引入建構主義的《電器可靠性技術》課程的有效教學研究

趙靖英　晏慧宇　王堯

摘要：低壓電器廣泛應用于電力系統中，其可靠性直接關系電力系統的安全運行。《電器可靠性技術》是電氣工程專業一門重要的基礎專業課程，教學質量對于學生電器認知和電器可靠性工作的開展具有非常重要的作用。本文以《電器可靠性技術》課程為研究對象，將建構主義教學融入傳統教學中進行教學嘗試，形成適應學生能力培養、鼓勵探索的有效教學方法。

關鍵詞：建構主義；電器可靠性技術；有效教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）13-0153-02

大學生將很快步入社會，高等教育越來越重視大學生綜合素質的培養，教學方式需要進一步加強學生創新性思維的培養和自主能力的拓展。為了實現學生多方位和個性化培養，本文以《電器可靠性技術》課程為研究對象，積極探索新型的適應學生能力培養、鼓勵探索的有效教學方法，將建構主義教學融入傳統教學中進行了教學嘗試，實現了有效教學。

一、建構主義相關理論的應用意義

建構主義教學理論是從歐美興起不久的一種重要的當代教學理論，其目的是為了讓學生能夠更為完整和深刻的了解和靈活運用理論知識，并進一步發展合作、交流的態度與能力。建構主義強調以學生為中心，教師只對學生的意義建構起幫助和促進作用。在建構主義學習環境下，教師和學生的地位、作用和傳統教學相比將發生很大的變化。為此，近年來，教育技術領域的專家們力圖建立一套能與建構主義學習理論以及建構主義學習環境相適應的全新的教學設計理論與方法體系，但是這種理論體系的建立并非短期內能夠完成。雖然如此，其基本思想及主要原則已比較明朗，并開始實際應用于指導教學設計，在國內，建構主義教學方法在英語教學中已進行了一些嘗試，達到了一定的效果。針對理工科大學生，發散性思維和自主科研能力的培養需求更為強烈，因此將建構主義教學理論引入進行教學嘗試具有一定的意義。

二、《電器可靠性技術》教學方法的改革研究

《電器可靠性技術》理論主要分成兩大部分：第一部分闡述可靠性基本知識、可靠性統計、可靠性抽樣、可靠性試驗、可靠性設計、可靠性制造和失效分析等可靠性基礎理論與基礎知識；第二部分結合典型保護類電器產品討論小型斷路器、漏電保護器、低壓斷路器及熱過載繼電器的可靠性試驗方法。針對課程特點，以傳統教學為主、以建構主義教學為輔的教學方法改革研究主要從以下方面進行：

1.在傳統教學中引入與本課程緊密相關、又緊跟科技發展的先進技術和方法，擴充傳統教學內容。《電器可靠性技術》課程中，教師深入了解與本課程相關的理論、方法、技術的發展現狀、趨勢和應用態勢，不斷擴充傳統教學內容。以失效分布類型的檢驗為例，傳統教學中僅講述了圖檢驗法、χ2檢驗法和K-S檢驗法的基本檢驗步驟，并列舉了例題進行解釋，但計算相對復雜，對計算過程和擬合直線方法提及很少，學生會產生畏難心理。隨著科學技術的發展，許多新理論、新技術應運而生，根據實際情況，課程中加入了一些數據處理方法如小波等濾波算法等和直線擬合和回歸方法如最小二乘法等的講解，并介紹利用計算機技術進行編程計算，可以使復雜的計算變得簡單，這些新理論和新方法的應用突破了學科間的壁壘，拓寬了學生的視野，有意識地讓學生了解知識之間的前因后果關系及實際應用，促進了學生自主學習的興趣。

2.針對課程中的一些環節，融入建構主義教學思想，調動學生獨立思考、勇于探索的積極性，增強學生的創造能力。針對《電器可靠性技術》課程特點，在某些教學環節，融入建構主義教學設計，依據其六大基本要素即創設情境、提出問題、搭建橋梁、組織協作、展示成果和反思過程，進行教學設計。學習總是與一定的社會文化背景即“情境”相聯系，在實際情境下進行學習，通過“同化”與“順應”達到對新知識意義的建構。因此，在教學過程中把低壓電器可靠性試驗設備如漏電保護器可靠性試驗設備、繼電器可靠性試驗設備、斷路器可靠性試驗設備和過載繼電器可靠性試驗設備等，各典型產品的試驗過程及在電器行業中一些典型公司的電器可靠性試驗室做成視頻，直觀地展現在學生面前；同時引入8個典型低壓電器可靠性試驗方法國家標準的介紹，在標準中相關可靠性試驗條件、試驗程序、失效判據、試驗設備基本技術要求等均有規定，可為學生了解和實踐可靠性試驗起到理論指導作用。通過情境創設，使學生了解實際需求與理論學習的關系，可發揮學生的主觀能動性，挖掘學生的學習潛力，調動學生獨立思考、勇于探索的積極性。在設計的情境下，提出涉及可靠性試驗過程中相關知識如失效分布類型確定與檢驗、抽樣檢查方案的設計等問題，將教師課堂講解的基礎知識作為橋梁，要求學生針對其感興趣的問題，利用各種工具和信息資源，了解國內外新的相關理論和方法的應用現狀，如在失效分布類型的檢驗中應用的擬合方法等，并可將不同學科的不同知識進行聯系，如可以將數學知識、編程知識等交叉應用其中，采用不同的方法完成對不同問題或同一問題的解答，從而也可培養學生發散性思維。在這一過程中學生不僅能得到教師的幫助與引導，而且學生之間也可以相互協作和支持，共同建立起學習群體，共同批判地考察各種理論、方法，進行協商和辯論，并對自己的方法進行反思，通過這樣的協作學習環境，學習者群體（包括教師和每位學生）的思維與智慧就被整個群體所共享。在此環節教學過程中變“以教師為中心”為“以學生為中心”，把學習的基本自由歸還給學生，讓學生能根據自身行動的反饋信息來形成對客觀事物的認識和解決實際問題的方案（實現自我反饋），增強學生在理論知識學習中的創新性思考。

三、《電器可靠性技術》實驗方法的改革研究

《電器可靠性技術》的實驗課程是一個非常重要的環節，它不僅是學生獲得知識的重要手段，而且是培養學生實踐技能、動手能力、理論聯系實際能力以及觀察、分析和解決實際問題能力的主要途徑。

1.加強基礎性試驗。典型低壓電器可靠性試驗設備占用面積較大，每臺成本大約在20萬元以上，實驗室目前每種設備只有一臺，但涉及的設計及實驗知識涵蓋電器、電力電子、計算機、機械等多種學科，因此在設計實驗項目時，充分考慮實驗設備的特點，利用多媒體、仿真、網絡、智能化等先進技術，開展了現場試驗、仿真模擬和遠程輔導等。依據標準規定的實驗步驟，可進行實驗方案的設計、試品的連線，并學習實驗軟件，進行實驗參數設置，觀察試驗進度和試驗數據特點，進行產品可靠性和性能分析，訓練學生熟練使用實驗設備的基本功能，以鞏固理論課程的知識。利用可靠性實驗結果，通過尋求數據特點，可以進行產品性能分析，獲得一些結論，如在過載繼電器可靠性實驗中，發現相同試驗條件下同一試品及不同試品間的動作時間、復位時間相差較大；針對每一個試品，保護動作的重復性也并不很理想，說明產品選用材料及元器件的穩定性方面存在不足，從而也可促進學生從產品結構、材料等方面探尋原因，提出改進措施。endprint

2.增加設計性、綜合性實驗比例。實驗室適當開放，并提供一些基本的電子器件，樹立以學生為主體的意識，采用啟發式、討論式、歸納式的實驗教學方法，幫助學生自主學習，獨立思考，培養學生的創造思維和探索精神，鼓勵學生按照實驗目的自己動手，利用課外時間做自主性實驗和重復驗證性實驗，此實驗設計可延伸至畢業設計階段。教師可承擔學生自主實驗時的現場和遠程指導，提供一些必要的幫助。如在典型電器可靠性試驗設備的硬件系統設計中，涵蓋信息采集、信號處理、輸出控制、工控機選型等各模塊的功能實現和搭建配合；在軟件系統設計中涵蓋編程軟件選取、時序控制、數據精度處理方法的確定等內容；學生在了解現有設備的技術性能的基礎上，在課程階段及畢業設計階段可通過自主性實驗和重復驗證性實驗，發現設備存在的不完善之處，通過查詢國內外相關資料和教師指導，在理論上進行分析，尋求改進方法，采用仿真技術進行驗證，并利用實驗室提供的器件進行線路設計和軟件編程，通過實驗進一步驗證設計的可行性。通過綜合性的實驗教學培養新世紀知識、能力、素質并重的優秀人才。

四、引入建構主義教學方法的創新與價值

1.傳統教學與建構主義教學相融合，在傳授基本知識的基礎上，在一些環節中進行引導、啟發性教學，讓其獨立思考和實踐，消除學科壁壘，加強知識的系統性應用，經過努力獲取方法和結果，與傳授內容相比對和擴充，拓寬其視野，可以加深學生對基礎知識的理解程度，提高自主學習興趣，從而激發學生創造思維。

2.針對大學生特點，充分利用高校科研所的有利條件，改變傳統實驗的刻板模式，進行多元化實驗研究，理論與實際相結合，提倡學生自由思維，對自己關注的問題進行實驗設計和驗證，提高學生的科研能力，為步入社會打下堅實基礎。

引入建構主義的《電器可靠性技術》課程的有效教學研究可以為大學生學習提供一種新的思維方式，在此過程中，會促進教師進行自我繼續教育，不斷提高業務水平與專業技能，進一步適應新一輪課程改革的推進和需求；同時會注重突破學科間的壁壘，有意識地讓學生了解知識的由來，領略知識之間的前因后果關系，培養學生發散性思維的習慣；并逐漸“把學習的基本自由歸還給學生”，提倡“以學生為中心”，使學生敢于對教師傳授的知識提出疑義，調動學生獨立思考、勇于探索的積極性，增強學生在學習中的創新性，促進學生全面發展，培養出社會所需要的全面人才。研究成果也可推廣到其他學科領域。

參考文獻：

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