“电工学”教学中工程实践意识的培养

高有华，申永山，朱冬梅，龚淑秋，刘晓明

(沈阳工业大学电气工程学院，辽宁沈阳 110870)

为了建设中国特色新型工业化道路，教育部启动了“卓越工程师培养计划”高等工程教育改革。而工程精神和工程意识是卓越工程师最本质、最重要的素质之一，卓越工程师的培养必须注重加强工科大学生工程精神和工程意识的培养。工科学生工程意识和实践能力的培养是高等院校改革的当务之急［1］。意识是人们将自然科学原理结合人类在生产实践中所积累的技术和经验，再应用到人类利用和改造自然的实践过程中，在人的头脑中形成一种高度完善、高度有组织的人脑机能，是一种高级特殊物质。工程意识以创新意识、实践意识和团队意识为主要特征。实践能力包括动手操作能力、专业技能、科研能力、表达能力、人际交往能力、知识与技术的运用与创造能力等。因此高等工科院校应以培养学生工程意思作为重要的工作来实施［2］。

1 工程意识的培养教师是关键

作为工科院校的专业基础课教师，自身应具有良好的工程素养，才能有助于学生工程意识的建立与培养。但由于客观现实等因素的影响，使得高校在引进新教师时，更多地注重教师的学历。加之目前我国工程教育出现的普遍问题——实践性薄弱，重论文、轻设计、缺实践，造成我国工科专业的毕业生工程意识严重欠缺，不能满足用人单位的需要［3］。因此教师需要加强教学研究，提升自己的专业水平和综合素质。注重学法研究，使教法适应学法。注重对学生的研究，在教学中应教会学生独立思考，独立学习，独立实践，培养学生面对实际工程的工程意识和工作能力［4］。

目前高校教师的培养模式基本上是“本科—硕士—博士”一气呵成的，因此，尽管在攻读博士学位期间参与了许多科研项目，并积累了一定的实践经验，但仍不能胜任相关课程内容的要求，使理论与工程实践严重脱节，严重制约了学生工程意识的建立与培养。为此，有计划地选派教师到企业挂职锻炼，进一步提高自身的实践能力;定期聘请企业的专家到院校讲学，讲授生产一线所使用的最新技术、新工装以及技术难点;与企业进行科研合作，使教师参与工程设计、成果转化等工程研究、生产、转化等工程各个环节，提高教师的综合素质。教师还可以成为企业的技术顾问，在搞好技术服务的同时也使得自身的实践能力得到了培养。

教学实践表明:通过到生产一线参与企业产品或成果转化的研发全过程，不仅教师的工程意识得到极大程度的提高，而且还可在理论教学过程中结合工程实例，除讲授课程的相关内容以外，还可拓展相关的知识点，使理论知识有机联系起来，有利于培养学生的工程意识。

2 利用教学环节培养工程意识

尽管在大一阶段的理论学习中，相关的课程(如“大学物理”等)为培养学生的工程意识奠定了良好的基础。但教学实践表明，在后续的专业基础和专业课的理论学习过程中，必须结合相关的授课内容，从多角度审视、强化学生工程意识的培养，使得知识的传授符合工程创新的特色。

2.1 从理论计算结果合理性角度培养工程意识

教学实践表明，教师在授课过程中，时时刻刻利用自身的工程意识，从细微处着手，结合课程的内容，经常通过实例的分析、对比，可积极地强化学生的工程意识。例如讲授正弦稳态电路时，可以将日光灯电路简单地视为RL串联电路，在给定参数后可计算电流的有效值在0.3A～0.4A之间。通过这个结果，让学生们掌握照明电路电流值的工程概念，进而了解导线线径的选取原则。也学生们掌握了日光灯电路中整流器电感值和日光灯电阻值的范围，建立相关的工程意识。同时作为拓展知识，讲授实际的整流器是非线性元件，电路方程的建立应以磁通为变量，进而分析其电磁过程，为后续课电机控制的相关知识打下基础。若计算过程中出现错误，可依据工程概念找出错误所在，从而培养了学生的工程观点和工程意识。

2.2 从综合知识传授角度培养和强化工程意识

在传统的教学过程中，教师只重知识传授，缺乏解决问题能力培养:包括教师、教材、作业都把一些问题高度提炼成可以解决的问题。学生不能够自己发现问题、提出问题、简化问题并最终解决问题。同时缺乏好奇心培养氛围:好奇心是创新的基础，有成就的科学家和学术带头人大多具有较强的批判精神，不囿于固定思维定式，敢于问为什么，并从中找到了科学创新点。因此教师从综合知识传授的角度培养和强化学生的工程意识。

例如:电阻这个元件，一般教师和学生在学习中仅满足于对欧姆定律的理解，掌握和计算。学生掌握的仅是一些计算电压、电流、功率的习题。教师认为学生会做这样习题就等于掌握了该课的内容，而涉及不到学生在专业课程中急需解决的问题。显然，电阻在电工学仅是一个单纯的电阻，而在冶金、环保、材料、建筑等专业中，有着更为广泛的工程应用。例如在一些工程实际中，我们经常要对温度这个参数进行测量或进行控制。我们知道电阻的另一个性质是当电阻周围的温度发生变化时，会引起电阻值的变化，根据这一性质，电阻这个元件广泛被应用于温度测量、控制工程中，作为感温元件(或称传感器)。在供热通风专业的恒温室、冶金等专业中冶金炉的温度控制、材料专业烘窑的恒温控制、广泛应用热电阻作为温度传感器，热敏电阻将感受到的温度信号转换为电压信号，这个信号一部分供给显示仪表，一部分信号送到控制系统的调节环节(调节器)，按照事先设计的调节规律调节其温度，满足生产和科研要求。

这种以电工学为主体内核，紧密结合相应实践应用问题的教学方法，在培养学生综合能力的过程中，学生经过潜移默化作用，形成一种综合性思维的科学素养。他们将来走向工作，面临的是不同的具体的行业，有了这样的工程意识，就具备了创新能力和综合能力，符合卓越工程师的潜质。

2.3 利用课程关联性培养和强化工程意识

虽然电工学课程的内容十分繁杂，容易使学生感到各课程之间以及课程内容各章节关联性差，自成体系，造成学生在学习过程中，理解和掌握课程内容困难，因此，授课教师应特别注意课程内容关联性的讲解。例如电工学的许多分析方法是建立在某种条件上的，教师或学生提出若改变条件用这种方法行不行，若行，如何分析;鼓励启发学生可以对一道习题用多种方法进行求解，并从多种不同的解法中选择好的解题方法;提出综合性的问题，把知识点串起来引导学生思考，提高学生分析问题的能力。

比如说，在介绍“电阻、电感和电容的正弦交流特性”时，首先用示波器将三者的电压电流波形分别显示出来，以此激发学生思考:为什么示波器中三者的电压电流波形相位是不同，频率是相同?然后老师推导一个电阻电压电流的表达式，并总结其特性。而电感和电容的电压电流的表达式由学生亲自来推导，并根据表达式总结其特性，解释示波器中所看到的电压电流波形的现象。最后，由老师进行一定的补充、解释和归纳。这样很容易激发学生的学习兴趣，促进师生互动，使学生更好地掌握所学知识点，并提高学生自己主动解决问题的能力，增强自信心。教学实践表明，通过上述方法并结合教材的内容讲述本课程所涉及到的知识，更易使学生体会到课程之间的关联性，为课程后续内容的学习以及分析问题能力的提高提供了良好基础。

3 借助创新意识培养强化工程意识

创新是推动工程发展的不竭的动力源泉，是民族工业进步的灵魂。创新精神是工程师综合能力的体现，是兴趣的指引，人格机能的体现，是一种孜孜以求的坚韧，是一种灵感和顿悟的状态。现代工程所要求的创新性日益突出。勇于创新，是卓越工程师最为重要的品质之一。工程创新，包括理论创新、技术创新、管理创新、制度创新等多方面的内容。

由于创新是技术和经济发展的动力，是国民经济发展的重要因素，因而，创新意识的培养是教育的核心。为此，国家相关部门采取了一系列措施积极培养大学生的创新意识。如教育部所设立的“国家大学生创新性实验计划”以及国内各工科高校所开设的创新设计课程等，均希望通过学生在实践中来培养学生的创新意识。教师必须结合自己的专业知识，结合所授课程的内容，让学生感到创新处处有，创新就在我们身边。

4 改革教学手段强化工程意识

电工学课程是涉及综合性及工程背景强的课程，其授课内容不仅涉及电工技术、电子技术、电机、电器、电气控制及计算机等多门学科的基础知识，还涉及到相关学科的最新成果及其应用。显然，采用多媒体教学可以缓解目前相关课程的教学所面临的诸如课时不断被缩减、相关领域新技术和新工艺不断涌现等矛盾。尽管多媒体教学具有授课内容生动、信息量大等优势，但实践也表明，单纯采用多媒体教学，教学效果不会提高，反而会下降，不利于学生工程意识的培养。授课时对于公式的推导、基础理论等相关知识，提倡板书教学，以便对相关问题进行详细、充分的说明，使学生更多地关注事物的发展过程，而非事物发展的结果。在教学过程中，为充分调动学生的积极性，建议安排学生讲解一定的相关内容。这不仅能使学生的角色发生变化，由学的过程参与到教的过程中，学生可在教的过程中锻炼语言的表达能力以及提高自信心等，为以后的工作奠定良好的基础。实践表明:多元化的教学手段不仅能显著地提高教学效果，而且还可提高学生实践应用能力、思维开创性能力和创新性能力。

5 结语

本文结合笔者在电工学课程授课中的一些体会，从教师自身素质、理论教学改革，创新意思培养及教学方法多元化等方面探讨了培养本科生工程意识的若干关键问题，特别是要培养工科大学生像未来卓越工程师那样具有卓越的工程精神和工程意识。当然，教学改革是一个不断探索、不断总结、不断改进的过程，我们的改革仍在探索当中，如何建设出更有特色、更体现工程意识培养的电工学课程教学新模式，仍是我们努力探索的方向。

［1］ 林健.“卓越工程师教育培养计划”通用标准研制［J］.北京:高等工程教育研究，2010，(4):21-29

［2］ 林健.面向“卓越工程师”培养的课程体系和教学内容改革［J］.北京:高等工程教育研究，2010，(5):1-9

［3］ 邓红雷，李春茂，张廷锋.“电工学”教学方法的研究与实践［J］.南京:电气电子教学学报，2009，31(4):108-109

［4］ 贾致荣，曲国庆，李雅琴.工科学生工程意识和实践能力培养研究及实践［J］.北京:高等建筑教育，2011，20(5):13-15