分层互联—同心互联、项目驱动的“三电”基础课程体系建设

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摘要：为了切实提高工科院校学生的工程素质，在深入分析研究的基础上提出了面向工程的“三电”基础课程体系的构建原则，并坚持此原则构建了分层互联—同心互联、项目驱动的“三电”基础课程体系。该课程体系有显著的工程特色——系统化和项目驱动。

关键词：课程体系；项目驱动；模块化；系统化

作者简介：韩素敏（1979-），女，河南宜阳人，河南理工大学电气工程与自动化学院，副教授；艾永乐（1963-），男，河南辉县人，河南理工大学电气工程与自动化学院，教授。（河南 焦作 454000）

基金项目：本文系河南理工大学教育教学改革重点资助项目（项目编号：2009JG037）；河南省教育科学“十二五”规划2011年度课题（课题编号：[2011]-JKGHAD-0292）；河南理工大学“三电”基础课程国家级教学团队，教育部、财政部（批准号：教高函[2009]18号）；河南理工大学“三电”基础课程河南省高等学校教学团队，河南省教育厅（批准号：教高[2009]483号）；河南理工大学教育教学改革项目（项目编号：2012JG024）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）05-0052-03

河南理工大学“三电”基础课程国家级教学团队于2009年6月获教育部立项建设，团队始终坚持以“面向工程、夯实基础、注重实践、不断创新”为人才培养目标，把教学体系的改革和优化作为一项重要内容进行长期持续研究。“电路理论”、“电子技术”和“电机学”（简称“三电”）是电类专业的技术基础课，是衔接基础课和专业课的桥梁，是培养学生基本工程素质与创新能力的关键性课程。该课程作为工程教育重要环节的“三电”课程，面临着“大工程教育”理念的冲击，尤其是于2010年6月教育部启动的“卓越工程师培养计划”更加强调了学生的工程能力和创新能力。但由于传统教学理念和我国国情的原因，目前的“三电”课程体系只重理论推导，不重实际应用；只重课堂教学，不重实验和动手；只重考试成绩，不重知识应用；只重本课程知识；不重知识的系统衔接；只重经典知识，不重前沿发展。因此，改革和优化目前的“三电”基础课程体系，使其更好地融入工程背景，使课程之间有机融合、理论与实践环节融会贯通、“三电”课程与后续课程有效衔接势在必行且迫在眉睫。[1，2，4]

一、面向工程的“三电”基础课程体系构建的基本原则

“三电”课程除包含“电路理论”、“电子技术”、“电机学”，还延伸至“电子系统仿真”、“CAD、EDA技术与实践”等辅助课程。体系内的课程在理论上是相互联系、相辅相成的，因此本课题根据课程的基本内涵和各知识点的前后联系，在模块化的基础上将教学内容优化，从高等教育课程体系的内涵出发，运用系统科学的理论和方法，对组成“三电”课程体系的各个要素进行整体设计，形成了结构和功能最优化的新型课程体系。“三电”课程体系设置遵循以下原则和主旨。[1]

1.以学生为主体、教师为主导

建构主义学习理论认为，学生是学习的主体，教学应以学生而不是教师或教材为中心，学生的角色定位从传统意义上“知识的被动接受者”转变为知识、能力的主动建构者。“三电”基础课程教学团队认识到学生学习的主要动机及动力来自于就业前景和社会的认同感，因此在课程设置上非常重视帮助学生创设学习情境、构筑工程背景，挖掘、激发主动参与的积极性和内在驱动力，重视学生积极探索的过程、团队合作的意识、完成项目和建构知识的成就感。教师的作用从传统上的绝对中心地位转变到主导地位，即根据教学目标和教学计划主要引导教学向特定方面发展，从而创设情境、设置悬念、提出问题，引导学生通过必要的探索、学习、合作、解决问题等环节来建构知识。

2.以一种精神、一种意识为主线

一种精神即工程精神，一种意识即创新意识。这与工科院校的定位——培养具有工程精神和创新意识的高级工程人才相一致。工程精神是以工程实践为基础的知、情、意的统一，是工程文化的灵魂，其核心是实践精神。工程是改造自然、创造新的人工自然物的实践活动，创新是其另一个重要精神。工程精神的培育首先要通过学校教育这个途径，尤其是高等工科院校更是培育工程精神的摇篮。工科院校必须根据不同的工程专业特点，凝练出相应的工程精神，并把工程精神的教育贯穿于工学教育的全过程。所以教师在课程体系建设中应坚持以一种精神、一种意识为主线，通过在教学内容上设置工程背景，开发工程项目来建构学习理论知识，合理设置理论和实践环节，采用与企业合作等方式优化课程体系。[2]

3.以项目为基本的教学要素

项目教学法最显著的特点是“以项目为主线、学生为主体、教师为主导”，改变了以往“教师讲，学生听”被动的教学模式，创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式。教师把整个学习过程分解为一个个具体的工程或事件，设计出一个个项目教学方案，按执行过程设计教学思路，这不仅使学生主动建构理论知识，掌握操作技能，更重要的是能够培养学生应用方法的能力、接纳新知识的学习能力以及与人协作和进行项目动作的社会能力等。教师在课程体系建设中如何贯彻工程精神和创新意识，设置、开发合适的项目是关键环节。项目可以来源于实际工程项目、教师的科研课题，也可来源于日常生活、或将现有实验再设计、将电子竞赛的题目合理分解和编排，在课程体系优化中要坚持项目贯穿、工程覆盖的思想来设置内容，这有利于提升学生的工程技术能力。[3，4]

二、分层互联—同心互联，项目驱动的“三电”基础课程体系的特色

该课程体系服务于电气与电子信息类专业人才的学科基础和工程基础教育，以培养学生系统化学习和工程实践能力为基本目标，充分体现课程之间的联系，强化基础理论与后续专业、前沿科技的衔接，并且积极探索综合的实践性环节，将相应内容更加有效地融合。

1.分层次、模块化、多角度课程内容设置

教学内容上分为三个层次，即电路理论、电子技术、电机学。每一层次即每一课程应根据内容和前后关联情况划分为若干模块，模块之间、层次之间、多个角度互相联系。如图1所示，以电路课程模块化内容设置为例简述。电路理论内容体系根据电路类型、分析方法、内容层次递进可分为四个模块：直流电路、交流电路、线性电路暂态分析和二端口网络。直流电路作第一个模块起到承前启后的作用，其分析方法是整个线性电路分析的基础。交流电路的分析思路为相量法，基础仍是直流电路中的一般分析法，此外互感、三相电路、非正弦周期电流电路也可归入交流电路模块。前两模块均属于线性电路的稳态分析，仍然进一步应用直流电路的分析方法，暂态分析是电路理论的另一研究内容，可采用时域分析法和复频域分析法，而复频域分析法还可以转化为相量分析法，或者说相量法是它的一个特例。二端口网络和非线性电阻模块描述了简单电路和复杂电路的关系，复杂电路采用系统化方法建立矩阵形式的方程，本模块内容起承前启后的作用。直流电路的分析方法是“模拟电子”、“电机学”和后续课程的基础，交流电路的分析是必要工具，暂态分析过程除了可以产生波形外必须考虑可能带来的后果。可见将内容分层次模块化可以使彼此的联系更加清晰紧密，其出处和应用更为明确，对加强学生的系统化学习和多角度应用将大有裨益。

2.小项目遍布、大项目首尾的项目驱动式

教师在课程教学中设置合适的项目，可选取来自现实工程项目或现实项目的案例，创造真实或接近真实的工程环境，每个项目中往往包含了工程实际的典型问题，一般要求学生以小组为单位分工和合作，综合运用已有的理论知识，并考虑约束条件来解决问题。因此对学生的自主、创新精神、实践应用、团队合作、主动学习等多方面的能力和素质都有所提高。在课程教学开始时布置大项目，使其能够涵盖课程大部分重要理论。大项目要难易适中、兼具趣味性和挑战性，能够激起学生的学习兴趣、设计兴趣，并且使学生在完成项目过程中紧密联系课程内容，此即小项目遍布、大项目首尾。

3.分层互联—同心互联的课程体系

首先，课程体系体现分层互联，每一层次即每一课程应根据内容和前后关联情况划分为若干模块，模块之间多个角度互相联系，形成了分层次、模块化、多角度的教学内容，内容注重层次之间的联系、课程之间的联系、“三电”与后续课程的联系。其次，课程体系体现同心互联，以项目为中心，以分析实际问题为动力，注重理论与实际电路的联系，理论与工程项目的联系，并且通过课内实验、课外实验、项目、课程设计、电子竞赛相互串接、有机融合、多方位互动，即实现了围绕工程项目的同心互联的课程体系。

4.课内、课外实验互补，课程设计、电子竞赛相得益彰

教师在课程教学过程中设置基础类实验，包括仪器仪表使用、元器件识别、安全用电知识、基本验证类实验、基本测试类实验，同时穿插设置创新类实验，包括以设计的思路进行基础实验、设计创新实验、仿真实验、实物制作与焊接类实验。在“三电”课程结束之后设置涵盖主要内容的课程设计，包括方案确定、仿真模拟、实物焊接、调试分析等过程。鼓励学生积极参加大学生科研训练计划和各级各类电子竞赛，即课内课外实验互补，课程设计、电子竞赛相得益彰的课程体系。

三、结论

分层互联—同心互联、项目驱动的“三电”基础课程体系服务于电气与电子信息类专业人才的学科基础和工程基础教育，以培养学生系统化学习和工程实践能力为基本目标，充分体现课程之间的联系，基础理论与后续专业、前沿科技的衔接，并且围绕项目教学和项目设计将相应内容更加有效地融合。然而特色鲜明、优点突出的课程体系是否能真正改善教学效果、提高工程技术人才的培养质量，至少还需加强以下几个环节：完善的、公平的、动态的考核机制和质量监控体系；教师工程能力的提高问题和企业深入融合的问题；优质便捷的网络教学资源共享的问题。

参考文献：

[1]陈新民.应用型本科的课程改革：培养目标、课程体系与教学方法[J].中国大学教学，2011，（7）：27-30.

[2]徐长山，梁权，赵艳斌.工程精神论纲[J].自然辩证法研究，

2010，26（9）：35-39.

[3]李胜强，雷环，等.以项目为基础的教学方法对提高大学生工程实践自我效能的影响研究[J].高等工程教育研究，2011，（3）：21-27.

[4]周德俭，李创第，刘昭明.地方院校面向应用本科人才培养的实践教学体系构建与实践[J].黑龙江高教研究，2011，（3）：165-167.