電工技術(shù)課程教學與實驗改革

孟 櫻 許 鋼 張明艷 周 鵬

安徽工程大學 安徽蕪湖 241000

電工技術(shù)是工科院校非電類專業(yè)學生必修的一門技術(shù)基礎(chǔ)課。通過本課程的學習，學生不僅能獲得必要的電工理論基礎(chǔ)知識，而且對培養(yǎng)工程實踐及創(chuàng)新能力也起到至關(guān)重要的作用。但是，該課程集理論教學和實踐操作為一體，具有知識量大、面廣、理論抽象、實踐性強的特點，特別是強調(diào)理論教學必須與實際操作密切結(jié)合[1]。所以，在教和學的過程中不可避免地出現(xiàn)了一些亟待解決的問題，筆者對此進行了一些研究。

1 教學與實驗中存在的主要問題

1.1 教材內(nèi)容理論性強，缺乏實用性

理論教學與實際操作密切結(jié)合是該課程的特點，而現(xiàn)有教材以理論內(nèi)容為主，強調(diào)理論的嚴密性、系統(tǒng)性，缺乏本學科新理念、新技術(shù)、新成果及應(yīng)用實例的引入，因此，學生視野得不到開闊，很難激發(fā)學習興趣和積極性。例如：在介紹電容器件時，側(cè)重于電流電壓關(guān)系式的推導(dǎo)，而很少涉及實用性強的電容選型、優(yōu)劣判斷，使理論和實際脫節(jié)。所以，應(yīng)刪除教材中較為陳舊的知識，增加應(yīng)用知識的比重，力求使概念清晰、準確。

1.2 教學方法落后，不利于調(diào)動學生的積極性和創(chuàng)造性

目前，該課程教學仍以單一的教授方式為主，即黑板+粉筆，教師講、學生聽。對教師而言，不利于抽象概念的形象化講解；對非電類專業(yè)的學生而言，不能積極參與教學過程，容易產(chǎn)生厭學情緒。雖然有些教師采用多媒體教學，但受課程本身特點及課件制作水平的限制，教學效果提高不明顯。所以，教師應(yīng)根據(jù)教學階段的特點、教材的具體內(nèi)容，有計劃地選用現(xiàn)代化輔助教學手段，以提高教學質(zhì)量。

1.3 考核方式單一，不利于學生綜合素質(zhì)的提高

該課程成績構(gòu)成一般為筆試成績(60%～80%)+平時成績(20%～40%)。顯然，筆試成績所占比例過大，使得學生過分關(guān)注書本理論知識，更有甚者，平時不學考前突擊也能順利通過，弱化了本課程的實踐性，不能反映學生的動手能力和綜合素質(zhì)，影響了學生的學習主動性和積極性，造成知識掌握不牢固。所以，應(yīng)結(jié)合理論和實踐，采用多元化的思路改革考核方式，實現(xiàn)理論和實踐的有機結(jié)合。

1.4 實驗環(huán)節(jié)靈活性差，缺乏自主創(chuàng)新性

電工技術(shù)實驗教學一直依附于理論教學，內(nèi)容以驗證性實驗為主，如驗證疊加定理、戴維寧定理等，這對學生整體分析能力、綜合設(shè)計能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)顯然不足。而實踐教學的目的是實現(xiàn)知識到技能的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學生的應(yīng)用能力。因此，在實踐環(huán)節(jié)應(yīng)增加應(yīng)用性實訓，培養(yǎng)學生的綜合應(yīng)用能力。

2 教學與實驗改革的主要思路

2.1 理論教學改革

(1)精選教學內(nèi)容。通過邀請相關(guān)行業(yè)的技術(shù)人員參與編寫教材，加強教材的實用性；電工技術(shù)課程知識量大、面廣、理論性強，應(yīng)堅持因材施教，對教學內(nèi)容中不同章節(jié)提出不同的目標和要求，將學生創(chuàng)新意識和思維能力的培養(yǎng)滲透到教學的各個環(huán)節(jié)；電工技術(shù)是面向全校非電類專業(yè)開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，為了強調(diào)各專業(yè)的差異性和應(yīng)用需求，應(yīng)在一定通識教育的基礎(chǔ)上，逐步強化專業(yè)特色教育[2]，即通過對專業(yè)應(yīng)用背景的介紹，提出實際問題，引導(dǎo)學生應(yīng)用所學理論，解決實際問題，拓展課程及專業(yè)知識。例如：對車輛專業(yè)授課時，可將汽車發(fā)電、電控及電子點火等子系統(tǒng)中與本課程相關(guān)的內(nèi)容聯(lián)系起來，增強學生主動學習的意愿，為后續(xù)專業(yè)實例分析提供充分的知識基礎(chǔ)保障。

(2)優(yōu)化教學方式。借助現(xiàn)代化教學手段，制作一個兼顧動畫、圖片和視頻效果的多媒體課件，將抽象的教學內(nèi)容形象、直觀、生動地展現(xiàn)出來，實現(xiàn)形象化教學[3]。如分析一階電路的暫態(tài)過程時，由于過渡過程短至微秒或毫秒量級，無法用肉眼觀察結(jié)果，但利用仿真軟件可直觀地看到變化過程。我們對圖1電容電壓和電流進行仿真，結(jié)果如圖2所示。

圖1 一階RC電路

圖2上半部分電容電壓是一個緩慢充電的過程，開關(guān)閉合后經(jīng)過0.003～0.005 s充電結(jié)束；下半部分顯示的是電容電流從閉合開始經(jīng)過相同時間衰減到零的過程。通過輔助教學手段，增強了課程教學的趣味性、實用性，學生的學習變得輕松且容易掌握，激發(fā)了學習興趣，豐富了想象力，提高了教學質(zhì)量和教學效率。當然，這需要教師靈活運用輔助教學手段，有意識地培養(yǎng)學生解決實際問題的能力，如電機反轉(zhuǎn)理論是改變電機電流相序，實際操作時是交換任意的兩根電源進線，讓抽象的理論活起來。

圖2 過渡過程的仿真結(jié)果

(3)改革考核方式。應(yīng)采取多種評價方式相結(jié)合的成績評定方式，即理論考試+技能考試+平時表現(xiàn)，以培養(yǎng)學生的動手能力和理論聯(lián)系實際等綜合能力。理論考試以閉卷為主(最好是教考分離，從試題庫抽題)，或者采用開卷考試、案例分析、調(diào)查報告等形式；技能考試以過程式考核為主，或者采用實驗設(shè)計、課程設(shè)計、實際創(chuàng)作等形式[4]；平時表現(xiàn)要綜合出勤、作業(yè)、課堂表現(xiàn)?？荚嚹Ｊ蕉嘣?，使評價方式科學、全面和合理。

2.2 實踐環(huán)節(jié)的改革

(1)優(yōu)化實驗內(nèi)容。以往的電工技術(shù)課程實驗內(nèi)容以驗證性實驗為主，為了加強學生實驗設(shè)計能力與實驗創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，我們在驗證性實驗基礎(chǔ)上，開展了設(shè)計性實驗和綜合性實驗。設(shè)計性實驗和綜合性實驗時間長，而教學課時有限，為解決這一矛盾，需要延長實驗室的開放時間。在不影響正常實驗教學的情況下，實驗室在每周的固定時間段對學生開放。學生可以根據(jù)自己的情況選擇時間進行設(shè)計性和綜合性實驗，在自由的空間中更好地培養(yǎng)創(chuàng)造精神和實踐能力。此外，充實以前的實驗內(nèi)容，多設(shè)置一些互相獨立的小實驗，讓學生根據(jù)自己的興趣選擇實驗內(nèi)容。同時注重小實驗之間的相互關(guān)聯(lián)，前一個實驗是后一個實驗的基礎(chǔ)，后一個實驗是前一個實驗的提高，全部實驗是一個有機整體，互相關(guān)聯(lián)，缺一不可。這樣不僅提高了學生的學習興趣，而且促使學生認真做好每次實驗，獲得了較好的教學效果。

(2)完善實驗方式。借助虛擬實驗平臺，將仿真實驗與實物實驗相結(jié)合，使抽象變具體。我校實驗室配備了高性能電工技術(shù)實驗操作臺，可以配套完成課本相關(guān)的實驗內(nèi)容，但實驗過程中，學生絕大多數(shù)時間用于連線、按步驟操作、記錄數(shù)據(jù)等。此類實驗方式，不能充分發(fā)揮學生的主動性，實驗效果差。NI ELVIS集成了12種常用的實驗室虛擬儀器(運行NI ELVISmx Instrument Launcher)，而最新的NI ELVIS還配備了100 MS/s的示波器，能夠配合LabVIEW設(shè)計新的實驗室教學及創(chuàng)新實驗，為電工技術(shù)課程理論和實驗室教學提供領(lǐng)先的教學平臺。學生利用虛擬實驗平臺，可自主研究和開發(fā)與實際工程密切相關(guān)的設(shè)計性實驗，培養(yǎng)研究能力、綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

3 結(jié)束語

電工技術(shù)課程的教學質(zhì)量直接影響到學生后續(xù)課程的學習和實踐技能的培養(yǎng)，為了提高教學質(zhì)量，達到教學目標，有必要從課程教學方法和手段、實驗方式和平臺進行創(chuàng)新研究。

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