信息技术与电工学课程的融合研究

2012-10-23吴燕翔霍海波匡兴红

中国现代教育装备 2012年11期

关键词：电工学电路融合

杨琛吴燕翔霍海波匡兴红

上海海洋大学工程学院上海 201306

信息技术与电工学课程的融合研究

杨琛吴燕翔霍海波匡兴红

上海海洋大学工程学院上海 201306

随着信息技术的发展和普及，信息技术与高等院校课程教学的融合已成为我国教育发展的趋势。探讨了高等院校非电专业基础课程电工学与信息技术融合的实践问题。在分析电工学教学现状的基础上，积极探索信息技术与该课程有效整合的思路和手段，提出了4种教学融合模式，同时指出在融合过程中应避免的误区。

信息技术；电工学；融合

Abstract: Electrotechnics is a professional foundation course for the non-electric college students. Under the new circumstance of the application and popularity of the information technology, the traditional teaching method in college faces the new challenges. This paper analyzed the characteristics and current situation of the electrotechnics teaching at f rst, then proposed 4 integration modes based on the teaching experience, f nally pointed out 3 points we should avoid in the integration process.

Key words: tnformation technology; electrotechnics; amalgamatior

电工学也叫电气工程学，是研究电磁现象在工程技术中运用的一门学科。电工学课程是高等院校非电类专业的一门专业基础课程，通常分为电工技术基础和电子技术基础两门课进行教学。课程涵盖了电路基础、模拟电子技术、数字电子技术以及电磁理论、电动机与电气控制等知识，基本整合了电专业的专业基础课。具有教学内容多、知识跨度大、理论和实践性强、相关技术发展快、学生实践能力要求高等特点。随着高校教学学时的压缩，电工学课程教学内容多、知识跨度大、授课学时少这一矛盾愈加突出，给教学造成了更大的难度。

针对教学现状，我们在电工学课程建设过程中，对教学内容、教学模式、学习方式进行改革。充分发挥信息技术数字化、网络化、智能化和多媒化的技术特点，将先进的信息技术与课程融合，成为课程内容和课程实施的有机部分[1]。通过信息技术与课程全方位的融合, 将多学科的知识和学生的综合能力整合，使信息技术作为构建自主、探究学习环境的要素来支持学习，不断改进传统的教学模式和提升教与学的效率，达到整体优化，实现高质量教学目标的目的[2]。

1 信息技术与电工学的融合模式

总结多年教学情况，我们提出以下4种融合模式。

1.1 多媒体的辅助教学模式

电工学教学内容繁多、涉及面广、课堂信息量大，在教学过程中涉及大量的电路原理、状态转移、电子电气设备等知识的分析和讲解，不但原理抽象难懂，并且电路图往往结构复杂、难画。传统的板书教学模式，大量时间都浪费在电路图的板书上，减少了课堂信息量，影响了教学进度，并且讲述不够形象，效果不佳。利用多媒体手段，将理论课的内容制作成多媒体课件，将典型电路和实例制成图像、视频或动画，形成交互式的教学资料供学生学习。一方面可以解决课程内容多和学时少的矛盾，丰富了教学信息量，另一方面将抽象的知识形象、直观地展示给学生，便于学生理解。

1.2 电子仿真软件对理论教学的补充模式

电工学中电路理论分析较为抽象，但是大都可以通过实验进行观察和验证。传统的教学手段一般将这一观察和验证环节放到理论之后，在实验室完成，这样造成学生的理解滞后。为解决这一问题，我们引入仿真技术，在理论学习过程中结合仿真，让学生直观地看到现象，而不是仅仅停留在数值分析和抽象的计算之上。Multisim是一种常用的虚拟仪器电路仿真软件，在教学过程中我们利用这一类电子仿真软件丰富的现有资源，在计算机上构建模拟电路，对电路进行仿真和分析，以便学生在学的过程中直观了解电磁现象，并对一些规律或现象进行初步的试验研究。

1.3 网络学习平台的教学互动模式

电工学涵盖知识多，对学生课后的学习要求高，由于时间和空间的限制，许多教学内容难以在课堂上难以详尽讲解，新技术的获知也需要学生在课后完成。网络环境下的教学拓展了课堂的时间和空间，为师生提供了一个交互式的平台。改变教师课堂上填鸭式的传统教学模式，在教学过程中，转变学生单纯的接受方式，充分发挥教师为主导、学生为主体的“自主性、探究性、合作性”[3]为特征的教学模式。

1.4 虚拟实验室的开放模式

电工学课程实践性较强，要求学生学习理论时必须联系实际，通过实验操作加深对理论的理解和认知。在我校教学中，电工技术基础在理论教学课内涉及6个实验；电子技术基础实验是独立授课，共15个实验。由于实验内容多，学时少，且面向全校的非电专业学生开设，为方便学生，提高课堂实验效率，增加课外实验时间，我们采用了虚拟仪器与实验室教学相结合的实验教学模式。

2 各模式的具体应用及效应

(1)例如在电工技术基础课程正弦交流电路这一章中，涉及一个较为重要的概念：正弦量的相量表示法。若采用传统讲授方法，学生常感觉无法理解正弦波瞬时量向相量的转换过程，我们将该知识点制成动画，通过旋转的矢量线段在纵轴的投影获得一条完整的正弦波，形象地再现了这一对应关系(如图1所示)。

图1 教学动画片段图示

再如电子技术基础模拟电路部分，需要研究三极管载流子的运动，由于这一微观过程较为复杂和抽象，我们将整个过程制作成动画，通过动画向学生形象地展现了各载流子的扩散和漂移运动。

(2)我校提供了统一的网络教学环境，教师可以将课程教学内容、自测习题、前沿知识等教学相关信息上传，为学生提供一个开放的网络学习平台。目前已经上网的教学资源项目有：教学大纲、教案、例题和习题、本课程的重点、难点、教学方法和学习方法、相关学习网站链接、技术新动态。学生可以随时随地访问互联网，从网络学习平台上进行课程学习，也可以根据自己的兴趣、爱好及发展需求，选学一些课堂上没有涉及的知识。网络技术在教学中的融合将局限的课堂教学拓展到课堂外，成为学生课堂学习的补充和延伸，激发学生的学习兴趣，培养学生自主学习的能力。

同时，教师可以在网络平台上布置作业，学生也可以提交作业，进行自测，向教师提问，获得教师远程辅导。增加了教师与学生在课外的互动，也缓解了我校远郊办学带来的实际困难。

(3)在电工技术教学中，由于课时少，《RC电路的暂态响应》这一章常作为课后自学内容。由于暂态过程持续时间很短，在实际中很难观察到这一现象，学生对这一过程不容易理解。而课后自学的效果往往不尽如人意，影响对后续知识的学习。为了解决这一矛盾，我们利用Multisim2001软件的仿真功能，构建RC电路实现电路仿真，结合仿真过程进行知识点的讲解。不但节约了课堂时间，而且可以向学生直观地展现出暂态响应过程。

通过电路仿真对理论教学的补充，大大提高了课堂教学效率，使理论知识和实际现象紧密联系起来，有利于提高学生对理论知识的理解和掌握，同时能充分调动学生的学习积极性和主动性，取得良好的课堂教学效果。

(4)学生在进入实验室前，可以在课外利用虚拟仪器来进行实验仿真，在虚拟平台上构建电路，观察响应，分析结果。使得学生在实验过程中更加有的放矢，保证课堂上完成既定内容，提高效率，在学时少的情况下，虚拟实验可以补充课内实验课程的不足。同时学生可根据理论内容，自己设计电路实验内容，进行验证性、测试性、设计性和创新性等不同形式的电工电子技术实验。在仿真过程中，学生可以随时改变电路结构、电路参数和测量数据，观察波形，直至电路最优。以此调动学生的学习积极性，提高学生分析问题、解决问题和进行计算机辅助设计的能力，能够得到事半功倍的效果。