比较中美教学特点 探索电气工程类课程教学改革方法

姜文颖 王 愈

南京航空航天大学自动化学院 江苏南京 211106

随着我国可再生能源发电、智能电网和电动汽车等先进技术的不断发展，需要培养出大批具有创新意识的电气工程专业的人才。美国大学的工科教育因其带动了美国科技的高速发展而受到世界各国的推崇，研究中美电气工程类课程教学的差别，汲取美国大学教育中的精髓，将为我国高等学校电气工程专业创新型人才的培养提供借鉴[1,2]。

笔者曾在美国威斯康星大学麦迪逊分校(UWMadison)电气与计算机工程系攻读硕士、博士学位。六年留学期间曾担任电机实验和电子线路两门本科生课程的助教。现任教于南京航空航天大学(以下简称“南航”)电气工程系。因此，本文以UW-Madison电气工程专业作为美国方面的代表，以南航电气工程专业作为我国方面的代表，开展中美电气工程类本科课程教学的比较研究。

1 课程教学比较

1.1 教材与教辅

UW-Madison电气工程专业本科生课程在开课时通常会发给每名学生一份教学大纲，里面有关教材的一栏通常会出现两种情况：一种是指定一本教科书，另一种是同时推荐几本教科书，而具体授课内容以教师的课堂讲义为准。就第一种情况而言，指定的这一本教科书通常里面有大量的描述性的语言，配以许多直观清晰的解释性的图表，非常易于理解，有助于学生的课前预习和课后复习。就第二种情况而言，授课的教师一般具有丰富的教学经验。在汲取多本教材的长处的基础上，根据自身在教学科研工作中的积累以及多年来授课学生的反馈情况，总结出具有自己独特风格的教案。南航与国内大多数院校类似，一般每门课程都会指定一本教科书。国内教科书的特点是基本理论阐述的比重较重、体系严密、例题和习题的难度较大。这给学生的自学带来了一定的困难，同时对教师的课堂讲授提出了较高要求，即如何将艰涩难懂的知识点转化成学生能够理解的形式是值得思考的问题。

1.2 教学内容

美国教师在讲解各知识点时十分注重联系实际应用，将抽象的知识点形象化地表现出来。例如在UWMadison电力系统课程中讲授电力系统的概念时，教师要求学生在一个模拟实际电力市场的网站上进行交易，并于一周后汇报各自盈利或亏损的情况。又如在电力电子课堂讲解电感元件的选取时，教师要求学生根据一定的指标自主设计一个电感，要求算出电感的各项参数、确定导线的型号和铁芯的具体尺寸，以及根据产品性能和价格选择适合的生产厂家。课堂上讨论这类问题的趣味性很强，易启发学生自己去思考、分析和解决问题。由于电气工程专业的本科课程涉及许多抽象概念和数学知识，在国内的课程教学中，往往过于注重公式的推导和证明。这虽然奠定了学生扎实的理论基础，但很难引起学生的学习兴趣，激发创造性的思维[3]。

1.3 课堂教学方法

在UW-Madison几乎每门课程都有自己的网页，教师将课程的教学大纲、补充资料、布置的作业等发布在网页上，便于学生获得全面的课程信息。同时学生还可以通过这个网络平台提交作业，以网络留言的方式与教师或助教进行交流。在课堂上，教师通常根据课程不同阶段具体的教学内容选择适合的教学手段，如实物投影仪、电子课件、板书等。在讲解例题时，有关数学方面的计算过程通常借助MatLab，MathCAD或Mathmatica等软件工具实现。这大大降低了课程的难度，同时为学生学习如何使用这类功能强大的工程计算软件做出了示范。美国的课程教学除了重视课堂上的知识讲授，还十分关注课后学生对所学知识的理解和巩固。一般每门课程都至少配备一名研究生助教，每周给学生上一节习题课。教师和助教每周还分别要抽出一定量的时间专门用来解答课程班学生遇到的问题。现在国内大学在多媒体教学的硬件配备上并不落后于美国，但是部分教师过分依赖于使用电子课件，在课堂上扮演了“放映员”的角色，从而忽视了与学生的互动，使得课堂气氛严肃[4]。给本科生课程配备研究生助教这一做法在国内大学中并不普遍，教师平时的工作繁忙，往往只能利用课间和课后的短暂时间给学生答疑，不能满足学生的需要。

1.4 课程考核

在美国的电气工程专业本科生课程中，教师对学生知识掌握情况的考核方式多种多样，主要包括出勤率、课后作业、随堂考试、期中考试、期末考试、设计大作业(工程项目)、论文等。一般期末考试成绩在课程总成绩中所占的比重并不大(30%左右)，考核的重点一般为平时的作业和随堂、期中考试以及对所学知识的理解应用方面(设计大作业、论文)等。国内的考核方式比较单一，普遍的是平时成绩和期末考试成绩分别占课程总成绩的30%和70%左右。这种考核方式存在诸多弊端，学生即使平时不认真学习，只在考试前夕突击复习，往往也能通过考试，但这有悖于课程考核的初衷。

2 课程教学改革方法

2.1 教材选取灵活化

近年来，有很多国内出版社通过影印或引进等方式出版了电气工程方面的专业书籍，有很大的选择余地，这也为国内电气工程专业课程教材及教辅的灵活选择创造了条件。因此，参照UW-Madison电气工程专业本科生课程教材的选择方法，在国内进行电气工程专业课程教学也可以灵活选择不同教材和教辅的形式，让不同类型的学生有更大的余地选择适合自己的教学材料，从而达到更好的学习效果。

2.2 教学内容趣味化

近年来，国内各大高校逐渐开展的工程教育专业认证工作也强调了电气工程教学中的工程教育，这与美国UW-Madison的教学方法的理念是一致的，也要求电气工程专业课程的教学增加工程特色及趣味性。教师可以在课程中各个环节更多地融入有趣的展示实验以及工程方面的设计，从而把抽象的工程、数学知识有机转化成有趣而生动的工程展示，使得课程内容更加丰富有吸引力，对学生的理解能力、兴趣的培养都有益处。

2.3 课堂教学人性化

极具特色的中式传统课堂教学一直以来占据绝大多数中国高校课堂，与美国课堂截然相反，参考美国UW-Madison课堂教学的方法，教师可以融入更多现代化的教学手段，丰富课堂教学形式，而更重要的是重视学生的学习效果、学习心态，并注重学生学习的反馈，打造更加人性化、更加积极的学习环境，激发学生学习的主动性和积极性，从而提高教学质量，实现更好的教学效果。

2.4 课程考核多样化

参照美国UW-Madison的电气工程专业课程，中国高校可以采用多样化的课程考核方法，例如利用贯穿整个课程学时的课程工程设计，把对课程的考核以及对学生的考查从最终结课时间转移到课程的整个过程。这样也促使学生把精力和时间均匀地分配到整个学期的学习中，实现对课程内容更好地学习和理解。

3 结语

通过对中美两国电气工程类本科课程教学中教材选择、教学内容、课堂教学方法以及课程考核等方面的比较，发现了美国大学教育中一些值得学习、借鉴的地方，为学校开展教学改革提供了有益的启示：(1)选择易于学生理解的教材，激发学生课前预习、课后复习的自觉性。例如，可以引进一些国外优秀教材进行翻译。(2)课堂教学内容注重联系实际应用，引起学生的兴趣，以提高学生学习积极性。例如，可以通过观看视频的方式，形象生动地帮助学生了解所学知识在实际生产生活中的应用。(3)根据具体的教学内容，选择合适的教学手段；安排充足的答疑时间，帮助学生对所学知识进行巩固消化。例如，可以实行学生助教制度，提供助教岗位给学有余力的研究生，请他们协助教师的教学工作。(4)采用多种形式的考核方法，综合评估学生课程学习、知识掌握的情况。例如，除考试外，还可以采用做课程设计、文献调研、写项目研究论文等方式进行综合评价。

以上对比主要是针对美国威斯康星大学麦迪逊分校和南京航空航天大学两所院校，并不能全面概括中美电气工程类课程教学的不同之处。尽管如此，通过这个对比分析仍可以发现中美大学课程教学存在的差别，有一定参考价值。而要具体实现电气工程类专业课程的改革，也需要教师课程教学和学生共同的努力。