興趣驅動的電工電子教學模式改革與實踐

薛燕+劉磊明+尤佳+王宏

摘要：通過把電子技術課程和機械類專業相關知識點合理結合，采用多種教學方法，充分利用網絡媒體及注重教學實踐等相結合，靈活運用各種措施，有計劃、有目的激發機械類學生的學習興趣，使學生變被動學習為主動學習，不僅學習知識，而且掌握自主學習知識的能力，并在此基礎培養學生的自主實踐和創新能力。

關鍵詞：興趣驅動；電工電子；教學模式改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）43-0106-03

“電工技術”和“電子技術”是非電類專業的重要的技術基礎課程，該課程訓練學生基本的分析問題和解決問題的能力，為學習后續課程、從事有關的工程技術工作打下理論與實踐基礎[1]。目前本課程面向本校材料、機械、冶金與生態、土環4個學院開設，每學期約有近50個班，學生的覆蓋面非常廣。電子信息技術的復雜多樣化，電工技術和電子技術課程傳統的教學模式已經不能提高學生興趣，吸引學生自主學習。

一、電工技術和電子技術課程教學模式的現有問題

1.學生積極性不高。在現有的教學模式下，部分學生對電工技術和電子技術課程的重要性認識不足，學習積極性不高[2，3]，認為這門課程是“副課”，是和本專業無關的知識，或者課程“用處”不大。現在的學生思想活躍，興趣愛好廣泛，有些學生認為學習電工電子技術不如去花時間考計算機等級，考駕照，去廣泛社交等等。為此，他們上課時精力不集中，睡覺或者看其他書籍，甚至干脆不來上課。

2.課程內容和專業結合不密切。盡管科學技術的快速發展，使得非電類專業與電子技術出現了越來越多的交叉、滲透和融合，但是目前的電子課程內容并沒有充分反映出電工電子技術在非電類專業中的應用，現有課程只重視內容的系統化完整化忽視課程中實際應用的問題比較突出。

3.網絡資源沒有得到有效利用。雖然從網絡公開課到慕課都在致力于改革傳統課堂教學理念和教學方法，但是網絡公開課或慕課也存在一些問題：相類似電工電子技術的課程很多，學生不知道想學習哪個學校的課程，老師不知道學生在干什么，不能起到以學生為中心，正確引導學生學習，提高學習電學知識的興趣和積極性。學生在上網的過程中，找不到合適的資源，轉做其他的事情，浪費大量時間。

4.教學方法和手段不豐富。教師只是使用PPT和板書教學，學生提早打印課件內容，其中的講解習題的分析和解題過程都一覽無余，既對學生沒有足夠的吸引力，又不能增強學生主動學習主動思考的能力。按照傳統的方法上課，無法引起學生學習的熱情，獲得好的教學效果。

如何調動學生的興趣和積極性，以學生為中心、以教師為主導，如何采用興趣驅動法培養學生自主學習能力是電工電子技術教學中面臨的重要問題[4]。以機械類專業學生為對象，在電工電子技術教學過程中以教師為中心的知識灌輸為主的教學模式，轉變為以學生為中心、教師引導為主的興趣驅動的教學模式。

二、興趣驅動的電工電子教學模式改革措施

1.提煉教學內容中的興趣點。（1）從“緒論”入手，引起學生的興趣。在緒論中介紹電工電子技術的歷史發展與現狀，完成電子技術課程整個知識體系的綜述。在這個過程中加入電工電子技術的發展對機械專業帶來的革命性的轉變，促進了機械行業的不斷發展的內容。介紹起到關鍵作用的歷史人物，使學生感到學習電工電子技術非常有用。介紹機械類專業中與電工電子技術相關的后續課程，后續課程中用到這門課程的哪些知識，引起學生對這門基礎課程的興趣和重視。例如后續“電子技術實習”2周，培養學生電工電子方面的工程意識和工程實踐技能，這就是建立在電子技術課程的基礎上的。計算機原理、自動控制等課程的學習，也是建立在電工電子技術的課程的基礎上。（2）機械相關電路實例，激發學生的興趣。在學習過程中，將功能背景和在機械中的應用相結合，從系統高度介紹電路，激發學生的興趣。從實用電路的系統介紹→電路各部分功能分解→電路內部結構分析→各個器件的功能，增強對學生從系統到個體，從應用到理論的思考方式的培養。例如介紹電動機正反轉電路的控制電路，就可以從工廠的實際機械設備引入，如機床作臺的往返、刀升降的控制等都是由電動機的正反轉買現的，那么通過實用系統的介紹就可以引入電動機的正反轉控制，電路的結構就可以分解成主電路和控制電路，然后主電路由刀閘開關，熔斷器，交流接觸器的主觸點等等到電動機，控制電路由停止，啟動，自鎖觸點和交流接觸器的線圈等等組成，然后根據每個器件的位置引入器件的功能，再到每個器件的結構的介紹，這樣從實際出發到抽象的過程充分調動學生的興趣和好奇心，使教學的質量大大地提高。

2.細化機械類專業，找準與電工電子的結合點。機械類專業包括機械工程及自動化、車輛工程、物流工程、工業工程四個專業，對機械類專業的再細化有利于找準各個專業和電子技術課程的結合點，在課件中加入詳細背景下的應用實例，更容易把學生的興趣激發出來。例如機械工程及自動化專業，需要掌握機電系統的設計、制造、檢測與控制等方面的專門知識，在介紹組合邏輯電路的設計時，以工廠車間的電動機控制為應用場景，學生的興趣就會倍增。例如車輛工程可以介紹分析汽車點火系統的工作原理；模擬電路部分的實例；數字電路部分的實例汽車電子遙控鎖的電路設計[5]。

3.多種教學手段激發學生興趣。（1）視頻資源的有效利用，引起學生興趣。對應課程中的知識點，對網絡精品課程和MOOCs視頻進行精心篩選和剪輯，精選講解電路工作原理和內部結構的FLASH或視頻動畫，采用錄屏軟件制作仿真小實驗等等，使這些視頻資源得到有效利用，進行微課程的課件制作，合理地利用到課上課下的教學中。結合微課課件采用啟發式和討論式教學，引入翻轉課堂的思想，激發學生的求知欲，調動學生的發散思維，加深對理論知識的了解和掌握。例如繼電器控制系統中，采用微課課件，由學生自主學習組合開關的工作原理，首先介紹組合開關在實際中的應用，然后組合開關的內部結構的演示，再到組合開關的工作原理的分析，利用課下時間，學生對器件從感性認識上升到理性認識，不由自主地被吸引到相應的內容上。如在講授三相異步電動機的工作原理時，通過多媒體課件可將三相繞組中的電流變化，旋轉磁場的產生過程形象地展示出來，可通過模擬方法完成整個電動機的工作過程，這樣，不僅將抽象的東西形象化了，還能有效地提高學生學習的主動性、積極性。（2）教學和實際結合，提高學生興趣。通過器件實物和教學教具的使用，提高學生對這些器件的內部結構、參數性能產生感性認識。增加課前市場調研、課后思考題、與機械相關擴展知識閱讀部分，部分內容擬以課堂討論形式開展。在學習電子技術的時候，可以讓學生通過網絡和市場上親自購買面包板和芯片，學習實踐中器件的分類和挑選。有助于學生對這些器件的內部結構、參數性能產生感性認識，學習時就不會對抽象的參數感到枯燥。例如在書本學習電容時，學生只知道電容值是多少法拉，但是實際中購買使用電容時不單單要考慮電容的電容值，還要考慮有極性還是無極性，哪種材質構成，耐壓值等實際的參數。不但引起學生的好奇心，還會從實踐中體會到器件各個參數真正的含義。（3）在教學中引入仿真軟件，激發學生興趣。由于大部分學生對電路的接觸較少，為增加學生的感性認識，在教學過程中有目標地引入各種電路的仿真，使學生能夠直觀地看到電子線路的構成，各種測量儀表的使用，學習從電子仿真電路圖轉化成原理圖，總結相關方法和原理等內容，激發學生的興趣的同時増強學生自主總結問題分析問題的能力。（4）利用網絡資源，激發學生興趣。網絡的無處不在和移動網絡設備（智能手機/平板/便攜本）等的出現和普及，學生們基本離不開這些設備。為了把學生從這些設備上做其他事情吸引到課程上，充分利用現有網絡資源，把課程的相關內容先后放置到網絡上。內容包括課程簡介、與機械類相關的各種資料、精選視頻、課件與教案、自學指導書、授課大綱及考核大綱、習題、討論題、往屆考題等。例如，有些學生在上課時使用iPad或者手機直接看動畫版的教學課件，這樣就把學生從移動網絡設備上做其他事情直接拉回到課程上，極大地提高了學生的學習興趣和教學質量。endprint

4.利用實驗激發學生興趣。（1）自主式實驗，提高學生興趣。在驗證性實驗的基礎上增加綜合性實驗和設計性實驗的個數和類型，允許學生自主選擇實驗，充分調動學生學習的積極性和參與性，允許學生自由選組，2～4人一組，集體完成一個項目并撰寫出總結報告。學生自主分組進行查找感興趣的選題，設計仿真實驗，進行硬件連接調試，寫實驗報告的過程。這個過程讓他們積極主動地參與和了解一個實用的工程應用問題、思考解決方案并總結的過程。學生的動手能力和自我學習能力以及分析解決問題的能力在這個教學中得到了鍛煉。通過完全開放和自主實驗等手段，提高學生發現問題、提出問題、獨立分析、解決問題以及動手實踐能力，以激發學生的學習興趣，培養創新意識和科學精神。（2）利用myDAQ，提高學生興趣。myDAQ數據采集套件體積僅有巴掌大小，含有電源及各種測量儀表，通過與計算機連接即可實現對實際電路的測試，使用方便，是學生在課外進行電路設計自主實踐的得力工具，為學生自主探索學習提供一個良好的實踐平臺。由于myDAQ套件便于學生自主操作，激發學生的學習興趣——自己動手設計，實現理論到實踐的過渡，可大大拓展學生的學習和實驗空間，對學生的興趣和積極性都起到了促進作用。

5.改變考核體系，提高學生興趣。充分考慮學習過程。綜合考慮學生平時表現以及學習態度，在期末考試的成績中予以反映，極大地提高了學生平時學習的興趣和積極性。平時學習可以結合報告、答辯以及綜合設計仿真等在多方面考核使學生充分發揮平時學習的積極性，而不是僅僅靠最終突擊最終考試和照抄固定答案而得到高成績，打擊平時學習的學生的積極性。例如，課程報告可以是各種類型的，包括應用仿真軟件設計性或驗證性電路仿真，課程相關哲學內涵的探討，課程知識點歸類總結，綜述電工學在機械方面的最新應用等。充分調動學生的學習熱情和積極性，充分發揮自己的各方面能力，而不是僅僅靠最終試卷和平時固定答案的作業來定分數。

電工學是工科非電專業的重要課程，目前正面臨著知識更新和教學改革的緊迫任務。結合電工電子技術課程實踐性強的特點，把興趣驅動的電工電子教學模式的改革和實踐應用到機械類相關專業，從實踐效果看，機械類相關專業的本科生的學習興趣濃厚課堂氣氛熱烈，對學生的調查顯示學習興趣度比其他專業的學習要高。這些教學措施的應用與教學模式的改革對促進電工電子技術的教學工作、提高教學質量、培養人才具有重要意義。

把興趣驅動的電工電子教學模式的改革和實踐在機械類相關專業中取得的經驗和成果進行推廣，應用到材料、冶金與生態、土環各個專業的電工電子技術課程的學習中，充分激發學生的學習興趣，培養學生自主學習的能力，提高電工電子技術課程的教學質量。

參考文獻：

[1]路敦民.淺談機械專業“電工學”課程教學[J].中國林業教育，2009，（27）：40-41.

[2]魏娟.大學生學習積極性綜合評價及影響因素分析[J].計算機教育，2012，（23）：43-48.

[3]朱紅俠，羅強.調動大學生學習積極性提高教學質量探討[J].中國科教創新導刊，2013，（25）：120-121.

[4]張勇.促進學生自主學習的教學指導流程探索[J].教學研究，2010，33（4）：22-25.

[5]王鵬，敬偉，兀偉.提高學生對“電工學”課程的學習興趣[J].電氣電子教學學報，2012，（34）：53-54.

基金項目：北京科技大學全英文教學示范課程建設項目（KC2013QYW08）；北京科技大學教育教學改革與研究項目（JG2013M25）endprint