工程教育背景下“电工学”的教学改革与实践

黄琦兰，秦伟刚，沙 琳，马 欣

(天津工业大学电气工程与自动化学院，天津 300387)

“电工学”是高等院校工科非电类专业必修的一门技术基础课程，在工科教学体系中占有十分重要的位置。该课程涉及内容多，信息量大，知识面广，新技术不断增加且具有很强的实践性。随着大学教育由精英教育向大众教育的转变，学时的压缩，对课程进行教学改革势在必行。近年来国内用人单位更注重在实践动手和综合应用能力方面具有较强能力的大学毕业生。因此，如何提高学生的动手能力和创新能力显得尤为重要。我校“电工学”课程组在完成市精品课建设的基础上，对课程实验教学进行了一些有益的改革探索与实践，并取得了较好的效果。

1 设置合理的实验教学体系

针对“电工学”课程涉及面广，内容更新快，建立合理的教学体系，即基础实验、提高型实验和研究创新型实验三阶段台阶式实验教学体系。根据“精讲多练，启发引导，留有余地，注重创新”的原则编排实验教学内容。加强实验的灵活主动性，让学生自主地学习实验内容，使学生从常用电工、电子仪器的使用方法和电路的测试方法学起，循序渐进，通过综合应用到综合系统的设计和实现，经历完整的训练过程，培养了学生实践能力、综合应用能力、系统集成能力和创新意识，为进一步发展打下基础。

2 实验教学内容改革

2.1 引入实验与理论一体化模式实验教学方法

采用实验教学与理论教学的一体化的教学方式，对《电工学》上册(电工技术)中交流电动机及继电接触器控制这两章进行改革。以前这两章内容授课都是讲完理论再去实验和设计，学生在课堂上听课不仅枯燥，而且费时间;虽然采用多媒体课件，见不到实物，学生还是感到抽象，有时还出现概念上的错误。比如，常用控制电器中的交流接触器，其主触点、辅助触点和线圈在电路中常画在不同的位置，有的学生常常把他们看作几个电器元件，以至于在设计电路使用一个接触器的线圈，而拿其它接触器的触点作为该接触器的触点使用，最后电机无法控制。我们针对这些情况，进行理论教学与实验教学的一体化试点(授课均为二合一的班级)。具体实施办法是:把理论教学安排在实验室进行，通过多媒体，实现理论和动手操作相结合的教学方式。

在实际教学过程中，注意充分发挥学生的主观能动性和动手能力，在实验内容的选取上注意与工程实践相结合，实行基本操作技能、基础实验和综合实验三阶段台阶式教学方式。教学目的层次分明，循序渐进，使学生从电动机结构和铭牌数据的认识、常用低压控制电器的认识和使用方法学起。通过对接触器的单个基础操作，电动机的直接起动、点动、正反转控制，到两台电动机的顺序控制、时间控制以及小车的自动往还控制的设计和实现等综合应用，经历完整的自主学习的训练过程。

通过对理论与实验一体化教学模式的尝试，学生可以在实验室看到各种电器元件的实物，很直观。通过边听边看并动手操作的形式，丰富了课堂内容。尤其是以前在教室讲授不好理解内容，变得易于接受和理解，也加快了实验的速度。

2.2 增加设计性实验考核环节

为了培养学生分析问题和解决问题的能力，增加学生的实验动手设计操作机会，我们还对学生进行设计性实验考核(针对继电接触器控制相关内容)，采取一人一组，定时独立完成。为达到实验目的和效果，真实反映每个学生的动手能力。实验考试中我们也摈弃原来的所有学生都考同一道题的方案，采取选择难度相当，灵活多变的多个题目，让学生进行抽签选择的模式。学生在规定的时间内，对自己抽到的题目进行理论电路的设计，然后现场接线实际操作，完成题目设计要求。由教师验收核对后进行记录，学生上交他们的设计的电路，最后教师给出综合成绩。考虑到学生能力不同的层次，鼓励和激发学生的创新意识，充分发挥他们的主动性和积极性，教师还准备了几个附加题供学生自由选者。

通过增加继电接触控制实验考试教学改革，我们发现这不仅激发了学生的浓厚兴趣和普遍重视，使得学生对平时实验更为重视和自觉，不会出现以往相互抄数据蒙混过关的现象;从整个实施过程我们发现大多数学生积极主动，态度认真。更加自觉、主动的呆在实验室查电路，接线路，专心实验，不象以前对付对付就离开。

2.3 合理配置综合性实验

为增加学生学习主动性和参与性，在电子技术实验中，设置了“四人抢答器“电路的综合实验项目。抢答器的电路主要有组合逻辑电路、时序控制电路、晶体管放大电路及外围电路组成。整个实验中，学生从分析电路功能开始，到查阅相关资料，最后搭建电路进行调试。涉及到所学电工学中的知识点有:直流(电路的基本定理定律);二极管、三极管的管脚判断及性能分析;单管放大电路知识;数字电子技术方面的内容(组合逻辑电路、时序逻辑电路、数码显示电路)。在综合实验中，学生独立搭建电路，分析原理，教师在学生做实验中给予适当指导，帮助学生进行故障诊断，最后调试出结果。这样学生可以从“四人抢答器”综合实验中了解到如何应用所学知识解决实际问题，并加深对电工技术和电子技术相关知识的理解。

教学实践证明，“四人抢答器”综合性实验项目得到了学生的认可，具有实用性和趣味性，利于提高动手能力。学生在实验过程中品尝失败的困惑，成功的喜悦。同时综合性实验调动了老师改造实验项目的积极性。

2.4 注重课程新技术和公司合作培训

随着新技术的发展，可编程序控制器已纳入电工学教学环节，考虑到课程中内容多，学时少，随着教学改革的深入，学生对电专业的需求，作为电工学的延伸和扩展，把PLC的教学设置成选修课。该课程以实用为特点，着重培养学生的动手能力和创新能力。根据课程的特点，将上课地点由教室改到实验室，讲授课方式由教师主讲改为学生自主学习教师辅导的方式。在实验中，因材施教，根据学生专业、能力的不同选择难易程度不同的项目。这种采用边学边实践的方法，着力加强对学生实践和综合能力的培养，结合学生不同专业进行相关系统实验研究。课程组与日本欧姆龙公司合作，成立了工业自动化高技能人才培训站，在全校范围内开展了工程技能人才培训，提高了学生的动手能力及就业能力，满足了不同层次学生的需求，增添了学生就业能力筹码。

3 实验改革实施效果

通过本校对不同学院的学生进行调研，反映教改效果良好。以2011年为例，我们对09级材料本科(大三上学期)和10级非织造本科专业8个班学生(大二上学期)进行了调查统计。结果表明:95%的学生喜欢实验与理论教一体化的教学方式;90%的学生对设计性实验持欢迎;92%的学生认为综合性实验项目增加了趣味性和参与的主动性，提高了对实验动手能力。相对低年级而言，高年级同学更欢迎课堂讨论的教学形式。在建议栏中显示，实验教学的改革加深了对书上知识的理解，增加了实验兴趣，提高了实际动手操作能力。他们还建议多安排这样的实践机会，加大实验开放力度。

4 结语

通过电工课程实验教学改革，学生对实践教学增加了兴趣，学习和动手的主动性有了提高，同时也取得了一些成绩:2008年“非电专业电工电子课程教学改革的探索与实践”教学课题获本校校级教学成果二等奖;“四人抢搭器综合实验”获本校综合性实验二等奖;2011年“继电器设计性实验”获设计性实验二等奖。我们认识到:实验教学改革建设是一项复杂而坚巨的任务，是一项系统工程，需要作长期深入细致的工作，与全国重点大学比还有不少差距。我们要进一步开拓眼界，不断适应迅猛发展的电工电子技术对人才培养提出的新要求和挑战，使电工学课程的教学工作更上一层楼。

［1］ 王静，陈志红，邢冰冰北京多所高校电子技术实验课程的改革华北航天工业学院学报，2006.16(增):11-13

［2］ 黄琦兰，马欣，沙琳等电工电子课程实验教学改革实践与探索电工电子课程报告论坛论文集2007:230-233

［3］ 黄琦兰，马欣，沙琳等电工技术课程理论教学与实践教学一体化的尝试兰州理工大学学报2008.5:184-185

［4］ 秦伟刚，柳震黄琦兰等电工学中可编程控制器综合实验改革与研究兰州理工大学学报2008.5:126-127

［5］ 黄琦兰，马欣，秦伟刚等加强电工实验教学改革，提高学生动手能力电工电子课程报告论坛论文集2009

［6］ 黄琦兰，沙琳等电工学中设计性实验实施及效果分析 电气电子教学学报2010第32卷电工学专辑136-138页

［7］ 黄琦兰，沙琳等基于设计性综合性实验的教学改革与实践 华中师范大学学报(自然科学版)＜教学与研究卷＞2011年第4期:129-131