“电工学”课程研究性教学研究与实践

袁小庆，史仪凯，张 华，李志宇

(西北工业大学机电学院，陕西西安 710072)

建设高水平大学，提高本科教学水平和质量是高等教育当前的主要要求。研究性教学是提高本科教学水平，培养创新型人才的一项有力举措。如何在大学课程中培养学生的创新思维和能力，已引起了国内外同行的足够重视，尤其是在技术基础课程中开展研究性教学，对全面提高电工学课程的教学质量，为国家培养一大批高素质创新型人才，是当前教学改革的重点和热点。我校十分重视在基础课、技术基础课和专业课中开展研究性教学，本文为陕西省教改项目和学校教改项目支持下开展研究性教学研究与实践的部分成果总结。

1 开展研究性教学的困难

同专业课、公共基础课和课外科技活动相比，在技术基础课中实施研究性教学存在诸多困难:⑴①要找出与教学进程匹配的成系列的可供研究的真实问题之困难;②技术基础课课时紧，内容多，进度快，缺乏制度支撑环境;③学生对技术基础课学习不重视，不愿花费精力，并且传统被动式学习习惯难以改变;④教师评价、学生评价等教学制度有待创新，部分高校教学重视程度影响教学改革的动力和实践力度;⑤教师创新能力、实践能力欠缺，缺少教学理论和教学方法专门训练等。电工学课程是一门实践性很强的技术基础课，在讲授过程中注重知识的应用而不是刨根问底的讲解孤立元件或者集成元件的由来，因此研究性教学中要求侧重于如何分析电路、如何设计简单电路。因此在研究性教学实施过程中或多或少存在着上述问题。

2 明确研究性教学理念

根据近年来对研究性教学理论和国内外研究性教学实践的研究和观摩，调研国内电工学课程研究性教学现状，发现只有少数高校电工学课程组开展研究性教学，并且只是在整门课程中分出较少时间开展教学试点，尚无完整的电工学研究性教学思路和实践形式。在现有教育理论中，人本主义教育理论的核心是以人为本，建构主义教育理论强调以学生为中心，发挥学生学习主动性与自主性。后现代教育理论推崇不确定性、可能性、多样性、对话、创造性。终身教育理论强调创建学习环境，构建学习共同体。项目组认为人本主义教育理论、建构主义教育理论、后现代教育理论、纵身教育理论都包含了研究性教学的思想，共同构成其理论基础。

3 探索研究性教学方法和手段

按照创新教育的要求，遵循教学规律和学生实际接受能力，结合国内外电工学教学实际，探索并提出与课程相适应的教学方法和手段，为研究性语教学的顺利进行提供必备条件。以二个小班开展电工技术课程研究性教学实践。

(1)开展混合式研究性课堂教学

针对大二学生的实际接受能力，采用引导的授课方式，使学生能够在后续的专业学习中适应参与的授课方式。针对不同的教学内容，采用不同的教学方式。对于一些基础性概念、定理和公式等，采用实现式教学方法;对于一些探究性的问题，采用发现式教学;对于很多概念和的引出，采用PBL教学法等。将这些教学方式集成在一起构成集成教学的模式。例如，在介绍电流参考方向概念时，通过设问的方法来引入为何需要假定参考方向。在介绍欧姆定律时，注重介绍高中物理课程中的概念和本课程中概念的对比，来强化理解此概念。在介绍电路模型时，通过引入工程实际和理想模型的对比，介绍所学知识和工程实践之间的关系，利用哲学中的主要矛盾和次要矛盾的关系来分析具体问题，来阐明模型建立在电路、物理、数学、经济学等各学科的应用。在后续的知识介绍中如集成运放的概念也同样应用这些概念。在介绍门电路和组合逻辑电路内容时，引入常用计算器的简单工作原理，让学生利用所学加法器、编码器、译码器、显示器件等尝试搭建简单二位加法计算器的电路，然后又介绍实际计算器的电路原理来引导学生掌握基本原理、基本电路元件和实际工程应用之间关系，继而介绍常用芯片的使用，使学生更轻松掌握简单电路的设计。

(2)研究性实践设计

提高实践能力，需要改变传统以验证性为主的实验教学模式，实行实验室向学生开放，增设设计性、综合性、研究性实验项目。学生根据实验内容和要求，查阅文献资料，自主拟定实验方案，选择实验仪器设备和确定实验方法，先假设(仿真)后实验，得到实验结果，进行对比分析讨论，撰写实验报告。实验项目的选择与基础课和专业课略有不同，要求选题能够应用所学的基本理论、概念到具体的工程和生活实际当中。

指导教师的任务是为实验提供方向，严格审查并帮组学生自主设计的实验方案，在实验过程中注重观察调控、释疑解难，对实验结果与报告展开讨论，评价实验所取得的成效，找出不足和改进意见，不断提高学生的科学实验能力。

在实践设计环节，结合国家级教学团队教改项目支持，每位教师提供一个综合性实验题目。例如直流电压表设计题目能够使学生通过设计与实验，掌握数模和模数部分工作原理。结合EDA实验室建设，增加仿真实验内容，如电压表内容对测量影响，暂态过程曲线分析，谐振曲线测量、有源滤波、单管放大、方波/三角形波发生器、三人表决电路、数字频率计和模拟声响电路等内容。学生可自选项目或者选用教师安排实验内容，验证教学内容或者对自主设计电路进行仿真验证。

(3)研究性课外教学与创新活动

我们结合学校的各类竞赛计划，鼓励学生在参加完电工电子技能竞赛的基础上，有选择地参加国家大学生创新和创业计划、各级数模竞赛、机器人竞赛、汽车竞赛、电子设计竞赛和节能实践竞赛等各类竞赛活动，培养初步的探索性研究能力。最终鼓励学生争当教师的科研助手，融入科研团队，直接参与教师的课题研究，最终鼓励学生自主提出课题项目的论证报告，向学校或者校外有关机构申请立项资助，或者参加学校的毕业论文支持计划。例如在介绍放大电路的多级放大作用时，通过人体血流量信号检测实际，介绍多级放大的选取方法。在介绍三相异步电机原理和应用时，通过太阳能采集系统跟踪太阳运动的控制系统，介绍如何选用电机。在介绍电源概念时，通过汽车蓄电池能否通过其他汽车蓄电池进行充电等问题进行解释。在介绍功放电路时，通过教师话筒扩音设备和家庭影院的工作原理进行介绍，增强学生的学习兴趣。在介绍计数器内容时，通过科研课题“低能电子计数系统”来引导学生完成知识的掌握和应用。介绍电路暂态过程时，通过课题“锂电池容量测量系统”来引导学生掌握电容充放电过程，以及电容参数表征是否有更好的方法。

4 建设研究性教学资源

教材是保证顺利实施研究性教学的重要因素。选择教材时，要从教材的实用性和适用性人手。原版外文教材具有内容丰富、涉及面广、知识更新快、实用性强等优点，使用原版教材可以借鉴到国外现代的教学理念、先进的教育思想、前沿的学科知识，为学生提供一个国际化的教育和学习环境。国内教材符合国内实际情况，更符合教育部电工学教学基本要求，也有很多优秀的中文教材，比如课程组编写《电工学》系列教材曾经荣获陕西省优秀教材一、二等奖，国家精品教材奖，更符合我校的实际情况。

本课程组选用我校编写的教材作为主教材，将《Principles and applications of electrical engineering》(英文版和中文版)和《电机原理与驱动》作为辅助教材。针对研究性教学需求，编写《电工电子技术》研究性教学电子教案，用于课堂教学。为了促进学生自主学习，利用电工技术网络课程和电子技术网络课程网站，方便学生复习、预习和师生交流。为了满足实践教学的需求，重新编写修订了《电工电子技术实验指导书》，并制作了《电工电子技术实验》电子教案供实验教学使用。编写了《电工电子技术学习与解题指导》教学参考书。

5 建立注重能力的教学评价体系

针对研究性教学的独特规律，项目组尝试用现代教育学理论研究电工学课程研究性教学质量评价与考核体系，为技术基础课程研究性教学质量评价和成绩考核提供新的实现途径。

注重学生技术基础知识掌握、知识应用能力和研究性学习能力的综合考核体系，建立作业、课程报告、课堂交流表现、期末考试卷相结合，课内教学和课外自主学习相结合的全程考核体系。将结论性评价与过程性监控有机融合，科学设计和分析调查问卷，在授课过程中通过问卷调查、访谈方式征询学生研究性教学的反馈意见，及时调整、改革教学方法。参照基础课程的质量评价体系，研究建立督导组听课、学生问卷调查相结合的课程质量评价体系，形成质量监控的闭环系统。

开展规范性研究和实证性研究，针对国内质量评价体系的规范性研究多，实证性研究少的问题，本项目利用规范性研究和实证性研究相结合的方式，先进行规范性研究，然后进行实证性研究，用研究结果再进一步开展规范性研究。在研究双语教学影响因素的基础上，建立三级的研究性教学课程质量评估指标体系。在开展研究性教学研究之前，通过对已参加研究性教学的学生进行问卷调查，甄选出影响研究性教学的5个关键因素:师资队伍建设情况、学生的接受能力和专业基础、学生对研究性课程学习的预期要求、教学管理方面和学校研究氛围或者环境。研究表明，可将教师队伍团队研究能力和教学能力建设、学生综合素质和创新思维能力、学生较高的心理期望、渐进式的改革和学习环境的营造作为研究性课程建设的重点。

5 结语

经过研究系教学实践结束后，对学生进行问卷调查，结果显示85%学生支持本课程的研究性教学，仅有5%学生对研究性教学持不支持的态度，因为增加了学习压力和难度。但大部分同学反映虽然增加了学习难度，但是在把握专业知识的基础上，能有效提高应用所学知识解决工程实践和生活实际中的问题，增强了分析问题解决问题的能力。相信通过进一步完善和实践，教学双方继续共同努力，一定能够取得更好的效果。

［1］ 崔军.高校研究型教学模式及其教学活动探析［J］.高等理科教育.77(1)2008

［2］ 龙跃君.高校研究型教学的价值反思与内涵解读［J］.中国大学教学.2006(6):22-23

［3］ 潘金林，龚放.教学方法改革:美国研究型大学本科教育改革新动向［J］.高等教育研究.2008，29(10):87-91

［4］ 姚利民，康雯.大学研究性教学现状和原因分析［J］.中国大学教学.2009(1):19-23

［5］ 彭熙伟，廖晓钟，陈金兵.工科专业研究型教学模式探讨［J］.高教论坛.2011(11):39-41