非电类专业电工电子教学改革探索

柴志军 刘明亮 吴文智 王云霞 付丽

摘要：文章总结了非电子类相关专业电工电子教学的基本特点。我们按照各专业的需求和课程特点将电工学课程模块化教学，将课程分为分为5个基本知识模块：基础电路模块、电机及电气控制模块、模拟电子技术应用模块、数字电子技术应用模块、电工新技术模块。根据非电类专业的课程特点，从理论课教学、实验课教学和考试改革三个方面提出改革方法，总结了改革的成效。

关键词：电工电子教学；理论课；实验课；考试改革

一、非电类电工电子模块化课程体系建设

非电类电工电子课程教育思想：遵循“以应用为目的”的原则，根据非电类专业的特点，我们应该精选教学内容，强调基本概念，注重实际电路的应用方法，尽量取消或减少公式推导和证明。同时注意教学内容的合理性与连贯性，让学生对知识有整体的把握。在教学中贯彻以能力培养为主线的教育思想。

开设电工电子课程的非电类专业很多，每个专业也有自己的需求，这样我们就不能完全按照相同的标准去安排教学内容。为了解决前面提到的问题，我们与各个专业老师进行课程内容规划的研究，确定每个专业对电工电子技术的需求到底是哪一部分内容，研究专业培养方案对本课程的需求，将教学内容的调整纳入到各个不同专业的课程体系的改革中。我们调研了部分国内高校，根据对国内外有关教育及现阶段技术发展的研究，将电工电子课程的教学内容模块化。根据调查与研究按照课程覆盖内容属性将电工学课程分为5个基本教学模块：电工基础、电动机及电气控制、模拟电子线路、数字电子线路、电工电子新技术。此外，我们根据不同专业的特点增添了“电气防火和防爆”“静电防护”“直流伺服电动机”以及“数字式万用表的使用”“兆欧表”等内容。

针对不同专业对电工课程的需求点不同，设立模块化教学单元，按知识模块统筹安排，确保每个专业学到的知识都能满足本专业发展需要。在课程模块化设置的基础上，2009年我们制定了电工电子系列课程的教学大纲。在执行大纲的过程中，不断收集学生、专业的反馈意见，2014年集中完善修订了理论课程教学大纲和实验课程教学大纲。

二、在非电类电工电子教学中充分利用计算机软件

电工电子是一门专业性较强的课程，其课程特点是既有对理论的要求又有对专业技能的要求。在教学内容中经常有一些内容难以理解，在课堂上仅凭教师的口传心授很难准确理解，某些规律学生很难明白其中缘由，同时有许多电工电子的概念和定理须要通过实验方式来解释。例如，在RLC串联谐振电路的过程中，虽然在理论上说明了三个元件的工作原理与谐振条件，但是，实际电路中三个元件的电压、相位的变化是否与理论分析相吻合是须要通过实验来验证的，一旦出现理论与实验不一致的情况很难和学生说清楚。在教学过程中教师可充分利用计算机辅助教学，例如可以利用MATLAB等进行理论拟合，把各种情况都分析给学生看，这样大大提高了教学效果和效率。2002年以后，我们在电工学教学过程中引入了EDA技术，明显改善了教学质量，提高了学生对知识的理解程度。

理论教学中，我们除了利用传统教具完成教学还可以选择形象直观的Multisim 和Pspice软件，借助这些仿真软件的帮助现场进行电路工作特点、工作状态的的展示，提高讲课效率。

实验教学中引入计算机辅助解决了两个方面的问题。一是解决了现实中学生对实验设备调试的抵触感，很多学生在调试设备的过程中无法快速准确地完成调试，这对实验内容有着一定影响，借助计算机仿真可以方便观察电路的运行状态。二是在实验教学过程中，往往需要对实验电路进行不断的变换与调整，甚至要彻底改变电路才能达到设计指标要求，如果每次调整都要重新连接电路，不仅实验时间不允许，而且对实验元件和设备的消耗也势必会增加。将EDA技术引入实验教学，每个实验项目都在课前将实验安排给学生，让学生先进行理论分析与设计，完成仿真内容后，按照仿真电路连接安装实际电路进行调试。

三、非电类电工电子开放式实验教学改革

对于电工电子教学来说，如果不做实验相当于没学过相关课程，实验教学在整个的教学安排中占有很重要的地位。在长久以来形成的实验教学模式中，实验课程的内容设置一般都是根据理论结合较为密切内容开设实验，通常实验内容比较单一，学生选择性不大。从时间安排上来说，实验室的开放时间不够多，实验室只是在规定的时间允许学生进行实验，其他时间学生是无法进入实验室学习的。在实验课过程中学生按照实验指南上的实验步骤按部就班地完成实验，在整个实验过程中实际有效的参与过程不多，仅有部分学生能理解实验的设计思路和实验方案，大部分学生只是被动的接受与机械接受。2007年以后，随着学校对实验室建设力度的加强，我们尝试了开放实验室制度，开放式实验教学是一种现代化教学方式，实验室不仅在常规实验课时间开放，在其他时间也可允许学生来进行实验，做到在时间和空间上立体开放。开放实验室制度真正做到将实验时间交给学生，将实验内容的制定权交给学生，让学生根据老师的总体安排来自行设计实验内容，将实验课由“叫我做”为“我要做”，学生在学习过程中成为主人。

在实验室开放的时间里学生会有更多的时间完成实验，传统实验课一般由教师整齐划一的以固定人数、实验时间来上课。一般实验时间规定为2小时，学生要花时间熟悉实验设备，到了下课时间不论学生实验完成情况如何、实验效果怎么样，都必须退出实验室，课后学生基本没有机会再补充消化未完成实验内容。对于非电子类专业同学来说，知识学习本就较为困难，对于动手能力较差的同学来说实验课上完还是糊里糊涂，有的只大概知道点内容，有的知其然而不知其所以然。按照这样的教学方式，教学效果不是很理想，导致有的同学对实验产生畏难情绪，不利于学生对电工电子实验产生兴趣，难以对学生的创新能力产生积极影响，打消其研究探索的精神。实行开放实验室教学后，实验内容、实验时间都有较大弹性，学生可以充分利用课余时间学习电工电子相关的实验技术。电子设备调试很多较为复杂，学生刚开始对仪器不熟悉，课堂时间不够，可以利用课后时间来补充上课没有及时消化完成的内容。对部分实验能力不强的学生，可以多花些时间来安排实验。在实验的安排上，学生可以自行预约实验时间，根据自己的时间安排灵活选择时间，增加了设备的有效利用率，也解决了学校增加招生人数后产生的设备台套数不足的问题。

经过几年的实践证明，开放实验室使教学过程变得更为生动，主动的实验学习过程产生的学习效果大大超过传统的机械式教学方法。开放实验室促进了学生综合素质的发展，实验室成为学生学习电工电子知识的“主战场”，激发了学生将本专业的内容与电工电子技术相结合的新发明、新设计，虽然多数的设计还较为初级，但是这必将为学生以后的工作打下重要基础，对于学生来说这样的学习方式是非常适合的。

四、非电类电工电子教学手段改革

（一）理论课教学手段改革

对非电类专业学生来说电工与电子技术是学习工科课程中较为重要的一门课程，其影响广泛，几乎所有的专业都会与电工电子电路应用打交道。电工电子课程中一些内容比较抽象，不容易理解，教师在课堂上用“黑板”很难讲解清楚这些内容。针对这个弊端，在教学过程中，我们尽量采用多媒体教学的方法，将实际器件的性能结构完全展示给学生，使原本抽象的或难以进行教具操作的内容能简单直观地展现给学生，使教学过程由难转易。利用多媒体教学可以节约课堂时间，这样我们就把压缩掉的课时又重新“抢”了回来。

利用越来越普及的计算机将EDA技术渗透到理论课教学进程中，利用MATLAB、Multisim 等，把电工电子技术的理论分析与电路运行过程用计算机展示给学生，这样的教学手段是我们理论教学手段改革比较成功的尝试，在教学过程中得到学生好评，学生愿意学了，教师愿意教了。

（二）实验教学手段的改革

做为工科必修的电工电子课程，其中的实验教学是理论教学不可或缺的有益补充，它与理论课教学相辅相成，缺一不可。

采用开放实验室与传统实验课程教学方式相结合，调动学生的学习主体性，摆脱被动学习的状态，增强实验的实际操作性、综合性和工程实践性，使学生的实际动手能力得到充分加强。

为了配合开放实验制度的实施，实验室的计算机都安装了多种仿真软件，学生的实验器件都放在每个人的器件盒内，省去了每次发放实验器件的时间，每个人都对自己的实验器件负责，器件盒中包含了大部分实验中可能使用到的元器件及面包板，这套实验元器件盒一直伴随到整个实验周期结束。为了方便学生实验，我们把实验目的和教学内容要求、实验室设备的使用方法、故障检测及处理等内容做成教学软件放到网上，便于学生预习和查阅。在实验中把计算机辅助设计和实际电路调试结合起来，培养了学生工科思维，提升了创新能力，提高了学生的综合素质。

（三）考试改革

考试改革是近年来较为热门的研究内容，到底考试该如何考才能真正考出水平是当下大家考虑的主要问题。我们集思广益，根据每个课程的特点，除了采取常用的传统考试方法以外，我们还尝试了多种考试方法，如开卷考试、一张纸开卷、写小论文、实际操作以及笔试加操作等考核方式，还引入计算机仿真方式，利用计算机仿真软件出一些设计型考题，通过这些考试方法的改革有效减少了学生考前突击的学习模式，避免学生了死记硬背的学习习惯。