分層互聯—同心互聯、項目驅動的“三電”基礎課程體系建設

韓素敏?艾永樂

摘要：為了切實提高工科院校學生的工程素質，在深入分析研究的基礎上提出了面向工程的“三電”基礎課程體系的構建原則，并堅持此原則構建了分層互聯—同心互聯、項目驅動的“三電”基礎課程體系。該課程體系有顯著的工程特色——系統化和項目驅動。

關鍵詞：課程體系；項目驅動；模塊化；系統化

作者簡介：韓素敏（1979-），女，河南宜陽人，河南理工大學電氣工程與自動化學院，副教授；艾永樂（1963-），男，河南輝縣人，河南理工大學電氣工程與自動化學院，教授。（河南 焦作 454000）

基金項目：本文系河南理工大學教育教學改革重點資助項目（項目編號：2009JG037）；河南省教育科學“十二五”規劃2011年度課題（課題編號：[2011]-JKGHAD-0292）；河南理工大學“三電”基礎課程國家級教學團隊，教育部、財政部（批準號：教高函[2009]18號）；河南理工大學“三電”基礎課程河南省高等學校教學團隊，河南省教育廳（批準號：教高[2009]483號）；河南理工大學教育教學改革項目（項目編號：2012JG024）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0052-03

河南理工大學“三電”基礎課程國家級教學團隊于2009年6月獲教育部立項建設，團隊始終堅持以“面向工程、夯實基礎、注重實踐、不斷創新”為人才培養目標，把教學體系的改革和優化作為一項重要內容進行長期持續研究?！半娐防碚摗薄ⅰ半娮蛹夹g”和“電機學”（簡稱“三電”）是電類專業的技術基礎課，是銜接基礎課和專業課的橋梁，是培養學生基本工程素質與創新能力的關鍵性課程。該課程作為工程教育重要環節的“三電”課程，面臨著“大工程教育”理念的沖擊，尤其是于2010年6月教育部啟動的“卓越工程師培養計劃”更加強調了學生的工程能力和創新能力。但由于傳統教學理念和我國國情的原因，目前的“三電”課程體系只重理論推導，不重實際應用；只重課堂教學，不重實驗和動手；只重考試成績，不重知識應用；只重本課程知識；不重知識的系統銜接；只重經典知識，不重前沿發展。因此，改革和優化目前的“三電”基礎課程體系，使其更好地融入工程背景，使課程之間有機融合、理論與實踐環節融會貫通、“三電”課程與后續課程有效銜接勢在必行且迫在眉睫。[1，2，4]

一、面向工程的“三電”基礎課程體系構建的基本原則

“三電”課程除包含“電路理論”、“電子技術”、“電機學”，還延伸至“電子系統仿真”、“CAD、EDA技術與實踐”等輔助課程。體系內的課程在理論上是相互聯系、相輔相成的，因此本課題根據課程的基本內涵和各知識點的前后聯系，在模塊化的基礎上將教學內容優化，從高等教育課程體系的內涵出發，運用系統科學的理論和方法，對組成“三電”課程體系的各個要素進行整體設計，形成了結構和功能最優化的新型課程體系?！叭姟闭n程體系設置遵循以下原則和主旨。[1]

1.以學生為主體、教師為主導

建構主義學習理論認為，學生是學習的主體，教學應以學生而不是教師或教材為中心，學生的角色定位從傳統意義上“知識的被動接受者”轉變為知識、能力的主動建構者?！叭姟被A課程教學團隊認識到學生學習的主要動機及動力來自于就業前景和社會的認同感，因此在課程設置上非常重視幫助學生創設學習情境、構筑工程背景，挖掘、激發主動參與的積極性和內在驅動力，重視學生積極探索的過程、團隊合作的意識、完成項目和建構知識的成就感。教師的作用從傳統上的絕對中心地位轉變到主導地位，即根據教學目標和教學計劃主要引導教學向特定方面發展，從而創設情境、設置懸念、提出問題，引導學生通過必要的探索、學習、合作、解決問題等環節來建構知識。

2.以一種精神、一種意識為主線

一種精神即工程精神，一種意識即創新意識。這與工科院校的定位——培養具有工程精神和創新意識的高級工程人才相一致。工程精神是以工程實踐為基礎的知、情、意的統一，是工程文化的靈魂，其核心是實踐精神。工程是改造自然、創造新的人工自然物的實踐活動，創新是其另一個重要精神。工程精神的培育首先要通過學校教育這個途徑，尤其是高等工科院校更是培育工程精神的搖籃。工科院校必須根據不同的工程專業特點，凝練出相應的工程精神，并把工程精神的教育貫穿于工學教育的全過程。所以教師在課程體系建設中應堅持以一種精神、一種意識為主線，通過在教學內容上設置工程背景，開發工程項目來建構學習理論知識，合理設置理論和實踐環節，采用與企業合作等方式優化課程體系。[2]

3.以項目為基本的教學要素

項目教學法最顯著的特點是“以項目為主線、學生為主體、教師為主導”，改變了以往“教師講，學生聽”被動的教學模式，創造了學生主動參與、自主協作、探索創新的新型教學模式。教師把整個學習過程分解為一個個具體的工程或事件，設計出一個個項目教學方案，按執行過程設計教學思路，這不僅使學生主動建構理論知識，掌握操作技能，更重要的是能夠培養學生應用方法的能力、接納新知識的學習能力以及與人協作和進行項目動作的社會能力等。教師在課程體系建設中如何貫徹工程精神和創新意識，設置、開發合適的項目是關鍵環節。項目可以來源于實際工程項目、教師的科研課題，也可來源于日常生活、或將現有實驗再設計、將電子競賽的題目合理分解和編排，在課程體系優化中要堅持項目貫穿、工程覆蓋的思想來設置內容，這有利于提升學生的工程技術能力。[3，4]

二、分層互聯—同心互聯，項目驅動的“三電”基礎課程體系的特色

該課程體系服務于電氣與電子信息類專業人才的學科基礎和工程基礎教育，以培養學生系統化學習和工程實踐能力為基本目標，充分體現課程之間的聯系，強化基礎理論與后續專業、前沿科技的銜接，并且積極探索綜合的實踐性環節，將相應內容更加有效地融合。

1.分層次、模塊化、多角度課程內容設置

教學內容上分為三個層次，即電路理論、電子技術、電機學。每一層次即每一課程應根據內容和前后關聯情況劃分為若干模塊，模塊之間、層次之間、多個角度互相聯系。如圖1所示，以電路課程模塊化內容設置為例簡述。電路理論內容體系根據電路類型、分析方法、內容層次遞進可分為四個模塊：直流電路、交流電路、線性電路暫態分析和二端口網絡。直流電路作第一個模塊起到承前啟后的作用，其分析方法是整個線性電路分析的基礎。交流電路的分析思路為相量法，基礎仍是直流電路中的一般分析法，此外互感、三相電路、非正弦周期電流電路也可歸入交流電路模塊。前兩模塊均屬于線性電路的穩態分析，仍然進一步應用直流電路的分析方法，暫態分析是電路理論的另一研究內容，可采用時域分析法和復頻域分析法，而復頻域分析法還可以轉化為相量分析法，或者說相量法是它的一個特例。二端口網絡和非線性電阻模塊描述了簡單電路和復雜電路的關系，復雜電路采用系統化方法建立矩陣形式的方程，本模塊內容起承前啟后的作用。直流電路的分析方法是“模擬電子”、“電機學”和后續課程的基礎，交流電路的分析是必要工具，暫態分析過程除了可以產生波形外必須考慮可能帶來的后果。可見將內容分層次模塊化可以使彼此的聯系更加清晰緊密，其出處和應用更為明確，對加強學生的系統化學習和多角度應用將大有裨益。

2.小項目遍布、大項目首尾的項目驅動式

教師在課程教學中設置合適的項目，可選取來自現實工程項目或現實項目的案例，創造真實或接近真實的工程環境，每個項目中往往包含了工程實際的典型問題，一般要求學生以小組為單位分工和合作，綜合運用已有的理論知識，并考慮約束條件來解決問題。因此對學生的自主、創新精神、實踐應用、團隊合作、主動學習等多方面的能力和素質都有所提高。在課程教學開始時布置大項目，使其能夠涵蓋課程大部分重要理論。大項目要難易適中、兼具趣味性和挑戰性，能夠激起學生的學習興趣、設計興趣，并且使學生在完成項目過程中緊密聯系課程內容，此即小項目遍布、大項目首尾。

3.分層互聯—同心互聯的課程體系

首先，課程體系體現分層互聯，每一層次即每一課程應根據內容和前后關聯情況劃分為若干模塊，模塊之間多個角度互相聯系，形成了分層次、模塊化、多角度的教學內容，內容注重層次之間的聯系、課程之間的聯系、“三電”與后續課程的聯系。其次，課程體系體現同心互聯，以項目為中心，以分析實際問題為動力，注重理論與實際電路的聯系，理論與工程項目的聯系，并且通過課內實驗、課外實驗、項目、課程設計、電子競賽相互串接、有機融合、多方位互動，即實現了圍繞工程項目的同心互聯的課程體系。

4.課內、課外實驗互補，課程設計、電子競賽相得益彰

教師在課程教學過程中設置基礎類實驗，包括儀器儀表使用、元器件識別、安全用電知識、基本驗證類實驗、基本測試類實驗，同時穿插設置創新類實驗，包括以設計的思路進行基礎實驗、設計創新實驗、仿真實驗、實物制作與焊接類實驗。在“三電”課程結束之后設置涵蓋主要內容的課程設計，包括方案確定、仿真模擬、實物焊接、調試分析等過程。鼓勵學生積極參加大學生科研訓練計劃和各級各類電子競賽，即課內課外實驗互補，課程設計、電子競賽相得益彰的課程體系。

三、結論

分層互聯—同心互聯、項目驅動的“三電”基礎課程體系服務于電氣與電子信息類專業人才的學科基礎和工程基礎教育，以培養學生系統化學習和工程實踐能力為基本目標，充分體現課程之間的聯系，基礎理論與后續專業、前沿科技的銜接，并且圍繞項目教學和項目設計將相應內容更加有效地融合。然而特色鮮明、優點突出的課程體系是否能真正改善教學效果、提高工程技術人才的培養質量，至少還需加強以下幾個環節：完善的、公平的、動態的考核機制和質量監控體系；教師工程能力的提高問題和企業深入融合的問題；優質便捷的網絡教學資源共享的問題。

參考文獻：

[1]陳新民.應用型本科的課程改革：培養目標、課程體系與教學方法[J].中國大學教學，2011，（7）：27-30.

[2]徐長山，梁權，趙艷斌.工程精神論綱[J].自然辯證法研究，

2010，26（9）：35-39.

[3]李勝強，雷環，等.以項目為基礎的教學方法對提高大學生工程實踐自我效能的影響研究[J].高等工程教育研究，2011，（3）：21-27.

[4]周德儉，李創第，劉昭明.地方院校面向應用本科人才培養的實踐教學體系構建與實踐[J].黑龍江高教研究，2011，（3）：165-167.

（責任編輯：宋秀麗）