电工技术课程教学与实验改革

2014-04-03张明艳

中国现代教育装备 2014年11期

孟樱许钢张明艳周鹏

安徽工程大学安徽芜湖 241000

电工技术是工科院校非电类专业学生必修的一门技术基础课。通过本课程的学习，学生不仅能获得必要的电工理论基础知识，而且对培养工程实践及创新能力也起到至关重要的作用。但是，该课程集理论教学和实践操作为一体，具有知识量大、面广、理论抽象、实践性强的特点，特别是强调理论教学必须与实际操作密切结合[1]。所以，在教和学的过程中不可避免地出现了一些亟待解决的问题，笔者对此进行了一些研究。

1 教学与实验中存在的主要问题

1.1 教材内容理论性强，缺乏实用性

理论教学与实际操作密切结合是该课程的特点，而现有教材以理论内容为主，强调理论的严密性、系统性，缺乏本学科新理念、新技术、新成果及应用实例的引入，因此，学生视野得不到开阔，很难激发学习兴趣和积极性。例如：在介绍电容器件时，侧重于电流电压关系式的推导，而很少涉及实用性强的电容选型、优劣判断，使理论和实际脱节。所以，应删除教材中较为陈旧的知识，增加应用知识的比重，力求使概念清晰、准确。

1.2 教学方法落后，不利于调动学生的积极性和创造性

目前，该课程教学仍以单一的教授方式为主，即黑板+粉笔，教师讲、学生听。对教师而言，不利于抽象概念的形象化讲解；对非电类专业的学生而言，不能积极参与教学过程，容易产生厌学情绪。虽然有些教师采用多媒体教学，但受课程本身特点及课件制作水平的限制，教学效果提高不明显。所以，教师应根据教学阶段的特点、教材的具体内容，有计划地选用现代化辅助教学手段，以提高教学质量。

1.3 考核方式单一，不利于学生综合素质的提高

该课程成绩构成一般为笔试成绩(60%～80%)+平时成绩(20%～40%)。显然，笔试成绩所占比例过大，使得学生过分关注书本理论知识，更有甚者，平时不学考前突击也能顺利通过，弱化了本课程的实践性，不能反映学生的动手能力和综合素质，影响了学生的学习主动性和积极性，造成知识掌握不牢固。所以，应结合理论和实践，采用多元化的思路改革考核方式，实现理论和实践的有机结合。

1.4 实验环节灵活性差，缺乏自主创新性

电工技术实验教学一直依附于理论教学，内容以验证性实验为主，如验证叠加定理、戴维宁定理等，这对学生整体分析能力、综合设计能力、创新能力的培养显然不足。而实践教学的目的是实现知识到技能的转变，培养学生的应用能力。因此，在实践环节应增加应用性实训，培养学生的综合应用能力。

2 教学与实验改革的主要思路

2.1 理论教学改革

(1)精选教学内容。通过邀请相关行业的技术人员参与编写教材，加强教材的实用性；电工技术课程知识量大、面广、理论性强，应坚持因材施教，对教学内容中不同章节提出不同的目标和要求，将学生创新意识和思维能力的培养渗透到教学的各个环节；电工技术是面向全校非电类专业开设的专业基础课，为了强调各专业的差异性和应用需求，应在一定通识教育的基础上，逐步强化专业特色教育[2]，即通过对专业应用背景的介绍，提出实际问题，引导学生应用所学理论，解决实际问题，拓展课程及专业知识。例如：对车辆专业授课时，可将汽车发电、电控及电子点火等子系统中与本课程相关的内容联系起来，增强学生主动学习的意愿，为后续专业实例分析提供充分的知识基础保障。

(2)优化教学方式。借助现代化教学手段，制作一个兼顾动画、图片和视频效果的多媒体课件，将抽象的教学内容形象、直观、生动地展现出来，实现形象化教学[3]。如分析一阶电路的暂态过程时，由于过渡过程短至微秒或毫秒量级，无法用肉眼观察结果，但利用仿真软件可直观地看到变化过程。我们对图1电容电压和电流进行仿真，结果如图2所示。

图1 一阶RC电路

图2上半部分电容电压是一个缓慢充电的过程，开关闭合后经过0.003～0.005 s充电结束；下半部分显示的是电容电流从闭合开始经过相同时间衰减到零的过程。通过辅助教学手段，增强了课程教学的趣味性、实用性，学生的学习变得轻松且容易掌握，激发了学习兴趣，丰富了想象力，提高了教学质量和教学效率。当然，这需要教师灵活运用辅助教学手段，有意识地培养学生解决实际问题的能力，如电机反转理论是改变电机电流相序，实际操作时是交换任意的两根电源进线，让抽象的理论活起来。

图2 过渡过程的仿真结果

(3)改革考核方式。应采取多种评价方式相结合的成绩评定方式，即理论考试+技能考试+平时表现，以培养学生的动手能力和理论联系实际等综合能力。理论考试以闭卷为主(最好是教考分离，从试题库抽题)，或者采用开卷考试、案例分析、调查报告等形式；技能考试以过程式考核为主，或者采用实验设计、课程设计、实际创作等形式[4]；平时表现要综合出勤、作业、课堂表现。考试模式多元化，使评价方式科学、全面和合理。

2.2 实践环节的改革

(1)优化实验内容。以往的电工技术课程实验内容以验证性实验为主，为了加强学生实验设计能力与实验创新能力的培养，我们在验证性实验基础上，开展了设计性实验和综合性实验。设计性实验和综合性实验时间长，而教学课时有限，为解决这一矛盾，需要延长实验室的开放时间。在不影响正常实验教学的情况下，实验室在每周的固定时间段对学生开放。学生可以根据自己的情况选择时间进行设计性和综合性实验，在自由的空间中更好地培养创造精神和实践能力。此外，充实以前的实验内容，多设置一些互相独立的小实验，让学生根据自己的兴趣选择实验内容。同时注重小实验之间的相互关联，前一个实验是后一个实验的基础，后一个实验是前一个实验的提高，全部实验是一个有机整体，互相关联，缺一不可。这样不仅提高了学生的学习兴趣，而且促使学生认真做好每次实验，获得了较好的教学效果。

(2)完善实验方式。借助虚拟实验平台，将仿真实验与实物实验相结合，使抽象变具体。我校实验室配备了高性能电工技术实验操作台，可以配套完成课本相关的实验内容，但实验过程中，学生绝大多数时间用于连线、按步骤操作、记录数据等。此类实验方式，不能充分发挥学生的主动性，实验效果差。NI ELVIS集成了12种常用的实验室虚拟仪器(运行NI ELVISmx Instrument Launcher)，而最新的NI ELVIS还配备了100 MS/s的示波器，能够配合LabVIEW设计新的实验室教学及创新实验，为电工技术课程理论和实验室教学提供领先的教学平台。学生利用虚拟实验平台，可自主研究和开发与实际工程密切相关的设计性实验，培养研究能力、综合应用能力和创新能力。