“电工学”课程多层次教学改革研究与探索

刘 波， 吴显金， 胡燕瑜

(中南大学 信息科学与工程学院， 湖南 长沙 410083)

“电工学”课程多层次教学改革研究与探索

刘 波， 吴显金， 胡燕瑜

(中南大学 信息科学与工程学院， 湖南 长沙 410083)

本文针对“电工学”课程教学中存在的主要问题，从理论教学、实践教学及互联网辅助教学等方面开展多层次教学改革的研究与探索，将理论知识传授、实践技能训练、创新思维培养三者有机结合起来，研究三位一体的立体化教学改革模式。教学实践证明这些改革和探索达到了较好的教学效果。

电工学；课堂教学；实践教学

0 引言

“电工学”是集电学、工学、电子和其它学科理论和技术于一体，覆盖面广、实践性很强的非电专业技术基础课。大部分高校均开设了该门课程，我校的大部分非电专业也都要学习该课程。

对于非电类专业的学生而言, 除了掌握电工学有关基础知识以外, 对各种电子设备和仪器具有较高实际操作能力则更为重要。

作为本科教学第一线的教师，经过近几年的教学实践，发现该门课程的教学中存在着一些问题：

(1)课堂气氛沉闷。目前的教学模式是任课教师在课堂上单向传授知识，学生疲于跟随教师的讲课进度，没有任何独立思考的空间。

(2)课程内容多，学时少，教学模式和手段单一。教学过程中偏重理论知识的传授和灌输，很少与实际应用相结合。学生在学习过程中不知道所学知识能解决什么实际问题，造成理论和实践相脱节。教学过程中学生容易觉得所学知识理论性强、学习内容枯燥无味，导致学习兴趣不高。

(3)作业抄袭现象严重。

(4)实验课程的实验器材和设备相对简单和单一，实验内容贫乏。学生在实验操作中只需要刻板地按照实验步骤进行, 就能得出相应的数据。学生缺乏在实际操作中的独立思考能力和真正的动手解决问题能力的培训，这使得实验部分在教学中没有起到相应的作用。

从当前该课程的现状可以看出，现有的课程教学模式存在种种弊端。我们认为，该课程的教学应该变单一的传授模式为多层化的教学方式，将理论知识传授、实践技能训练、创新思维培养三者有机结合起来。在教学活动的组织和参与中，激发学生的学习主动性和热情，培养学生的创造性，提高学生综合素质，锻炼学生实际动手能力。因此，“电工学”课程的教学改革势在必行。

1 对“电工学”课程教学改革的尝试

针对目前课程教学出现的问题，从理论教学、实践教学、互联网辅助教学三个方面来开展“电工学”课程的教学改革。

1.1 理论教学

1)仿真软件引入课堂学习

美国国家仪器NI公司推出的最新版本Multisim是一款功能强大且具有创新内涵的虚拟仿真软件，可用来克服在传统“电工学”教学上遇到的很多障碍和问题[1,2]。在“电工学”的课堂理论教学中，加入Multisim软件仿真，并结合它的最新特性，会发挥事半功倍的效果。例如：讲解例题时，当场用仿真软件画出电路图，从仿真图的仿真电流表和电压表上可以直接读数，然后再通过公式进行分析。这使得本来抽象的过程变得形象直接，同时增进了师生之间的互动性。学生对所学内容更易理解，印象深刻，学生的学习兴趣得到了提高。

2)以实践为驱动的研究性教学

在课堂教学之前，以课程导学的方式将教学内容提前布置下来，枯燥的理论往往不容易引起大部分学生的兴趣。要占用学生的课余时间，必须有足够吸引力。因此，如果以当前最新的科技成果为引例，就能吸引大部分学生的眼球[3]。之后，在课堂上的学习过程中，可以用一些实际的例子来引入概念，通过分析该实例，得出讲授内容，最后再通过讲授内容对实例求解。例如讲解安全用电的知识时，可以将人体建立一个模型，然后引导学生根据所学的电路知识对通过人体的电流进行求解，然后给出通过人体安全电流的范围，从而引导学生得出安全电压值。这样一个探索求解的过程，能使学生增加学习兴趣，也能将所学知识学以致用，与单独抛给学生一个安全电压的结果相比，学习效果要好很多。同时，为了使学生更直观的对电路和电子元件有所认识，还可以制作实物的教辅电路，带到课堂上向学生展示实物。

在每节课堂结束前，给学生提出两个课后思考题。同时加入拓展延伸环节，拓展延伸环节以当今最新最前沿的科技为重点，通过提问的方式布置给学生，让他们课后通过查阅文献资料找到答案，从而引导学生预习下一个部分的内容。例如在讲到电源的内容时，可以针对当今的无线充电和手机快速充电科技前沿，指导学生课下查阅资料思考，在下一次课堂上讨论交流。教师要把局限于课堂的时间与空间扩大到课堂之外，引导学生到图书馆、实验室，到社会生活中去探究，还给学生更多读书、动脑、动手、实践、探究的机会。学生通过查阅资料和网上搜索，了解本课程与学生所学专业的联系及应用，通过交流共享，提高他们搜集信息的能力，开阔眼界，了解当代新技术发展趋势[4]。

3)师生交互主讲

教师可将教学内容划为两大块，其中教学内容中的重点、难点和理论性较强的部分由教师来亲自讲授；而对于教学内容中一些基础理论及其应用，特别是可以结合与生活、生产密切相关的部分内容由学生上讲台主讲。

在教师主讲部分，教师应当由主讲的角色转变为引导的角色。教学环节中定理和结论的得出，不再由教师直接给出，而是引导学生通过推导和分析得出。由学生自主推导出结论的过程，能调动他们的主观能动性和积极性，也加深他们对知识的理解。同时增加与学生的互动，在讲课中设计一些提问和互动环节，让学生回答问题，在一问一答之间，不仅能活跃课堂气氛，同时还能增加学生对课堂的关注度。

在第一堂课，教师将学生分组，之后按照分组对学生安排教学任务。教师在之后的教学过程中合理安排教学进度，对于由学生主讲的内容要提前一周布置。每个内容同时布置两个小组来完成。学生需要在理解和掌握教师在课堂上传授的书本知识的基础上，在一周内，通过查阅相关参考文献，以及搜集网络信息，小组组员通过多次分析、归纳、总结、研讨和修改，集体完成主讲课件的制作。在下一堂课由第一个选定的小组集体登台讲授，第二个小组针对第一小组的不足进行补充。台下其他小组的同学和教师针对所讲述内容提出疑问，由主讲小组成员解答。最后由教师进行点评和总结。在学生主讲这一环节中，由学生自主能动地学习知识，可以培养学生的自主学习能力，加深了学生对新学知识的理解、消化和吸收[5-7]。

目前，我校“电工学”课程的课堂教学课时是52学时，完全由学生主讲的课时设计为12学时，其中包括直流、交流、电机控制、模电、数电五个模块的基础知识和拓展延伸讨论环节。通过师生交互主讲，将教学内容按难易程度和理论性和实践性进行合理分配，可以充分发挥教师与学生的双主导作用。团队合作可以增加学生之间的交流互动与配合。

1.2 实践教学

1)开放式实验课堂

实验是工科学习中一个不可或缺的环节[8-9]。很多理论知识只是书本上的，只有在实验室中通过验证之后，它才更便于消化。目前实验存在的最大问题是实验模式单一，即实验内容事先已固定好，学生只要按照实验步骤一步步往下做即可完成实验。既没有锻炼学生的动手能力，也不利于培养学生的创新性思维。

为了改进实验教学，我们提出开放式实验模式的想法。首先，对实验内容实现开放式。也就是对于一个实验内容，指导教师只给出最基本的要求，也就是给出已知条件和要得出的结果。而对于详细的实验方案和实验内容，不做任何说明，学生可以发挥自己的想象，开放式地动手解决。对于自己采取的方案，学生要能够给予合理的说明。

其次，在实验过程中实现开放式。在实验课堂中，指导教师只充当仪器用法的讲解者和仪器故障的排除者，实验步骤和方法由学生自己摸索，实验过程出现错误也由学生自己排查。在实验过程中出现错误是经常的，如何找出错误，确定是实验方案问题还是仪器故障，以及确定是哪个仪器发生的故障，这个过程对学生动手能力的培养非常有用。给学生足够的空间和时间，培养和锻炼他们的动手和实践能力。

开放式实验的推行，要求学生做实验之前要先预习，做到心中有底；实验开始后，不能急于动手，而是先设计实验方案，做到胸中有数；动手操作之前，先要熟悉每个实验仪器的使用方法，做到手下有准。从开放式实验实际推行的一个学期来看，起先学生因为普遍缺乏经验，耗费的时间较长，在规定的时间内独立完成实验的学生在70%左右。随着时间推移，开放式实验的效果就很好体现出来了，90%以上的学生都能顺利完成实验，学生也普遍反映这种实验效果比传统实验给他们的收获更多。

2)科技竞赛和创新活动的引入

为了加强实践环节，使学生能充分理解课本所学知识和实际应用之间的关系，学校每年举办大学生电子设计竞赛和科技创新活动。创立专用的创新实验室，实验室里有一些专用的仪器设备，也有专职的实验员来指导，实验室全天面向全体学生开放。学生可以利用自己的课余时间，来实验室动手设计自己的电子作品，也可以和别的同学进行交流改进。在创新实验室，很多跨年级、跨专业的学生互相交流，最后组成团队参加全省以及全国的电子设计竞赛，取得了非常不错的成绩。开展这些课外活动有效地拓展了大学生学习的空间、时间和模式，大大提高了学生工程实践能力、创新创业能力和就业竞争力。

1.3 互联网辅助教学

“电工学”作为一门工科的专业基础课，面临着课内学时不断被压缩的问题。如何利用有限的课时，让学生获取足够的知识也是这门课程改革所要探讨的问题。一个有效的办法是充分利用学生的课余时间，利用互联网来辅助教学。

1)建设课程教学网络平台

针对“电工学”这门课程，我校建设了专门的课程教学网络平台。目前该课程教学网络平台上的资源包括课程简介、教学大纲、教学日历、教学课件、课程教材、分章习题、模拟试卷及答案等等，为学生学习提供方便。学生如果在课堂上没有及时理解教师所讲的内容，课后可以通过登录课程教学网络平台，进行再次温习。作为课堂教学的延伸，课程教学网络平台能起到辅助教学和拓展知识的作用，激发学生的学习兴趣。

2)搭建仿真实验平台

我校针对所有开设的课程实验建设了仿真实验平台。仿真实验平台将实验室需要用到的仪器设备都做仿真处理，实验过程和接线方式用鼠标操作。学生可以在这个平台上将要做的任何一个实验用虚拟仪器来实现。这个平台有两个用处：一是可以让学生提前预习实验。在做任何一个实验之前，学生可以通过这个实验仿真平台在宿舍的电脑上预先操作一次。当真正进入实验室时，能做到心中有底。二是对于一些爱动手操作的学生，给他们提供一个动手的平台。对于那些不满足于几个学时实验的学生，仿真平台可以满足他们更多的动手需求。从实验验证中发现规律，找出问题，培养自己的动手能力。

3)微信引入课程交流

目前，每个学生手里都有一台智能手机，而微信是目前年轻人最常使用的交流软件。以微信为载体，在微信客户端建立一个以课程名命名的公众号，在这个公众号上定期发布一些与课程相关的知识。同时还可以在每次课程开始前，提前发布课前导学，让学生提前预习。另外，微信公众号上还可以发布一些思考题，学生可以通过微信客户端直接进行交流探讨。此外，在微信公众号上还可以建立一个习题库，包含客观题和综合分析计算题，其中客观题可以直接在微信上提交并查看结果，综合分析计算题则需将结果以纸质稿的形式交于教师批阅。每次布置习题由学生点击微信习题库，随机生成题号来完成。每个学生抽到的题目不尽相同，从而可以避免互相抄袭的现象。

微信公众号还可以成为在线答疑系统，学生也可以在微信客户端及时就自己在学习中遇到的问题来咨询教师，教师也可以通过该平台及时解答。

2 结语

本文介绍了我校“电工学”课程开展理论教学、实践教学和互联网辅助教学三位一体的立体化教学模式改革，其中包括：将仿真软件引入课堂学习，以实践为驱动的研究性教学，师生交互主讲，注重动手能力培养的开放式实验课堂，普及科技创新和科技竞赛、建设课程教学网络平台，搭建仿真实验平台，微信引入课程交流等。

经过在我校多个班级的教学实践证明：经过课程改革后，学生学习兴趣增加，课堂气氛活跃，作业情况和考试成绩也有明显改善，同时学生的实践动手能力和工程应用能力也有很大的提升。

[1] 廖辉. 仿真软件在电工学中辅助教学探讨[J]. 北京：实验技术与管理. 2014,4(31)：102-105.

[2] 孙向文,孙立功. Multisim在“电工学”课堂教学中的应用研究[J]. 北京：中国电力教育. 2014，11:73-76.

[3] 陆宁. 以培养卓越工程师为目标的“电工学”教学改革研究[J]. 北京：中国电力教育，2013，14:65-66.

[4] 周素茵，曾松伟，章云. 电工电子实践教学模式改革与实践[J]. 南京：电气电子教学学报，2014,1(36):103-104.

[5] 张其亮，王爱春．基于“翻转课堂”的新型混合教学模式研究[J]．北京：现代教育技术，2014(4)：27-32.

[6] 宋其江, 吴鹏, 尹力. 电工学基于“混合式”教学模式的研究与探索[J]. 南宁：高教论坛，2016,3:48-50.

[7] 孙晖，张伯尧. “电工电子学”课程课堂教学方法探讨[J]. 南京：电气电子教学学报，2015,1(37)：65-67.

[8] 侯燕,张伟民. 以实验为主的“电工学”教学模式探索[J]. 北京：中国电力教育. 2013，11:49-55.

[9] 余萍. 以仿真实验为中心开展《电工学》教学[J]. 北京：电子世界，2015, 23:178-179。

Research and Exploration on the Teaching Reform of Electrotechnics Course

LIU Bo, WU Xian-jin, HU Yan-yu

(CollegeofInformationScienceandEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)

Aimed at the main problems existing in the teaching of Electrotechnics course, this paper carries out the research and exploration of multi level teaching reform from the aspects of theory teaching, practice teaching and Internet assisted teaching. Theoretical knowledge, practical skills training and innovative thinking training are combined in this paper. The three-dimensional teaching reform mode is studied. Teaching practice has proved that the reform and exploration has achieved a good teaching effect.

electrotechnics, classroom teaching, practice teaching

2016-07-12;

2017-09- 21

中南大学开放式精品示范课程(项目编号：16005003)，中南大学校级教改项目(项目编号：160010013)。

刘 波(1978-)女，博士，讲师，主要从事电工基础理论教学和科研工作，E-mail:cocoaliu@csu.edu.cn

G642

A

1008-0686(2017)03-0087-04