引入建构主义的《电器可靠性技术》课程的有效教学研究

赵靖英　晏慧宇　王尧

摘要：低压电器广泛应用于电力系统中，其可靠性直接关系电力系统的安全运行。《电器可靠性技术》是电气工程专业一门重要的基础专业课程，教学质量对于学生电器认知和电器可靠性工作的开展具有非常重要的作用。本文以《电器可靠性技术》课程为研究对象，将建构主义教学融入传统教学中进行教学尝试，形成适应学生能力培养、鼓励探索的有效教学方法。

关键词：建构主义；电器可靠性技术；有效教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）13-0153-02

大学生将很快步入社会，高等教育越来越重视大学生综合素质的培养，教学方式需要进一步加强学生创新性思维的培养和自主能力的拓展。为了实现学生多方位和个性化培养，本文以《电器可靠性技术》课程为研究对象，积极探索新型的适应学生能力培养、鼓励探索的有效教学方法，将建构主义教学融入传统教学中进行了教学尝试，实现了有效教学。

一、建构主义相关理论的应用意义

建构主义教学理论是从欧美兴起不久的一种重要的当代教学理论，其目的是为了让学生能够更为完整和深刻的了解和灵活运用理论知识，并进一步发展合作、交流的态度与能力。建构主义强调以学生为中心，教师只对学生的意义建构起帮助和促进作用。在建构主义学习环境下，教师和学生的地位、作用和传统教学相比将发生很大的变化。为此，近年来，教育技术领域的专家们力图建立一套能与建构主义学习理论以及建构主义学习环境相适应的全新的教学设计理论与方法体系，但是这种理论体系的建立并非短期内能够完成。虽然如此，其基本思想及主要原则已比较明朗，并开始实际应用于指导教学设计，在国内，建构主义教学方法在英语教学中已进行了一些尝试，达到了一定的效果。针对理工科大学生，发散性思维和自主科研能力的培养需求更为强烈，因此将建构主义教学理论引入进行教学尝试具有一定的意义。

二、《电器可靠性技术》教学方法的改革研究

《电器可靠性技术》理论主要分成两大部分：第一部分阐述可靠性基本知识、可靠性统计、可靠性抽样、可靠性试验、可靠性设计、可靠性制造和失效分析等可靠性基础理论与基础知识；第二部分结合典型保护类电器产品讨论小型断路器、漏电保护器、低压断路器及热过载继电器的可靠性试验方法。针对课程特点，以传统教学为主、以建构主义教学为辅的教学方法改革研究主要从以下方面进行：

1.在传统教学中引入与本课程紧密相关、又紧跟科技发展的先进技术和方法，扩充传统教学内容。《电器可靠性技术》课程中，教师深入了解与本课程相关的理论、方法、技术的发展现状、趋势和应用态势，不断扩充传统教学内容。以失效分布类型的检验为例，传统教学中仅讲述了图检验法、χ2检验法和K-S检验法的基本检验步骤，并列举了例题进行解释，但计算相对复杂，对计算过程和拟合直线方法提及很少，学生会产生畏难心理。随着科学技术的发展，许多新理论、新技术应运而生，根据实际情况，课程中加入了一些数据处理方法如小波等滤波算法等和直线拟合和回归方法如最小二乘法等的讲解，并介绍利用计算机技术进行编程计算，可以使复杂的计算变得简单，这些新理论和新方法的应用突破了学科间的壁垒，拓宽了学生的视野，有意识地让学生了解知识之间的前因后果关系及实际应用，促进了学生自主学习的兴趣。

2.针对课程中的一些环节，融入建构主义教学思想，调动学生独立思考、勇于探索的积极性，增强学生的创造能力。针对《电器可靠性技术》课程特点，在某些教学环节，融入建构主义教学设计，依据其六大基本要素即创设情境、提出问题、搭建桥梁、组织协作、展示成果和反思过程，进行教学设计。学习总是与一定的社会文化背景即“情境”相联系，在实际情境下进行学习，通过“同化”与“顺应”达到对新知识意义的建构。因此，在教学过程中把低压电器可靠性试验设备如漏电保护器可靠性试验设备、继电器可靠性试验设备、断路器可靠性试验设备和过载继电器可靠性试验设备等，各典型产品的试验过程及在电器行业中一些典型公司的电器可靠性试验室做成视频，直观地展现在学生面前；同时引入8个典型低压电器可靠性试验方法国家标准的介绍，在标准中相关可靠性试验条件、试验程序、失效判据、试验设备基本技术要求等均有规定，可为学生了解和实践可靠性试验起到理论指导作用。通过情境创设，使学生了解实际需求与理论学习的关系，可发挥学生的主观能动性，挖掘学生的学习潜力，调动学生独立思考、勇于探索的积极性。在设计的情境下，提出涉及可靠性试验过程中相关知识如失效分布类型确定与检验、抽样检查方案的设计等问题，将教师课堂讲解的基础知识作为桥梁，要求学生针对其感兴趣的问题，利用各种工具和信息资源，了解国内外新的相关理论和方法的应用现状，如在失效分布类型的检验中应用的拟合方法等，并可将不同学科的不同知识进行联系，如可以将数学知识、编程知识等交叉应用其中，采用不同的方法完成对不同问题或同一问题的解答，从而也可培养学生发散性思维。在这一过程中学生不仅能得到教师的帮助与引导，而且学生之间也可以相互协作和支持，共同建立起学习群体，共同批判地考察各种理论、方法，进行协商和辩论，并对自己的方法进行反思，通过这样的协作学习环境，学习者群体（包括教师和每位学生）的思维与智慧就被整个群体所共享。在此环节教学过程中变“以教师为中心”为“以学生为中心”，把学习的基本自由归还给学生，让学生能根据自身行动的反馈信息来形成对客观事物的认识和解决实际问题的方案（实现自我反馈），增强学生在理论知识学习中的创新性思考。

三、《电器可靠性技术》实验方法的改革研究

《电器可靠性技术》的实验课程是一个非常重要的环节，它不仅是学生获得知识的重要手段，而且是培养学生实践技能、动手能力、理论联系实际能力以及观察、分析和解决实际问题能力的主要途径。

1.加强基础性试验。典型低压电器可靠性试验设备占用面积较大，每台成本大约在20万元以上，实验室目前每种设备只有一台，但涉及的设计及实验知识涵盖电器、电力电子、计算机、机械等多种学科，因此在设计实验项目时，充分考虑实验设备的特点，利用多媒体、仿真、网络、智能化等先进技术，开展了现场试验、仿真模拟和远程辅导等。依据标准规定的实验步骤，可进行实验方案的设计、试品的连线，并学习实验软件，进行实验参数设置，观察试验进度和试验数据特点，进行产品可靠性和性能分析，训练学生熟练使用实验设备的基本功能，以巩固理论课程的知识。利用可靠性实验结果，通过寻求数据特点，可以进行产品性能分析，获得一些结论，如在过载继电器可靠性实验中，发现相同试验条件下同一试品及不同试品间的动作时间、复位时间相差较大；针对每一个试品，保护动作的重复性也并不很理想，说明产品选用材料及元器件的稳定性方面存在不足，从而也可促进学生从产品结构、材料等方面探寻原因，提出改进措施。endprint

2.增加设计性、综合性实验比例。实验室适当开放，并提供一些基本的电子器件，树立以学生为主体的意识，采用启发式、讨论式、归纳式的实验教学方法，帮助学生自主学习，独立思考，培养学生的创造思维和探索精神，鼓励学生按照实验目的自己动手，利用课外时间做自主性实验和重复验证性实验，此实验设计可延伸至毕业设计阶段。教师可承担学生自主实验时的现场和远程指导，提供一些必要的帮助。如在典型电器可靠性试验设备的硬件系统设计中，涵盖信息采集、信号处理、输出控制、工控机选型等各模块的功能实现和搭建配合；在软件系统设计中涵盖编程软件选取、时序控制、数据精度处理方法的确定等内容；学生在了解现有设备的技术性能的基础上，在课程阶段及毕业设计阶段可通过自主性实验和重复验证性实验，发现设备存在的不完善之处，通过查询国内外相关资料和教师指导，在理论上进行分析，寻求改进方法，采用仿真技术进行验证，并利用实验室提供的器件进行线路设计和软件编程，通过实验进一步验证设计的可行性。通过综合性的实验教学培养新世纪知识、能力、素质并重的优秀人才。

四、引入建构主义教学方法的创新与价值

1.传统教学与建构主义教学相融合，在传授基本知识的基础上，在一些环节中进行引导、启发性教学，让其独立思考和实践，消除学科壁垒，加强知识的系统性应用，经过努力获取方法和结果，与传授内容相比对和扩充，拓宽其视野，可以加深学生对基础知识的理解程度，提高自主学习兴趣，从而激发学生创造思维。

2.针对大学生特点，充分利用高校科研所的有利条件，改变传统实验的刻板模式，进行多元化实验研究，理论与实际相结合，提倡学生自由思维，对自己关注的问题进行实验设计和验证，提高学生的科研能力，为步入社会打下坚实基础。

引入建构主义的《电器可靠性技术》课程的有效教学研究可以为大学生学习提供一种新的思维方式，在此过程中，会促进教师进行自我继续教育，不断提高业务水平与专业技能，进一步适应新一轮课程改革的推进和需求；同时会注重突破学科间的壁垒，有意识地让学生了解知识的由来，领略知识之间的前因后果关系，培养学生发散性思维的习惯；并逐渐“把学习的基本自由归还给学生”，提倡“以学生为中心”，使学生敢于对教师传授的知识提出疑义，调动学生独立思考、勇于探索的积极性，增强学生在学习中的创新性，促进学生全面发展，培养出社会所需要的全面人才。研究成果也可推广到其他学科领域。

参考文献：

[1]何克抗.建构主义的教学模式、教学方法与教学设计[J].北京师范大学学报（社会科学版），1997，（5）：74-81.

[2]丰玉芳.建构主义学习设计六要素在英语教学中的应用[J].外语与外语教学，2006，（6），33-36.

[3].王海涛，王景芹，赵靖英.《电器可靠性技术》创新型实验课程的研究[J].教育教学论坛，2014，（22）：154-155.endprint