直流偏置設計。
共射極基本放大電路是電工技術中模擬電路部分接觸的第一個重要的知識點,課程要求學生熟練使用計算法與圖解法來確定放大電路的靜態工作點。學生對這一部分的掌握情況直接影響到其對后續知識點的掌握,因此,本例從電路設計的實際過程出發,引出相應的知識點。
在講解例子之前,需要給學生明確的是在實際的有源電路設計中,通常情況下,晶體管靜態工作點的選擇與設計是第一步,也是至關重要的一步。實現不同功能的電路,可能在電路圖上區別不大,重要的是其靜態工作點的選擇。例如,低噪聲功率放大器需要無失真地放大微弱信號,因此它的靜態工作點需要選擇在輸出曲線的中點,而高功率放大電路為了盡可能提高輸出效率,通常靜態工作點選擇到靠近截止區,而混頻器、倍頻器等電路,主要為了使用其非線性性能,因此,它們的靜態工作點通常要靠近飽和區。其次,需要強調的是電路設計是電路分析的逆過程,遵循的步驟是根據輸入輸出關系,確定靜態工作點,再得到直流偏置電路,與課程中計算直流工作點的順序正好相反,但是,它們所反映出的基本原理都是相同的。
確定靜態工作點,就是根據電路所要實現的功能,確定基極電流IBB和集電極電流IC,集射電壓UCE。因此,首先需要得到晶體管的輸入輸出曲線。在ADS中,輸入輸出關系是通過對晶體管做直流掃描得到的。實驗步驟是先建立一個新的工程項目(Project)和一個新的設計(Design),然后選擇晶體管直流工作點掃描模板(ADS中常用的功能都做成了模板,可以直接調用),并在其提供的元器件庫中選擇合適的元件,加入到模板中,如圖1所示。
其次,需要設定晶體管的工作范圍,就是IBB和VCE的范圍,可以通過掃描參數設置得到,如圖2所示。本例中,IBB的掃描范圍是從20uA到100uA,掃描步長為10uA。VCE的掃描范圍從0V到5V,掃描步長為0.1V。當掃描參數確定后,點擊仿真按鈕,就會產生圖3的輸入輸出曲線。
圖3所示的輸入輸出關系曲線與課本上的曲線幾乎是一致的,它表明在不同的基極電流IBB作用下,集電極電流IC與集射電壓VCE的關系。通過輸入輸出曲線,可以選擇合適的靜態工作點,以實現電路的功能。在本例中,為與教材保持一致,將靜態工作點選擇在輸出曲線的中點,大致對應于圖3中光標m1的位置,軟件會自動顯示出此處的參數,即IBB=60uA,VCE=3V,IC=6mA。當靜態工作點確定后,可以據此設計直流偏置電路。由于本例是設計共射極基本放大電路,因此需要計算基極和集電極電阻的大小。在ADS中,偏置電阻的大小可以自動計算,但是需要手動輸入相關的公式,如圖4所示:
根據圖4的計算公式,可以得到圖5的計算結果。從圖中可以看到,當選擇Ibb=60uA時,對應的基射電壓和基極電阻在一個范圍內變動,因此只能選擇一個近似的值VBE=0.8V,Rb=60K。用同樣的方法,可以得到的集電極電阻Rc=340。當所有的參數都計算得到后,需要對該電路進行驗證,并根據驗證結果進行調整。驗證電路及其參數如圖6所示。
根據共射極放大電路的基本計算結果,可以設計出圖6所示電路。驗證該電路的方法是對其做直流仿真,并將仿真計算的結果直接顯示在電路圖中對應的元件和支路上。從圖中可以看出,基極的電位為809mV,電流為69.9uA,而集電極電位VCE=2.74V,Ic=6.64mA。對比前面得到的靜態工作點參數(IBB=60uA,VCE=3V,IC=6mA),可以發現它們之間存在一個小的偏差,這是因為在電路設計中,無論是在靜態工作點還是元件參數的選擇上,都存在近似的過程,因此,任何電路的設計,都是一個近似的設計,由此得到的實際電路都需要經過調試合格后才能夠實際使用。
以上的例子為學生展示了一個電路設計的基本過程以及設計方法。當課程進一步深入后,可以對本例進行擴展,例如在分析放大電路動態特性時,可以加入不同幅度的輸入信號,觀察在不同靜態工作點,放大電路的輸入輸出波形和非線性失真,有助于學生理解設計靜態工作點的意義。
三、結語
通過在電工技術課堂上增加EDA設計的過程,可以使課程從純理論教學轉向理論與實際設計相結合的教學方式,不僅能夠提高學生的學習興趣,還能夠培養他們的實際動手能力,并極大增加了教師和學生間的互動。同時,課本上的理論與公式不再需要死記硬背,它們已經融合到設計過程中,學生通過一兩個簡單的設計就可以熟練掌握,使學生能夠輕松完成課程的學習和考試。
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1前言
教育部“卓越工程師教育培養計劃”實施的宗旨是促進高校改變舊的教育觀念和教育模式,鼓勵高校和企業間密切合作、共同培養,以提高學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力;面向社會和企業需求,培養高素質的既有創新能力又有社會實踐能力的卓越工程師,以滿足經濟社會日益發展的需要[1]。實驗教學是工科學生鞏固基礎知識,培養專業技能、創新能力、團隊合作能力的主要途徑。電工學是高校工科非電專業本科生必修的一門實踐性很強的技術基礎課,其主要任務是為學生學習后續專業課程和從事專業相關工程技術工作打好電工技術的理論基礎[2]。電工技術實驗是電工學教學過程的重要環節,其教學效果對于培養學生的動手能力、提高學生的綜合素質具有至關重要的作用[3-6]。本文針對目前北京科技大學電工技術實驗教學中存在的主要問題,結合“卓越計劃”的內涵,從實驗教學內容、實驗教學方法和手段等方面對電工技術實驗教學進行改革,探索培養學生基本實驗技能、激發學生創新意識、培養學生創新能力和綜合素質的有效途徑。
2電工技術實驗教學現狀
電工技術實驗教學通過具體實驗操作,使學生鞏固并擴展所學電工基礎理論知識,初步掌握工程常用電子儀器儀表和電氣設備裝置的使用方法,掌握進行科學實驗的基本方法,具備初步進行科學實驗研究的能力[3]。北京科技大學電工技術實驗安排在大二第一學期,是學生進入大學接觸到的第一門實踐課,每年有6個學院19個專業58個班的1800多名非電專業學生參與,參與學生多,覆蓋專業面廣。非電專業學生普遍缺乏對電類知識、電類科技及電工技能的認知,加上實驗內容沒有體現專業特色和應用需求,很多學生認為這門課與自己所學專業無關,對自己以后的職業規劃沒有用,因此缺乏學習的積極性和主動性[4-7]。為了保證實驗教學順利開展,當前電工技術實驗內容仍以驗證性實驗為主,綜合設計性實驗非常少。驗證性實驗局限于鞏固理論知識和訓練基本操作能力,嚴重束縛學生的思維,不利于鍛煉學生綜合運用知識設計、分析的能力[4-5]。實驗指導書上詳細給出每一個實驗的實驗原理、實驗電路圖、操作步驟等,實驗中學生被動做實驗,極易產生明顯的消極與依賴心理,不利于發揮主觀能動型,更談不上創新意識和創新能力的培養[6]。學生在實驗過程中總是期待一次連線成功,一旦出現故障就無所適從,不是直接找教師處理,就是將已經連接好的線路全部拆除后再重新連接,缺乏主動利用儀表逐步排查故障原因的意識,不能通過實驗有效地提升動手實踐能力、分析問題和解決問題的能力。
3實驗教學改革思路
“卓越計劃”強化培養學生的工程能力和創新能力。創新能力包含創新意識、創新思維和創造力三重意思。創新意識培養意味著激發興趣,讓學生對教學中所涉及的知識和現象產生探究的熱情和積極性;創新思維的培養更多體現在獨立思考能力的培養上,即在面對教學中所涉及的知識和現象時,能自主地通過各種信息技術手段收集信息,對各種信息進行正確歸納分析,形成自己的看法或提出可能的方案;創造力是綜合應用知識能力、動手實踐能力、協同合作能力的表現[8]。創新能力的培養是一個長期的過程,在長期的訓練、積累、磨礪中不斷加強[9]。首先,正確認識創新能力培養在高校基礎實驗教學中的重要地位,將基于“創新能力”培養的教學理念貫穿到電工技術實驗教學的整個過程中。其次,針對不同專業特點,重新整合實驗教學內容,滿足不同專業、不同層次學生對其廣度和深度的要求,激發學生的學習興趣,啟發和培養學生在本專業領域的應用意識。最后,充分考慮學生的認知規律,按循序漸進的教學規律分層次培養學生的基本技能、綜合能力和創新能力。
4實驗教學改革措施
在分析北京科技大學電工技術實驗教學現狀,對非電專業教師和學生進行調研的基礎上,制定具有專業和工程特色的多層次實驗教學體系[10-11],即將電工技術實驗分為基礎性、綜合性和創新性三個層次,在綜合性和創新性實驗中融入專業和工程特色。基礎性和綜合性實驗是必修實驗,與電工學理論課同步進行。創新性實驗以科技創新活動和電子大賽為依托,學生自主選擇?;A性實驗是實驗教學的根本。非電專業的學生底子薄、水平差異大,有許多學生還是第一次比較深入地接觸電學實驗,基礎性實驗采用學生容易接受的傳統驗證性實驗方式。學生在完成基礎實驗的過程中不但加深對相關理論和技術的理解,而且養成良好的實驗習慣,掌握基本實驗方法,培養基本實驗能力。綜合性實驗立足基礎、面向應用,培養學生綜合運用所學理論知識和解決較復雜的實際問題的能力。實驗中教師只提出實驗目的和要求,給學生適當講解怎樣根據實驗的目的和要求設計實驗,要求學生運用所學知識和技能制訂實驗方案、畫出實驗電路圖,并在實驗室規定時間內完成實驗。綜合性實驗項目結合專業實際情況,將多個知識點結合在一起,使學生由以前的被動接受知識逐步轉化為主動思考、分析和解決問題,更好地調動學生的積極性和創造性,而且讓學生有更多的自主發揮空間。創新性實驗面向工程實際應用,既有綜合性又有探索性,目標是培養具備自身專業知識和電類專業知識的復合型人才。實驗內容由教師根據學生的要求和實驗室條件確定,學生在教師的指導下獨立完成查閱資料、設計方案、組織實施、調試以及項目報告,全面提高有效運用所學知識和新技術進行系統級開發應用的能力、分析和解決實際問題的能力.4實驗教學方法與手段改革1)注重實驗基本技能培養。結合基礎性實驗系統培養學生的工程意識和基本實驗技能,布線整齊、美觀、易于查看,接線從左往右,以網孔為單位,先串聯后并聯、先分后合、先接主回路再接輔助回路等,同時合理設置測試點以便于測量。詳細講解儀器儀表的構造、工作原理、使用注意事項,使學生從根本上了解測量,進而在實驗中正確選擇、使用儀器、儀表。發現和排除故障是培養學生實驗技能的有效方法,適當設置一些簡單的障礙,指導學生分析排除,調動學生學習積極性的同時鍛煉他們獨立思考和解決問題的能力[12]。培養學生正確處理實驗數據的能力,理解相同的實驗數據,不同的數據處理可能得出不同的結論。另外,培養理論聯系實際、實事求是的科學作風及嚴肅認真的工作態度,主動研究的探索精神,遵守紀律、愛護公物的優良品德。2)加強創新能力培養。在基礎性實驗鍛煉的基礎上,綜合性實驗從易到難,由部分綜合到完全綜合,逐步調動實驗的積極性,增強探索的信心,激發學習的興趣,從而提高學生設計實驗和處理實際問題的能力,達到相對其自身能力的綜合和創新。樹立教師主導、學生主體的創新教學理念,綜合運用啟發式、討論式、問題式、探究式[13]等教學方法,充分調動學生的積極性和主動性,使學生在學習過程中始終處于積極思維狀態,最大限度地提高其分析和解決問題的能力[6]。面向實驗過程,要求學生按“設計要求查閱資料自主設計仿真研究實驗實施實驗驗收”這一完整的訓練過程完成實驗,融知識、能力、素質培養為一體。3)形成多元化的實驗教學模式。充分利用多媒體技術、計算機和網絡技術,依托校園網絡,建立實驗教學共享資源庫,引入項目驅動[1]、翻轉課堂教學法,提高實驗教學質量,增強教學效果。開展必修與選修、課內與課外相結合的教學手段,滿足不同專業、能力、興趣學生的需要,培養他們的自主學習能力。引入Multisim仿真軟件[6-7],利用其高效率、高精度、無損耗和靈活、真實模擬等特點,為學生搭建一個大膽嘗試、積極創新的實驗環境。開設網上實驗,形成虛實結合的綜合實驗體系。仿真與實際操作互為補充、各取所長,尤其是對于需要觀察動態過程的實驗,更有助于增強實驗教學效果,增強學生的創新意識和創新能力。4)構建開放式實驗教學環境。傳統封閉的實驗教學環境要求學生按照規定的時間到實驗室完成規定的實驗項目,不管完成與否,到了下課時間就必須離場,客觀上影響了動手能力較差學生學習的積極性和主動性,限制了部分能力較強學生繼續學習的機會[14]。開放式實驗教學環境實現了實驗內容、實驗時間和實驗資源開放,學生依據自己的實際情況自主選擇實驗時間和實驗內容,在教師的指導下自主設計,擬定實驗方案,通過預約獨立來實驗室完成實驗任務,學生有足夠的時間仔細觀察實驗現象,分析實驗結果。特別是在實驗失敗后,可自己重新修改實驗方案、重新做實驗[15]。開放式實驗教學突出學生的主體地位,注重學生的個體差異,學生在實驗活動中由被動變為主動,對調動學生主動性和積極性,培養創新能力,具有重要的意義,對提高學生分析問題、解決問題的能力有很大幫助,對于培養學生在實驗中學習與掌握知識、拓寬知識面有重要的作用。
5結語
面向卓越工程師培養的電工技術實驗教學改革,從實驗教學內容、教學手段和方法等方面對電工技術實驗教學進行了改革。從北京科技大學2011、2012級的教學實施結果來看,有效調動了學生的實驗積極性,提高了學生對電工技術實驗課的重視程度,學生的基本實驗技能、創新能力都有了很大提高。“卓越工程師教育培養計劃”是一個復雜的系統工程,只有不斷改革教學方法,更新和完善教學內容,才能進一步提高教學質量,為國家培養出適應社會發展需要,具有一定研發、創新能力,綜合素質高的卓越工程師。
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“電工學[1]”是該院機電、機制、模具等專業的基礎課,包含“電工技術”和“電子技術”兩部分。該文主要針對“電工技術”部分展開教學改革研究工作,該部分覆蓋電路、磁路、電機、自動控制等多方面知識,且工程實踐性較強。既要求學生熟練掌握電工技術的基本理論和基本分析方法,又能活學活用地解決工程實際中的一些問題,從而為后續課程和未來走上工作崗位打下堅實的基礎。課題組特對課程的教學模式展開研究和探索,以提高電工技術的教學效果。
1知識體系的合理構建
“電工技術”面向該院機電、機制、模具等專業開設,專業課不同,對專業基礎知識的側重點也不同。為使學生對所學知識有更清晰條理的把控,將電工技術課程劃分為幾個模塊:電路模塊、磁路與電機模塊、自動控制模塊、電工實驗實習模塊,教師按照模塊講授。開課前課題組與各專業的專業課教師進行溝通交流,對電工技術的知識點進行適當調整,統籌分配各模塊的學時比重,以適應不同的專業需求。授課過程中,遵循有點及線,有線及面的原則。開課初兩學時,向學生介紹清楚電工技術的知識脈絡,讓學生樹立宏觀的認知:為什么學、學什么、怎么學、怎么用。在講授某一章時,同樣先講清該章的知識脈絡,然后按照知識脈絡講解關鍵知識點,把知識點串成知識線,最后構建知識面。給每章做知識總結,前呼后應,承上啟下,幫助學生構建完整的知識體系。在教學內容上,重點講授電路的基本原理和基本分析方法。然后介紹電機及控制部分,此部分可結合大家熟悉的家用電器等具體講解,提升學生的學習興趣。最后介紹電工實驗實習部分,主要普及電工測量和用電安全知識。為增強學生的實踐能力,此部分重點介紹各種電工儀表的使用,電阻、電容、二極管等元件的認識,電路焊接的基本知識、正確方法等。讓教學內容有機結合工程實踐,使教學設計更合理。
2教學方法的科學改進
“電工技術”內容多,課時少,如何在有限的學時內提高課堂質量,是課題組探索的問題。在教學過程中,除了應用啟發式、研討式等教學方法外,還初步嘗試了翻轉課堂式教學法[2]、項目教學法、比照推演式教學法。著力提升學生的學習能力和創新能力。
2.1翻轉課堂式教學法
“翻轉課堂”即教師講解在課下,學生提高在課上。學生先在課下對教師已上傳至網絡的電工技術教學資源(包括電子教案、課程PPT、微課視頻、教學錄像等)進行自主學習交流,待課上再在教師的指導下完成相關的知識提升。網絡資源可以滿足不同層次、不同水平的學生在不同時間、不同地點自主學習的需求。其中的交流互動專欄,可方便師生之間或教師同行之間進行留言、答疑、交流、討論等。這對豐富教學內容、改進教學手段、拓展教學空間、提高教學質量有較大的促進作用。在課堂上,教師鼓勵學生開闊思維,大膽提問;然后帶著問題分小組交流、探討,在教師的引導下,靠集體的智慧和力量獲取答案。在此過程中,教師的引導要清晰、明確,重點、難點、易混淆知識點要突出。對小組的工作,要及時給予客觀公正的評價。教師唯有事先充分備課,才能有足夠的預見性,才能掌控整個課堂。翻轉課堂式教學法既能增進學生之間、師生之間的交流與信任,又能較好地提高學生的學習動力。
2.2項目教學法
“項目教學法”最顯著的特點是“以項目為主線、教師為引導、學生為主體”[3]。授課教師將精心策劃的獨立項目交由學生自己處理,學生在教師的指導下完成“信息收集、方案設計、項目實施及項目最終評價”等相關任務。電工技術課程中的多個知識點都可采用項目教學法,比如基爾霍夫定律、疊加定理、戴維南定理等。授課教師結合書本提前準備,精心策劃,選擇難度恰當的項目。設計好項目后,對學生進行任務布置,方便學生明確任務、制定工作計劃和工作流程,做好各項準備工作,不至于等到具體實施時一頭霧水,手忙腳亂。接下來,教師對學生進行分組,每組成員盡量按照成績的優、良、中、差均衡搭配。然后指定各小組的組長,小組長為每組成員分配好具體的工作,確保人人參與。分組活動能調動學生學習的積極性和熱情,在分工合作中遇到問題,也能夠通過各種渠道努力解決。這一過程既鍛煉了學生獨自分析問題、解決問題的能力,又能增強學生的自信心和團隊合作能力。當項目完成后要對項目質量進行評價,可采用小組內評價、小組間評價.教師點評的方式。這一環節能進一步鞏固提升學生分析問題、解決問題、歸納問題的能力。
2.3比照推演式教學法
比照推演式教學方法就是通過與學員已熟悉知識的對比,引出新的教學內容,從而使得學員聽得懂、學得明自[4]。在“電工技術”中,可在很多知識點的講授中插入此方法,例如電路與磁路、直流電路與交流電路等。在直流電阻電路中,以歐姆定律、基爾霍夫定律為基礎,引申出了支路電流法、節點電壓法等分析方法。事實上,這些分析方法在正弦交流電路中同樣適用,只不過變成了“相量”形式。教師在授課時只要把正弦交流電路的特性、正弦量的相量表示法講透徹,正弦交流電路的求解也就變得很容易了。將不同章節的知識點比照學習,往往可以事半功倍。
3實施過程中的困擾及反思
我院學生基礎比較薄弱,惰性較強,學習主動性較差,課題組在推行電工技術教學改革的過程中遇到了一些困擾,并進行了一定的反思。主要表現在以下幾方面。
3.1個別學生不能有效配合
個別成績較差的學生習慣了傳統的“教師講,學生聽”教學模式,一下子無法適應新的授課環境,由于惰性甚至不愿積極參與到教師布置的任務中來。這在一定程度上影響了整體效率。采取的措施是通過找這部分學生單獨交流談心,扭轉他們的觀點,增強其主動學習的信心。
3.2課程節奏有時不易把握
采取教學改革后,交流互動環節明顯增加,這就影響了授課節奏。采取的措施是:盡力培養學生討論問題的熱情和積極性,注意把學生所提共性問題甄別出來,集中講解;個性問題,留在課后單獨講解,盡量不占用大家的時間。
3.3配套的教學資源有所欠缺
在實施教學改革的過程中,感覺學校當前的教學資源有所欠缺,不能與課堂教學良好的匹配。希望學校接下來在相關軟件和部分硬件設備方面有所投入,以滿足以后進一步教學改革需求。
4結論
該文對“電工技術”教學改革中的措施進行了較詳細的介紹,對實施過程進行了總結和反思??傮w來講,在教學改革實踐中取得了較好的效果:大部分學生熱情比較飽滿,討論比較積極,課堂效率較高;學生在實驗和實習過程中失誤率更小,進行更順利。課題組也對教學改革實施過程中遇到的障礙進行了簡單匯總,這是下一步優化教學改革要深入思考的“問題”。
參考文獻
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技工院校電工技術與電子技術的傳統實驗教學,一般是對書本上的理論知識進行驗證,設置的實驗項目比較少且形式單一。而在實驗課堂上教師會通過必要的講解,讓學生了解并掌握各種實驗設備以及儀器的操作方法,學習常用的電子元器件,并可以自行設計常見的電路,進而對書本上所學的定理等進行驗證。由于實驗教學的原有教學方式多是以小隊或者小組為單位,并且實驗教材與地點較為固定,而教材中一般會詳細列出實驗的步驟、注意事項等,并且教師也會對相關內容進行講解,且教學前已經準備好各種實驗設備。在實驗教學過程中,學生大多是依據教師的講解或者書本上的內容按部就班地操作,實驗過程較為簡單,并且將是否完成實驗報告作為考核依據。這樣的教學方式很難提高學生的學習興趣,并且制約了學生個性的發揮,也不利于培養學生的創新能力,因此有必要改變原有的實驗教學模式。對技工院?,F有的電工技術與電子技術實驗教學模式進行改革,其發揮的積極作用主要表現在:①有助于培養學生的綜合能力。革新實驗教學原有的模式,可以保障學生在教學中的主體地位,并讓學生掌握各種實驗儀器的操作以及常見實驗的操作方法。在開展實驗教學過程中,學生不僅可以對書本上的各種理論進行驗證,也可以培養學生的動手、創新與實踐等綜合能力,并學會去發現和解決問題。②提升學生的學習積極性。革新實驗教學原有的模式,有助于提高學生的學習興趣與積極性。若學生對實驗教學有較高的興趣,并在求知、探究中有愉悅的體驗,就可能很快掌握所學的知識與技能。而革新電工電子技術的傳統實驗方式,可以改變學生被動學習的局面,并且做到寓教于樂,進而讓學生在愉悅學習中提高積極性。③讓學生養成嚴謹的探索精神。實驗教學中通過培養學生的各種非智力因素,讓學生養成嚴謹的實驗作風與探索精神,可以改變機械模仿或隨意改造數據的習慣,并嚴格依據實驗規范操作。
2改革電工技術與電子技術實驗教學的具體措施
我院根據電工電子技術實驗教學的現狀,依據電工電子實驗的具體教學目標,堅持優化配置實驗資源并協調發展的理念,結合不同專業學生的需求開展了實驗教學改革工作。通過分層次設置實驗教學內容并采用多樣的實驗教學模式,按照由淺入深、由基礎逐漸深入的實驗教學改革思路,進而構建出分層實驗教學體系。我院的具體改革措施包括以下幾點。
2.1推行多樣化的實驗教學模式
將選修課、理論教學等綜合起來,開展多元化的電工電子實驗教學模式。首先,在課堂教學中向學生講解實驗的具體內容,讓他們了解設計以及驗證實驗的具體方法。在課堂教學中將實驗方法與技能作為講解重點,以提高學生發現和解決問題的能力。其次,推行開放式的教學方式,在實驗教學中教師可以事先選擇與實驗相關的應用型項目,并設置實驗任務書,讓學生根據任務書來自行設計實驗內容,并在規定時間內完成實驗并實現必要的功能。這樣的實驗方式可以發揮學生的主動性與個性,并可以提高學生的探究能力。第三,可以在開展必修實驗課的同時設置實驗選修課,進而彌補實驗課時不足的缺陷。
2.2對實驗內容進行優化設計
實驗內容的設置應該根據每個專業的不同要求,并考慮學生的實驗技能掌握情況。因此設置實驗內容時,首先需要做到將理論與實踐結合起來,讓學生在鞏固理論知識的同時提高實踐能力。其次,注重實驗內容設置的創新性。由于現有的電工電路實驗指導教材種類繁多,且涉及到多個實驗項目,參考性很強。而部分學生在實驗過程中為了盡快完成任務或者單純為了提高分數,多是直接依據現有的參考資料進行設計與操作,完全缺乏創新性。而教師應該根據需求對教材中的部分實驗項目進行優化設計,并提出一些全新的要求,讓學生在參考現有資料的同時注重思考,進而達成提高學生創新能力的目標。
2.3完善實驗教學的考核體系
作為實驗教學的一個關鍵性環節,科學合理的實驗考核能夠很好地反映教學效果,并提升學生的學習積極性。因此,實驗考核應該做到結合專業教學特點并從實際出發,將提高學生的實驗技能與學習興趣作為目標,完善現有的實驗教學考核體系,進而對學生的學習效果做出綜合性的評價。
二、對于存在問題的解決方案
如何解決存在的問題,是擺在每一個高職院校面前的現實問題。就解決問題的辦法,筆者有一點個人的見解,與各位同行探討與分享一下。
(一)師資隊伍的建設。如何提高師資力量?組建“雙師型”教師隊伍。其實所謂“雙師型”教師是高職教育對專業課教師的一種特殊要求。是專職教師應當具備的兩個能力:一是有較高的文化和專業理論水平,有較強的業務能力和素質;二是有工程技術人員一樣廣博的專業基礎知識,熟練的專業實踐技能,具有一定的組織生產經營和科技推廣能力,可以在創業等方面對學生加以指導。三是可以安排老師到相關的企業單位進行掛職鍛煉。通過掛職鍛煉,教師可以了解自己所從事專業目前生產、技術、工藝、設備的現狀和發展趨勢,在教學中及時補充生產過程的新技術、新工藝、新方法;此外老師也可帶著教學中的一些問題,向有豐富實踐經驗的企業技術人員請教,在他們的幫助下提高推廣和應用新技術開發的能力。另外還可以聘請相關企、事業單位中具有豐富實踐經驗和教學能力的技術人員來學校做兼職教師,他們可以給學校帶來生產第一線的新技術、新工藝及社會對從業人員素質的新要求。他們在和學校教師共同進行教學活動中,可以促進學校教師向“雙師型”轉化。
(二)對學生興趣的激發。由于多種因素,高職學生“重文輕技”思想嚴重,對專業知識了解甚少,缺乏感性認識,學生對專業理論、專業技能的學習感到困難很大。尤其是電工專業,因為學生本來對電就有害怕心理,不敢輕易動手。而對學習電工專業的高職學生來說,如果對電沒有感情,沒有興趣,就會直接影響實習訓練的效果。正如中國有句古話:“牛不喝水強按頭”,學習亦如此。“興趣是最好的老師”,采用各種有效方法激發學生的學習興趣,調動學習的積極性,變被動為主動,方能達到最佳效果。學生取得雙證是教學方向,就業是培養目標。通過技能鑒定激發學生的求知欲,所以實訓內容應向技能鑒定的大綱靠近。電工技術的教學應當兼顧實踐,開拓應用型項目,使學生在畢業時除了畢業證,還取得高級維修電工證,即雙證畢業。電工實驗內容包括各類儀表儀器的選擇,儀表業精確度與實驗誤差的計算,主要電工儀器儀表的使用,主要電氣參數的正確測量,各種元器件特性的測試,電機結構的認識及拆裝,控制線路的設計與聯接,照明動力線路的設計與安裝等。為保證實驗的效果,實驗課應采用單班上課的教學形式,以一人一臺試驗臺為佳,以提高學生的動手能力和獨立操作能力,便于實驗成績考核。
首先,根據專業教學計劃,刪除不同科目交叉的重復內容,例如可編程控制器一章與化工儀表自動化課中一章內容重復,故刪除不講;正弦交流電一章,基本都是數學中相量的內容,內容繁難且與實際脫節,學生學習效果不好,故簡化內容,以學生了解基本概念為主,例如電工考試中經常考到的“正弦交流電三要素”的知識點等;刪除復雜的公式推導過程,教學生會直接使用公式計算即可,例如正弦交流電有效值的計算公式、補償電容的計算公式等;變壓器與電動機這兩章,以學生了解這兩種設備的結構、作用等為主,對于設備運行特性等復雜且不易理解的內容進行簡化。用電安全知識和電工測量兩個章節正是與生活實際密切聯系并需要學生重點掌握的內容,但有的教材中反而是輕描淡寫,所以建議應強化和拓展這兩部分的內容。
2教學方法的改革。
盡量利用現代化的教學手段,化解教學難點,例如講變壓器的結構這節內容,文字和圖片不夠直觀,學生不好理解,變壓器實物又不方便拿到課堂上,所以可以下載一些講解變壓器結構的視頻或者演示動畫,使枯燥乏味的理論知識變成生動有趣的視頻演示,這樣在有限的時間內既增加了信息量又提高了教學效率;在講電動機這節課時,電動機的結構單靠圖片和語言很難描繪清楚,準備一個小的電機實物或模型,拆開后直接向學生展示電機內部構造和組成部分,既直觀又簡便;在講電工測量中的萬用表這一節課時,理論內容講起來比較簡單,重點是要讓學生學會萬用表的使用,這一節課完全可以移到實驗室,將這節理論課和萬用表的使用實驗課合并成一節課,學生在實驗過程中,自然的學會了萬用表的使用方法,而且還節省了課時;對于電路分析方法和正弦交流電兩章內容以理論知識和計算為主,所以要重視教師講與學生練的有機結合,每次課后留有足夠的時間讓學生自己動手做課后的計算題,然后根據學生接受的具體情況,適時引導學生向更深層次的知識點邁進,計算題的選擇以基本和簡單為主,不要一味追求復雜的電路分析和計算,這樣不但起不到掌握知識的效果,反而會引發學生的厭學情緒;盡量將所學內容同實際生活聯系起來,比如在講三相四線制供電系統時,可以直接在課堂上打開教室中的一個配電箱,讓學生看看學校的供電就是三相四線制,而又緊接著講解為什么我們家里用的卻是單相兩線制,這樣讓學生覺得不管學習的知識能不能在將來的工作中用到,最起碼學會了一些生活常識,讓學生認識到所學的知識是貼近生活實際的。
3實踐教學的改進和考核方式的改革。
1.做好示范教學前的準備工作
教師根據教學的需要準備好材料、教具等。如“實訓九——照明電路配電板的安裝”這一課,課前需準備好電度表、閘刀開關、熔斷器、雙聯開關、白熾燈、插座、導線等材料和電工工具,并做一塊樣板。上課時教師先向學生展示做好的樣板,同時出示其安裝流程圖,豐富學生的感性認識,使學生獲得生動的表象。示范操作前精心創設“問題情境”,引起學生注意,引導學生積極思維。
2.用規范化的動作示范操作
課堂的教學效果主要以學生能否達到預期的學習效果來衡量的。示范教學是使學生感知照明電路配電板的安裝的關鍵過程,學生通過眼、耳等來感知配電板安裝要領、步驟和注意事項,教師的一舉一動都是學生感知、記憶的對象。因此,在示范過程中材料的準備、安裝的流程、電路的調試、操作的姿勢等都將直接影響學生的認知。所以,教師的操作示范一定要正確規范,注意講述與演示的有機巧妙結合。例如,筆者在演示照明電路配電板的安裝時,邊示范邊講解,包括電氣元件的位置確定及固定,開關的正確使用方法,導線的去絕緣及成型和連接、布線等等。講解示范時注意把理論知識與實踐操作緊密結合,使學生深切感到專業理論知識的實用性和具體化。同時,教師要求學生養成邊看、邊聽、邊思考、邊記錄的良好習慣,學會學習。
3.學生是教學活動的主體
培養學生各方面能力最好的辦法就是重視學生的課堂參與性,讓學生在親身的實踐中掌握知識、鍛煉能力。只有這樣的學習方法,才能真正發揮學生的主體作用,使他們的各種能力與素質在實踐中得到培養和提高。如在上“實訓九——照明電路配電板的安裝”一課時,筆者在結束示范后,把學生分成幾個小組,然后對每個小組下達任務書,讓學生分組領取操作所需的材料。在實訓過程中,要求每個人獨立完成操作。在學習過程中,組內學生互相討論,共享經驗,從而提高每個學生的動手操作能力,增強他們的專業技能,使學生產生濃厚的學習興趣,樹立起自信心。
4.成果展示,教師做好點評與總結
學生操作完畢后,每組選派代表上臺展示成果,并簡單介紹心得體會。此時,教師應該向學生投以熱情、信任和鼓勵的目光,增加學生的信心和勇氣,消除其緊張感。在展示過程中,教師要鍛煉學生的膽量,鼓勵學生,要求學生用洪亮的聲音,并且面帶微笑,簡明扼要地介紹,培養學生的語言表達能力。然后學生根據評分表對每組進行評分,使各組之間展開操作交流。最后,由教師進行點評,注意多鼓勵、多表揚。對發現的典型性問題和普遍性問題,分析其原因并提出改進建議,強調操作關鍵和技巧,啟發學生的創造性思維。
二、應用示范教學法教學取得的成效
1.培養了學生的觀察力、記憶力、注意力、想象力、思維能力
通過教師的演示、學生的觀察,教師的言行舉止都落入學生眼中,使學生耳聞目睹,親自獲得具體的直接經驗,并且得到深刻的感性認識。同時,通過現場操作,幫助學生加深了對理論知識的理解,學習了教師的直接經驗,為以后的技能課學習打下了堅實的基礎。
2.激發了學生的學習興趣,調動了學生的學習積極性
“興趣是最好的老師”,從教育心理學角度看興趣是一種內在力量,是學習動機中最活躍、最現實的因素之一。在示范教學過程中,教師通過分組學習和上臺展示,使學生對學習專業知識產生濃厚的興趣,由“要我學”向“我要學”轉變。
3.提高了學生的創新能力,增強了學生的團隊合作意識
示范教學通過師生互動,加深了學生之間、師生之間在心理上、情感上的溝通,激勵了學生的主動學習、主動探索,啟發了學生的創新意識。同時,通過小組內成員間的分工配合和不同小組之間的操作交流,增強了學生的團隊合作意識。
4.培養了學生的動手操作能力
示范教學可以使學生掌握電工技能一些最基本的操作要領,培養學生的方法能力和動手操作能力。5.提高了學生的語言表達能力從學生的學習和就業情況來看,一些企業對電子電工專業學生的素質要求,除了操作技能外,尤其重視學生的綜合素質,語言表達能力就是其中之一。示范教學通過師生互動,學生上臺展示的機會較多。通過一段時間的鍛煉,大大提高了學生的語言表達能力。
三、應用示范教學法應注意的問題
1.講解示范時目的要明確
講解示范時要有明確的目的,應根據教學任務、內容、要求、教學步驟以及學生的思想、技能等,加強針對性。例如,在學習配電板安裝時,教師應重點講解電氣元件定位與布線等動作要領和需要注意的問題,要求學生注意教師示范的動作,使學生明確聽、看的任務,把注意力集中到電氣元件定位與布線的主要方面。
2.講解示范時語言要通俗易懂、簡明扼要并富有啟發性
教師講解要突出主題,講得簡要、聽得明白,易于學生理解、接受,并能夠激發學生的學習興趣,以提高講解的效果。
3.講解示范時注意時間、效果、方向及位置
在教學中,教師必須考慮講解、示范的合適時間、方向及位置。在教學開始時,教師應通過示范,講解操作的內容、要求、方法及注意點交待清楚。在學生操作過程中,教師應針對具體情況隨時提出要求并給予指導。教師講解時應當選好操作示范的方向與位置,使學生能看清教師演示操作的全部內容和動作要領。
【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】 A
【文章編號】0450-9889(2014)03B-0122-01
電工技術基礎是機電專業的一門專業基礎課。它以培養學生能力為重點,以培養適合生產一線的操作人員為目標,突出電工技術基礎理論知識和技能鍛煉,其理論性和實踐性較強。教師在日常教學中要不斷總結和改進教學方法,探索出適合學生的教學方法,提高學生的學習興趣和學習積極性,讓學生在課堂中充分發揮主體作用,在掌握理論知識的同時又能提高實際操作技能。
一、簡化理論教學內容
由于中職學生的文化基礎比較薄弱,教師應根據學生實際情況和專業培養的目標,適當刪減電工技術基礎課程的教學內容,簡化或刪除一些在實際應用中極少用到、學生不易理解的理論知識,如適當刪減“直流電路”這一章的電源模型及其等效變換、戴維寧定理、疊加原理等內容,降低學生學習的難度,提高學生的學習積極性。
二、讓學生成為課堂的主體
中職學生集中注意力聽課的時間往往不會超過20分鐘,在課堂上不少學生看課外書、玩手機,而要提高學生的學習效率,關鍵在于激發學生的興趣。興趣是最好的老師。教師應面向全體學生,讓每個學生都參與到課堂學習活動當中,增強學生的參與意識。用分組的方式,強化學生的課堂主體性,教師首先把學生分成若干個學習小組,每個組5~6個學生;其次把知識點融入各個小組的學習任務中,每個學生在組內分工明確,大家協同開展學習研究;最后,組內和各小組之間開展自評和互評。通過分組學習的方式,讓學生成為課堂的主體,激發學生的自信心和學習興趣,培養他們的集體榮譽感和團結協作精神。
三、運用多種教學方法讓學生理解和掌握
(一)化抽象為形象的教學方法。電工技術基礎的很多內容都是比較抽象的,學生難以在課堂上真正掌握這些知識,教師應化抽象為形象,運用直觀手段,讓學生通過感性、形象而具體的學習,提高學生對所學內容的興趣和積極性,降低學生學習抽象概念的難度。例如,在學習“楞次定律”時,學生對感應電流磁場的方向就會感覺很抽象,但是采用多媒體進行教學,能讓學生迅速、了解感應電流磁場的方向。
(二)類比引入教學法。電工技術基礎課的某些概念和原理表達較相近,學生容易混淆,教師可以采用類比引入教學法教會學生如何區別它們之間的異同。如電場和磁場的概念,在學習磁場的知識時,對比引入電場的概念,學生可以復習和鞏固了舊知識,也有助于學生順利學習新知識,并區分了磁場和電場的不同之處。
(三)貼切學生實際法。教師可以以學生生活中的事物為例進行教學,便于學生理解,并讓學生感到所學的東西就在身邊。例如,學習變壓器,教師可以從學生的手機充電器入手,讓學生知道手機充電器就是一個小型變壓器,它把220V的電壓變成幾伏的電壓就可供手機使用,給人們生活帶來方便。因此,教師在課堂上列舉生活實例的方法,可以提高學生的學習熱情,還可以激發學生學習電工技術基礎課程的興趣和求知欲望。
(四)任務驅動教學法。任務驅動是一種建立在建構主義教學理論基礎上的教學法。學生在教師的幫助下,緊緊圍繞一個共同的任務,在強烈的問題動機的驅動下,通過對學習資源的積極主動應用,進行自主探索和互動協作的學習,并在完成既定任務的同時,引導學生產生學習的實踐活動。
“任務驅動”教學法的基本特征是“以任務為主線,以教師為主導、學生為主體”,在完成“任務”的過程中,也培養了學生分析問題、 解決問題以及用電工知識處理實際問題的能力?!叭蝿镇寗印苯虒W法的工作流程包括創設情境明確任務學生完成效果評價階段。例如在完成“導線的連接”這個任務中,學生圍繞中心任務完成了“導線的剝削方法”、“導線連接的步驟和工藝要求”、“導線絕緣層的恢復”等小任務,其中融合了“常用電工工具的使用”、“單股導線一字、T字形連接方法”、“電工膠布的使用”等知識點,教師明確任務,學生開展活動,引入競爭機制,小組與小組之間展開比賽,最后由學生進行自評和互評,教師作總結評價,評選出最佳作品??梢?,學生在完成任務的過程中,既鍛煉了他們的動手能力,其成就感也得到極大的滿足;同時,引入競爭激勵機制能使學生樂在其中,主動參與課堂,活躍課堂氣氛。實踐表明,“任務驅動”教學法在課堂上充分實現“學生主體、教師主導”的目標,調動學生的學習積極性和主動性,培養學生的動手能力和團隊合作精神。
總之,企業對一線操作工人的要求越來越高,為了提高學生的實踐技能,提高機電類畢業生的就業率,首先,教師必須對課堂教學進行改革,把培養學生的實踐能力放在首位,培養適合企業需要的技能型人才。其次,把企業的要求與課堂進行對接,應在課堂上融入企業的精神、文化、制度方面的內容,培養學生職業道德、誠信品質和團隊精神。最后,進一步加大校企合作的力度,把課堂放到企業當中,讓學生經常接觸到最新的生產工藝和生產理念,豐富他們的實際操作技能,增強畢業生們的就業競爭力。
【參考文獻】
一、引言
創新精神與實踐能力是應用型人才培養的重要內容。作為應用技術型大學的試點院校,我校一直在研究理論、實驗、實踐相互融合的培養模式。本文以《電工技術》課程為例進行新型教學模式探索,以期對應用型人才培養提供幫助?!峨姽ぜ夹g》是諸多工科專業的基礎課程,伴隨著“智能制造”產業的大力發展,電工技術相關知識變得愈發重要。目前,我?!峨姽ぜ夹g》的授課以課堂教學為主。實驗和實踐的學時數相對較少,直接導致當課程學完后,大部分學生只能做電工技術相關知識點理論推導,卻不能知其本質原理。究其原因,我們的理論、實驗、實踐教學脫鉤了,且實踐環節進行的太少。但是如果過多地進行實驗和實踐教學,我們的課程學時數又不夠。因此,對電工技術等應用為主的重要課程,理論、實驗和實踐教學應當綜合考慮,同步進行。理論學習和實驗及實踐的開展應當在同一次課中完成。部分難以與理論和實驗綜合進行的實踐環節在課程教學期間可單獨安排,穿行。這樣的教學模式,更能做出地方本科院校的特點。本文能夠為《電工技術》課程提供全新的教學模式,培養學生的實際應用能力,使學生全面掌握《電工技術》的相關知識。此外,本文提及的教學模式可作為工科課程全新教學方法的探索。
二、《電工技術》教材分析
現有的本科《電工技術》教學主要以秦曾煌主編的高教版教材為主,總共包含13個章節,分別為:電路的基本概念與基本定律、電路的分析方法、電路的暫態分析、正弦交流電路、三相電路、磁路與鐵心線圈電路、交流電動機、直流電動機、控制電機、繼電接觸器控制系統、可編程控制器及其應用、工業企業供電與安全用電、電工測量。其他教材基本內容與上述教材一致,如方厚輝主編的《電工技術》主要內容分為三個部分:電路、傳動與控制、電工測量與安全用電。由上可知,高等學校的《電工技術》教材內容沒有太多變化。我校采用的是秦曾煌老師主編的教材,以此教材為基礎,對教學內容進行研究。
三、課程內容模塊化
依據我校定位及專業要求,將現有教材內容重新編排,劃分為4大模塊9項專題。主要根據直流電和交流電兩大分類,將原有課程內容分為電學綜述、直流模塊、交流模塊和電機的控制。電學綜述為引導型內容,培養學生興趣,建立模塊化內容之間的關系,宏觀闡述電學學科的重要性及其與他學科的關系;直流模塊包括耗能元件直流電路、儲能元件直流電路、直流電機;交流模塊包括儲能元件交流電路、三相交流電路、交流電機;電機的控制包括低壓電器控制電機、PLC控制電機。
四、教授內容項目化
依據模塊化后的專題,構建若干小項目,項目內容盡量與實踐建立關系,以實物研究為主導。必要時可在企業完成項目。學生組成團隊選擇、設計、實施項目的同時,除了能深刻理解課程內容外,更能加強其認知能力、決策能力、應用能力和合作能力。依據模塊化的專題及項目,重新編排綜合化的教材輔助教學。同時可以在各個項目之間穿插參觀實習和比賽等實踐性內容。
五、教學形式綜合化
作為工科應用型為主的重要課程,理論學習、實驗和實踐應當綜合進行。理論上的學習和實驗的開展及實踐的進行應當在同一個項目中完成。通過導課,闡述課程和生活的關系,提升學生學習興趣,融入創新理念,融入學生討論為主導的教學方法,融入項目研究,其中:知識背景與基本知識點講授占到課時的35%,以學生為主導的專題討論占到課時的30%,圍繞項目的綜合應用占到課時的35%。上課地點要依據項目靈活選擇,主要在配備各種實驗器材的實驗室完成教學。
六、教學思維一體化
教學過程中充分融入理論、實驗、實踐三位一體的綜合性教學思維。同時要貫穿以下思維進行教學指導。舉例如下:立體思維,學生在進行電路分析時,看到的電路圖是平面的,因此常常將電路慣性理解為“平面電路”。而電路圖是由實際電路模型化得到的,其代表的電路是立體的。虛接思維,可以隨意構成虛擬回路,盡管這樣的電路未必有電流,但是對于問題的解決卻起到了至關重要的作用。串并聯思維,在電路分析和設計中,充分應用串聯思維和并聯思維,串聯思維是控制,并聯思維是拓展。
七、應用舉例
正反轉控制三相電機屬于低壓電氣控制電機模塊中的一個項目。教學以項目的形式開展,配套獨立教材,在低壓電器實驗室完成。導課和理論內容講解時間占到本次項目的35%,在理論講解時充分應用串并聯思維。在單電機直接啟動控制線路的基礎上,并聯相同的直接起動控制線路,而后以此基礎上進行正反轉設計,學生理解起來較快。然后花費30%的時間進行分組討論,并自行設計正反轉連線,同時將器件與原理圖一一匹配。最后應用35%的時間進行線路連接和實驗驗證。期間老師也可參與討論,但是主要起到指導的作用。
八、總結
對《電工技術》教學內容進行模塊化,模塊化后的專題又進行了項目劃分,依據項目,開展理論、實驗、實踐三位一體的教學探索,從而在實踐方面對學生進行有目的的培養。本課程的最終應用效果為,《電工技術》課程主要在配備大量實驗器材的實驗室授課,理論講解時間占比較低,剩下時間均進行討論、實驗和實踐。榆林學院已應用本教學模式對電工技術教學進行了初步的試驗,效果顯著,學生反映較好。本教學模式的探索還在路上,需要進一步的完善和總結。希望能對其他課程的教學起到參考作用。
參考文獻:
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《電工技術》是工科非電類專業所需的電類基礎內容,所謂基礎性就是為非電類專業學生學習后續課程和專業知識及將來所從事的工作打下基礎,同時也為將來自學、深造、拓寬和創新打下基礎。目前該課程主要面向機械設計制造及其自動化、材料科學與控制工程、能源與動力工程等非電類專業,學習內容多,課時不充裕,歷來是學生學習的重點和難點。根據近幾年的教學經驗以及對學生的反饋,為使學生更好的學好該門課程,為今后的學習深造及專業需求,提高學生對社會的適應能力,須對《電工技術》課程進行教學改革。
1.電工技g課程現存在的問題[1]
1.1課程內容多,學時少,課程教學內容不夠完善?!峨姽ぜ夹g》課程包括電路、磁路、電機拖動、可編程控制器、工業企業供電、安全用電及電工測量這幾大塊內容,理論課時僅有44課時,實驗課時為8課時。對所有非電類專業授課內容沒有差異處理,并不完全適合專業發展需求,且與后續專業課內容有重疊。例如機械專業后續專業課中有《機械傳動控制》這門課程,該課程中有電機拖動及可編程控制器的內容與《電工技術》中重疊,造成任課教師講授時不好把握內容的主次。
1.2實驗項目不貼合專業,學生動手能力差。該課程的實驗項目開設未同電類專業區分開來,沒有考慮到專業需求的差異;其次學生做實驗時總是依賴實驗指導老師,老師先給學生示范,學生跟著做就行,而不是獨立完成實驗內容,動手能力差。
1.3考核方式單一,無法全面評估學生。以往考試以期末考試成績分高低,不管學生平時表現如何,這樣造成的后果是無法全面考核評估學生的學習能力,無法監督學生平時的學習,無法激發學生平時的學習興趣,同時這樣的考核方式也無法提供有效教學反饋信息給任課老師。
2.電工技術課程改革措施
2.1優化教學內容,建立更為完善的、合適的課程體系。在課時不足的情況下[2]考慮到機械專業在后續專業課《機械傳動控制》這門課的內容有重疊,可以優化《電工技術》當中交流電動機、繼電接觸器控制系統和可編程邏輯控制系統等重疊的部分,在《機械傳動控制》當中作為一個完整體系來介紹。像材料科學與控制工程這類非電類專業也應考慮到后續專業課程的需求來調整教學內容,他們今后在專業課當中對電工技術的要求沒有像自動化等電類專業那么深入,那么對直流電路分析、交流電路分析和安全用電等基礎性內容應該花更多時間給學生講透,今后遇到這些基礎性問題能夠熟練分析處理。因此《電工技術》課程內容可將它分解成電路、電機拖動、可編程控制器及工企業供電、安全用電四大部分內容,像機械專業應結合后續專業完成這四部分內容的學習,材控專業應完成電路、交流異步電動機及第四部分內容的教學,能動專業主要完成第一和第四部分教學,而且教學過程針對不同專業有不同側重點,這樣所完成的教學內容才能滿足學生的專業需求,讓學生覺得所學這么課程的必要性和重要性,才能最大程度激發學生的學習興趣,讓《電工技術》這門課程能夠解決他們專業當中碰到的電類問題。
2.2改革實驗教學內容及模式,強化學生創新能力。改革舊的實驗教學模式,可采用必修和選修實驗模式來提高學生的學習興趣,滿足專業今后的需求。首先必修實驗讓學生了解電工技術實驗室的相關資源,然后根據學生自己的學習興趣及專業需求去選擇選修實驗,例如照明電路的安裝、三相異步電動機的順序控制和降壓啟動控制實驗等等,讓學生感覺到所學該門課程和生活生產機密相連的,以提高學生的學習興趣。另外可結合當下熱門的MOOC教程[3],讓學生先做好線上預習,實際操作時就可以自己動手連線,排查問題,并請老師當場檢驗實驗結果予以打分,而不是像現在出了任何問題找老師,這樣實驗成功率和效率都會大大提高。實驗任課老師應該起到理論課內容到實際操作的過渡引導,讓學生明白他所學的東西在實際當中如何應用、怎么應用,從而能激發學生的學習興趣。
2.3改進考試制度,廢除一卷分上下。采用期末考試一卷分高低出現的情況許多同學臨近考試抱佛腳,考前突擊復習這樣的學習方式和態度將會導致學生沒有真正掌握專業知識,而且由于該門課程學習內容多,學生往往抓不住復習的重點,出現考試及格率低的問題。針對出現的這些問題根據教學內容增加3次小考[4],分別是直流部分、交流部分和交流電動機及其他部分。這些小考一方面可以監督學生平時的學習,讓老師發現學生的問題并及時調整教學內容和方式方法,另一方面小考可以指導學生學習的重點和難點,以便他們今后的復習。因此改革后的考試方案為總評成績=期末成績*50%+小考成績*20%+實驗成績*15%+平時成績*15%,這樣的考核方式全方位對學生進行考核,可以激發學生的學習積極性。該考核方案在材控專業的14級中試用,結果表明學生學習積極性大大提高,綜合成績更能全面反映學生的學習情況,因此將繼續在后續年級和多個專業中推行此方案。
綜上所述,電工技術課程的教學改革只有在不斷探索、不斷改革和不斷實踐的過程中才能逐步完善,使學生系統掌握《電工技術》的基本理論和技能,具備應用所學理論來分析解決實際問題的能力,使之培養出來的學生綜合素質更強、更能適應社會的發展。
參考文獻:
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【中圖分類號】 G642 【文獻標識碼】 A 【文章編號】1671-8437(2012)02-0016-02
一、前言
面對新世紀全球科技生產力的快速飛躍,社會對掌握高新技術和實用生產技能型人才的需求與日俱增,而各類高職院校正是國家培養各種高、新等實用型生產人才的重要基地[1]。改革開放以來,我國社會和經濟生活快速發展,為適應當前社會的急迫需求,高職院校的授課方法和教學內容應該自覺的與社會要求相適應,在繼承和發揚傳統授課方法優點的基礎上,應加入實用性、新穎性、趣味性和啟發性等教學內容,并著重培養學生敢于動手、勤于動手、樂于動手和善于動手的實踐能力,盡可能的滿足當今飛速發展的社會對高等職業院校畢業生的基本用人要求。
二、轉變思路,明確培養目標
高職院校電子、機械、電氣等專業的培養目標是面向社會實際需求,培養面向建設、生產、服務、管理第一線需要的,掌握本專業領域方面基礎技術知識,同時具備相應實踐技能以及較強的實際工作能力,從事機電、電氣等設備的安裝、操作、維護、調試、數控機床操作與編程、企業生產管理與產品營銷的高級專業型人才[5]。
目前,高職院校在《電工電子技術》課程教學中普遍存在的問題有:①課程信息量偏大,但相應的教學學時越來越少;②課程內容繁難滯后,與市場需求日漸脫節,缺少形式生動、趣味性和啟發性的教學內容,沒有形成一套適合高職院校學生理解和接受特點的教學方式和實踐手段;③理論和實踐教學上仍以傳統理念和方式為主,不符合高職院校學生培養目標的要求;④在總課時的分配上,理論課時較多,而實踐應用課時少;⑤課程考核方式上,理論比重大而實踐小。傳統的教學方式和內容在幫助和督促學生在理解理論知識方面能起到一定作用,但說到實際應用則談不上。而其中的實驗內容也只是簡單的集中訓練了本門課程中必備技能的要求,內容缺乏內在的連貫性和綜合性,更談不上開放性和職業性,不利于學生能力的培養,也達不到國家對高職教育人才培養目標的要求[6]。
三、以培養目標為出發點,改革教學內容
1.精簡課時,拓展教學內容
根據課程培養目標的要求,在總課時減小的情況下,我按具體專業的不同將《電工技術》的教學內容進行合理壓縮和拓展。大膽舍棄科目交叉的重復內容,簡化繁瑣的理論推導,在有限的課時資源下,重點講解實踐項目內容,盡量在相關章節引入本課程新知識、新技術和新成果,課程內容盡可能做到實際應用范例與理論相配合,使各專業學生能更清晰地把握這門課程的廣度和深度,開闊視野,在親自實踐中發掘自身的創造和創新能力。
2.加強與各專業課程的銜接
高職教學中《電工技術》屬于專業基礎課,學生在高職學習的較早階段便開始了課程的學習,學生學習這門課時一般還無本專業意識。因此,教師應將《電工技術》教學內容緊密、巧妙地融合于各專業各門課程中,為學生后續課程的學習打下基礎[7]。例如:在講解計數器的功能及使用時,可利用數控機床電機測速裝置原理舉例,既加深了學生理解計數器的原理,更重要的是讓學生理解了其應用的價值,并可做到舉一反三,讓學生想到其它的計數器可能的應用方面。達到以上的教學目標,也要求教師熟悉相關專業的課程教學要求和具有扎實的實踐知識。
3.教材內容的編寫采用項目制思路
教材在整個教學環節中占據重要位置,教材的質量及選用是否得當,將直接影響教學效果。在我所在的高職院校中,我采用以項目教學編寫為特點的新版教材。在教材的每個教學章節,都配合以相應的實訓項目,要求學生完成,加深了學生對理論知識的理解,又通過這些項目的完成,讓學生對知識在實踐方面的應用有了切身的體會。我在日常的授課時嚴格檢查和評估項目化教學進度和效果,并作為自己教學質量成果考查的主要內容。在教材實際使用了幾個學期后,我感覺自身提高了理論和項目一體化教學的能力,能自己獨立編寫相關的實驗、實訓教材,這為我將來編寫出適合其它各工科專業使用的《電工技術》教材,積累了寶貴經驗。
四、教學方法、手段的變革
我認為作為一名高職專業課教師,學生的基礎水平普遍較弱,如何設法讓學生對課程的學習產生濃厚的興趣,是提高教學質量的前提條件。為此,我在實際教學中經常采取以下一些方法:
1.理論與實踐相結合,盡量提高學生興趣
在實際的教學中,我努力講好緒論部分,努力使學生從一開始就對要學習的課程有個大致了解,學這門課能掌握什么知識和技能,將來可以做什么,向哪個方向發展,進而產生學習的興趣。關于教學內容和方式,應堅持理論學習與實際驗證相結合,課內聽講與課外觀察相結合,動手實驗與實訓相結合的指導原則。采取多種現代化的教學技術和講——演——練——評的教學模式,容易使學生在理解課程內容的基礎上產生進一步的學習興趣。
2.講練融合,加深所學理論知識
教師應對課堂上所要講授的基本公式、重要原理、重點內容和難點用心體會,精心設計教學順序以使學生易于理解,在重點處要不惜時間的講明白、講透徹。要重視教師講與學生練的有機結合,每次課都要盡可能的留足夠時間讓學生練習有關課程重要知識點的習題,這樣既可使學生鞏固和加強了所學的理論基礎知識,又可使學生產生學以致用的感覺,以進一步增加他們的學習興趣。有時,可以根據學生接受的具體情況,適時的引導學有余力的學生向更深層次的知識點邁進。
3.重視學生綜合能力的提高
教學過程是教師與學生有效的雙向互動的過程,在此過程中教師不僅要教會學生知識,更要教會學生獲取知識的方法,使學生養成勤于學習、善于處理實際問題和快速適應環境的良好素質,使自己的學習自信心得到強化,動手能力得到鍛煉。在高職《電工技術》的教學中,要努力使學生初步掌握電工技術人員必須具備的基本技能,并為學習后續專業課打好基礎,同時也為今后從事工程技術,甚至科技工作打下一定的基礎。
4.盡量使用現代化教學手段
知識量大、面廣、有些則抽象難懂,教師難以用語言準確描述,學生也難以理解是《電工技術》課程的教學的特點。在講授一些抽象的知識點時,如果使用多媒體課件教學則能將單調、枯燥的理論知識變為生動、形象的動態畫面,能增大學生知識獲取的信息量,也易于其理解和接受。如在講授抽象晦澀的PN 結形成過程時,教師可先結合圖例詳細描述,再演示動畫加深學生的理解。多媒體教學課件的應用,在有限時間內增加了老師教學信息量,以直觀生動的形式培養了學生的學習興趣,也提高了教學效率,有效的緩解了課程學時少與教學內容較多之間的矛盾。同時,也可以充分利用網絡資源實現優質教學資源的有效使用,方便學生的學習。教師也可通過郵件、建立交流群或專門的答疑平臺,及時回答學生的提問,對問題較多的知識點,也可在課堂上集中解答。盡量不讓一個學生因為一個知識點不清楚,從而產生厭學的心理。
參考文獻:
[1]趙國銘.談在高職電工課中教學改革的幾點探索[J].天津市財貿管理干部學院學報,2010,12(1):68-69.
[2]王繼鳳.高職院?!峨姽ぜ夹g應用與實踐》課程教學方法改革及成效探析[J].科技信息,2011,(1):637.
[3]沈愛蓮.高職《電工電子技術基礎》課程教學改革探索[J].重慶文理學院學報(自然科學版),2010,29(6):79-85.
[4]蔣宗元.職高《電工基礎》教學改革探討[J].新課程研究,2008,(126):56-57.
[5]湯承江,董立占,梁軍生,趙維范,劉春艷.高職機電一體化技術專業“電工電子技術”實訓教學的改革與實踐[J].中國西部科技, 2010,9(13): 83-84.