电工及工业电子学教学模式改革探索与实践
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摘要：本文提出，针对“电工及工业电子学”教学的现状和存在的问题，进行教学模式改革，采取“引进来”和“走出去”的方法，同时搭建了网络教学平台。实践证明，新的教学模式对提高学习兴趣、培养综合素质、提高教学质量起到了至关重要的作用。
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）03-0115-02
“电工及工业电子学”在高等工科院校非电类专业中具有非常重要的作用。这门课程内容丰富、应用面广，不仅具有较强的理论性，同时具有较强的应用性。课程包含了多门电类课程的基础知识，通过对本课程的学习，学生能够获得有关电工电子技术的基本概念、与电工电子技术相关的基本理论和基本技能，为学生后续专业课程的学习及今后从事本专业的工程技术工作和科学研究打下坚实的基础。在非电类专业的人才培养方案中起着承前启后的重要作用。多年来我校“电工及工业电子学”课程教学一直致力于培养有知识、能力强、素质高的具有航空特色以及相关领域的工程应用型人才。然而，一方面，随着科技的进步和社会的发展，电工和电子技术的信息量日渐增加，另一方面，由于不同学科专业教学计划的改进，“电工及工业电子学”的学时数进一步减少，加之有些非电类专业学生电的基础知识比较薄弱，在学习过程中普遍认为电工及工业电子学课程理论性太强，内容抽象，学习起来有一定困难，甚至有一部分同学干脆放弃了这门课程的学习。基于上述问题，笔者申请了校级教改立项，旨在改变传统的教学模式，对教学方法和教学手段等方面不断进行改革和实践。
一、传统教学模式的弊端
“电工及工业电子学”的教学包括理论教学和实验教学两部分内容，理论课上，我们采用多媒体授课，相比板书授课信息量大，又节省了教师大量的板书时间，增大了单位时间内对学生信息量的传授，一定程度上提高了教学质量，但是也存在很大弊端，如课堂教学缺少互动、满堂灌、理论与实际脱节等。在我校，“电工及工业电子学实验”为单列实验，理论课与实验课分开教学。虽然我们采取的是先理论后实验的方式，与实验有关的内容，教师在课堂先讲解，但是大部分学生在上理论课时没有见到实验室的实物，很难形成直观的感性认识，想象不出来如何进行实验，而当学生进到实验室做实验时，只是为了实验而实验，按照实验教材上的步骤按部就班地完成实验，测量完数据就算完成任务，不会去想理论上为什么这样，只能做到知其然，不能做到知其所以然，很大程度上造成了实验课与理论课的脱节。
二、教学模式的改革
1.课堂教学“引进来”，学生学习兴趣得以激发。电工学包含内容广泛、概念众多，整个学习过程中涉及的元器件种类繁多，有些概念很难理解，同时大多数元器件学生在平时生活中应用较少，对于有些元器件的内部结构和工作原理，学生普遍认为抽象，理解上有很大困难。针对这一问题，笔者在进行教学改革的过程中，课堂教学采用了“引进来”的方法。所谓引进来就是课堂演示法，对于部分课堂上难以理解的理论内容，适当增加课堂演示，主要包括实物演示、动画演示和Multisim仿真演示。①实物演示法，电工学这门课程与生活和工作是紧密相关的，它的应用极其广泛，为激发学生学习的兴趣，在讲授一些学生不太容易理解的、比较抽象的概念时可充分利用实物来引入要讲的内容。如用滑动变阻器、灯泡、电池等制作一个可以调节亮度的简易台灯，在课堂上展示，让学生更直观地理解电源、负载、功率的概念以及相互之间的关系。在讲授组合逻辑电路的设计这一章节时，用一些基本的门电路、电阻、电容、发光二极管等制作了一个三人表决器，在课堂上演示。先演示表决器的逻辑功能，让学生通过演示很直观地列出三人表决器的逻辑状态表，然后引导学生思考这个电路该如何设计，最后引入组合逻辑电路的设计方法。讲单稳态电路时，将自己制作的单稳态电路控制的门铃演示给学生看，如果改变不同的电阻和电容，门铃的发声时间长短就不一样，结果吸引了每一位学生，也引起了学生的极大兴趣。采用这种实物演示的方法，能够充分调动学生的积极性，使学生能够主动思考问题，最后得出结论，课堂讲授效果显著。②动画演示法，有些元器件内部结构很复杂，工作原理不易理解，学生平时接触的也不多，在讲解时单凭文字叙述或图片的形式已经很难让学生直观地了解器件的内部结构及工作原理。针对这一问题，我们制作了一系列的flas，在课堂上演示。电工技术部分包括三相异步电动机的旋转磁场的产生，一些常用的低压电器（如按钮、热继电器、交流接触器等）的工作原理。电子技术部分包括半导体材料内部载流子的工作和PN结的工作原理，整流滤波电路的工作等内容。通过课堂上动画的演示，学生以前不能理解的内容可以一目了然，激发了学生的学习兴趣。③Multisim仿真演示法，为了提高“电工及工业电子学”教学质量和效果，在讲解一些抽象的理论时将Multisim仿真软件引入“电工及工业电子学”课程进行辅助教学。如在讲解基尔霍夫定律时，学生在列方程前对结点电流、回路电压的参考方向以及正负号的选取问题掌握得不好，笔者在讲授这部分内容时通过软件进行仿真，通过仿真结果，直观地显示了电压、电流的大小和正负，有利于帮助学生理解定律的内容。计数器是学生学习的一个难点，笔者采取了先用Multisim仿真，再进行理论讲解的方法，收到了事半功倍的效果。在课堂上引入Multisim仿真软件犹如将实验室搬到了课堂上，使以往很多难以理解的概念和定律，通过仿真实验的方法直观地表现出来，能够将抽象的理论具体化、形象化，使枯燥的理论变得生动，提高了课程教学质量，同时也为学生运用Multisim软件进行课程设计、毕业设计等奠定了基础。通过实物、动画、仿真演示使学生能够有较强的感官认识，从而提高学习兴趣，也使得课堂教学真正服务于实践，使学生能切实体会到电工学课程看得见摸得着的学习意义所在。
2.课堂教学“走出去”，进一步提高学生学习兴趣。鉴于电工学课程实践性较强的特点，实验环节非常重要，我校培养的工科学生大部分是面向工程一线的应用型人才，动手能力对于未来学生工作有很大帮助。同时实验是课堂教学的有效保障，实验课从视觉上比理论课更加生动，对于课堂上难以理解和应用的内容可以通过实验课验证和巩固。在教学过程中，将部分理论课的课堂搬进实验室，采用“走出去”的方法，即边实验、边讲解的讲练结合法。对于一些可以验证和演示的理论内容，可以先让学生通过实验得出结论，再进行讲解，这种方法比单纯在教室给学生灌输理论知识来得更加生动和具体，学生不仅能知其然，还能知其所以然，学习效果也会大大提高，同时进一步提高了学生的动手能力。通过对理论课和实验课的内容进行整合，笔者将“电工及工业电子学”的部分理论内容搬进实验室进行讲解，采取先做实验验证，再进行理论讲解的方法，让学生在动手验证的过程中，自然而然地得出想要的结论。如叠加定理，先让学生自己动手连接电路，分别连接两个不同电源单独作用时的电路，测得某支路的电压或电流，再连接两个电源共同作用的电路，同样测出刚才的电压和电流，让学生分析结果，就会得出叠加定理的结论，这时候再把叠加定理的定义引出来，也就顺理成章了，学生理解起来不会有任何困难，同时由于学生是自己动手测量结果、得出结论，所以印象会非常深刻，应用起来也就不存在问题了。笔者采用这种讲练结合法进行讲解的内容还包括戴维宁定理、日光灯功率因数的提高、电动机直接启动和停止的控制电路等内容，通过学生的反馈，这种方法使学生对理论内容的理解更加透彻。同时由于做实验的目的是要引出某些结论，而学生在做实验之前没有进行过理论学习，并不知道要引出的结论是什么，势必会有很大的好奇心，做实验的目的不再是单纯做实验、测数据，而是要通过自己的实验得出结论，所以同学们做实验的时候特别认真，效果非常好。讲练结合的方法和原来先在课堂上讲解理论，再到实验室进行实验相比较，学时大大缩短，学习效率大大提高。
3.课前课后有网络，巩固学生学习效果。2013年，在电工教研室全体教师的共同努力下，“电工及工业电子学”被评为省级精品资源共享课，所有课程资源均上传到省精品资源共享课网站。学生可以在课前进入网站通过了解每部分内容的知识结构、学习目标、学习指南、知识内容、观看教师讲课视频等方式预习，也可以在课后下载多媒体课件，通过完成我们每部分内容后所附的测验和练习来巩固课堂所学知识。网络教学的实现使教育资源共享得以实现，学生选择的自由度大大提高，因材施教的个别化教学也成为可能。网络教学平台的搭建，为教师与学生的交流提供了极大方便，逐渐成为课堂教学的有益补充，拓宽了学生的学习课堂，为学生创造了一个多角度学习、多方位交流的平台。
三、结论
实践证明，新的教学模式在学时减少的情况下增大了学生获得新知识的信息量，学生在学习过程中不仅仅限于得到教学的语言信息，还有图形信息及工作过程的动态信息，这样做实质上进一步提高了学生的学习效率，也实现了课堂教学与实验教学的有机结合，使学生更好地掌握理论与实际的关系，对学生提高工程意识和增强实践能力都起到了举足轻重的作用。通过问卷调查，学生普遍反映效果好、印象深、效率高，同时期末考试成绩也证明了新的教学模式有助于教学质量的提高。
参考文献：
[1]邴丕彬.“电工电子技术”课程教学改革研究[J].中国电力教育，2013，（5）.
[2]黄金侠.基于“创新能力培养”的电工学课程教学模式改革[J].中国电力教育，2012，（30）.
[3]王尔申.Multisim仿真在电工及工业电子学中的应用[J].实验室研究与探索，2013，23（2）.