項目教學法在航海輪機專業電工電子實驗課程的應用

黃梅紅

（泉州師范學院 應用科技學院，福建 泉州 362000）

項目教學法在航海輪機專業電工電子實驗課程的應用

黃梅紅

（泉州師范學院 應用科技學院，福建 泉州 362000）

項目教學法是一種以實踐教學為手段，由師生共同完成教學項目，以實現學生獲取理論知識和技術能力的教學方法.本文主要根據我校航海輪機專業課程設置要求，結合教學過程中的經驗及航海輪機專業的特殊性，以項目教學法為理論依據，結合航海輪機的專業特色和人才需求情況，針對"電工電子實驗技術"這門實踐課程項目教學法的探討.

項目教學；航海輪機；電工電子；實踐

1 引言

早在上個世紀三十年代明尼蘇達大學的SHIRLEY等[1]提出項目教學法，實驗組在1928年到1929年間對由226個學生組成的6個小組進行了項目教學試驗，實驗組通過對兩組基礎心理學實驗課程的學生采用項目教學法和另外兩組在相同導師教學下采用普通日常的教學方法進行評估，通過多次分組實驗篩選出不同能力等級的學生，并驗證了使用方法的客觀條件和兩種方法對于篩選不同能力等級的學生的優劣性.Zhylkybay等[2]提出項目教學法由于其某些特殊性、系統性和集中性，可影響教學質量，清晰準確地顯示學生的知識和能力，易評估學生的能力框架和將來發展的機遇，在學生的自我教育和發展創造力方面起到尤為重要的作用，最后通過經驗主義者驗證的項目教學法被證明和表述為主要的理想研究方法.

2 基本概況

航海技術是培養具備海洋船舶駕駛和航海運營管理等專業知識，能在海洋運輸各企事業單位從事海洋船舶駕駛和營運管理工作，符合國際和國家海船船員適任標準要求的高級航海技術人才.輪機工程專業培養的是具備機械原理和輪機系統等方面知識，能在航海運輸各企事業單位從事輪機操縱、維修和船舶監造工作，并基本具備同類船舶工管輪任職資格的高級技術人才.電工電子實驗技術課程作為這兩個專業的專業基礎課，為后期的電機電力工程、機械設計、輪機工程檢測、操縱和維修船舶動力裝置、GMDSS通信等專業課程奠定理論及實踐基礎.

在實踐教學中，項目指的是根據某項教學內容要求而設計的由學生在教師指導下獨立完成，并可以收獲良好教學效果的工作任務.項目教學法一種以實踐應用為目的，通過師生共同完成教學項目而使學生收獲理論知識和技術能力的教學方法.項目教學法的實施一般以小組為單位，步驟大致為：計劃、查詢、決策、實施、檢查、評估.項目教學法強調學生作為項目實施過程的主體，主張以學生學習為主，教師指導為輔，倡導“獨立個性化”的學習，學生通過完成實踐教學項目，能有效培養學習的主動性和積極性，既掌握相關理論知識，又掌握實踐技能，充分挖掘學生的創造潛能，提高學生解決實際問題的綜合能力.

項目教學法針對航海輪機專業的專業特點，以學生為主導，以小組為對象，分組分析、操作、處理、解決并總結，培養學生的專業操作技能和積極、主動、熱情及集體合作精神，該學習方法極其適宜可能成為一名船員的航海輪機專業學生.

3 項目教學法在電工實驗中的應用案例

3.1 案例分析

實驗項目：基爾霍夫定律

參考學時：4學時

實驗地點：航海學院電工電子實驗室

實驗儀器：直流穩壓電源 若干電阻 直流電流表直流電壓表 直流插頭及插孔

學習目的：（1）驗證基爾霍夫電壓電流定律.（2）加深對參考方向的理解.

理論知識：基爾霍夫電壓定律：在任何一個閉合回路中，電動勢的代數和等于各元件上電壓降的代數和，即選擇電路一巡行方向，沿著巡行方向各部分電壓的代數和恒等于零，即∑U=0.

基爾霍夫電流定律：在任意時刻，電路中任一個節點上，流出該節點的電流之和等于流入該節點的電流之和，即流入該節點的電流代數和為零，即∑I=0.

理論仿真分析[3]：根據實驗內容按圖2所示的電路編排EWB仿真電路圖如圖3，按照表格1要求記錄仿真結果.

實驗內容：參考電路如圖2所示，元件參數可以自行選擇.

3.1.1 驗證基爾霍夫定律

（1）調準電源電壓的值US，連接各元件，電路連接如圖1所示.

（2）接通電源，測量各元件上的電流值.本次實驗先采用萬用表測電流，再結合電流插頭測電流.

（3）測量各元件上的電壓.

（4）改變電源電壓值，重復上述實驗.測兩組組電壓、電流數據，記入表2中，驗證各節點上KCL定律和各網孔上KVL定律.

圖1 電流插頭示意圖

圖2 基爾霍夫定律實驗電路

圖3 五支路EWB仿真電路圖

規定電壓電流的參考方向如圖2所示，所有電壓值的單位為V，電流值的單位為mA.

3.1.2 實驗數據驗證及誤差計算，并分析誤差產生的原因.

（1）數據分析

A、定律驗證

基爾霍夫電流定律：數據滿足節點a：I1+I2=I6，節點b：I3+I4=I6節點c：I2+I5=I4，節點d：I3+I5=I1

基爾霍夫電壓定律：數據滿足回路adc：U1+U5-U2=0

回路dbc：U3-U4-U5=0

回路US-abc：U2+U4=US

表1 仿真實驗數據表

表2 實際測量數據表

B、誤差分析

通過表1和表2數據計算實際測量值與理論值的相對誤差，取最大的相對誤差：

最小相對誤差：0

（2）誤差分析

A、電路中電阻阻值與標稱值有差異（R3電阻值實測為298歐,R5電阻值的實測為503歐.）而產生的誤差；

B、導線連接點因存在接觸電阻產生誤差；

C、儀表存在的基本誤差；

D、串接電流表電表本身阻值及導線存在的阻值產生誤差；

3.1.3 實驗結論

11組數據中有兩組的誤差為零，最大的誤差在1.32%，大部分相對誤差很小，說明基爾霍夫定律是正確的.

3.2 實施應用

項目教學法的目標是要求學生經過項目的逐次訓練，將已學的知識熟練地運用并到問題中，能熟練地分析問題和解決問題.

3.2.1 擬定項目

由教師擬出一個或多個可供選擇的項目，與學生討論并擬定項目目標，通過查閱資料確定項目任務.教師應在分析討論項目時考慮學生的理論知識水平和操作技術能力，并考慮如何恰到好處地從企業引進的新材料、新工藝、新技術和新方法，綜合考慮確定適合并有利于培養學生創造創新能力和團隊合作精神的項目任務.在設計項目任務時，應要求學生積極主動參與，并考慮學生提出的項目，采納學生的合理意見，有利于提高項目任務的質量和可行性.

本案例的項目是電工電子課程的必修實驗項目，在實驗操作前，組織學生討論實驗的電路具體形式，由學生自行設計電路結構，并搜集學生所設計的電路按電路難易等級進行分類，由分組的學生組內討論，按組自行選擇電路操作.

3.2.2 確定計劃

依據項目任務和項目目標，給每位參與的學生進行小組分工，首先由學生查閱和搜集資料，小組內初步確定項目內容的步驟，再與教師進行討論，由項目小組制定工作計劃，確定項目步驟和程序.

學生選擇好電路對象后，搜集各電路元件參數資料，明確電路搭建存在的問題，確定電路連接步驟和測量方法，以書面的形式匯報教師，教師再給予批閱并參與組內討論，確定最終的步驟和方法.

3.2.3 組織實施

每個小組按照已確定好的項目步驟和程序分工合作.項目過程是以學生為中心，教師輔導進行.學生是主要的參與者，教師是項目的組織和指導者，學生遇到問題時，師生共同探討，教師進行適時引導，由學生自己尋找解決的方法，最后小組成員協作或學生獨立完成項目.

該部分是實驗的實際操作，本項目每個小組兩名成員，每一個操作步驟都需要兩名成員共同配合，需要完成電路中各元件的搭接，各元件參數的測量，數據的讀取和記錄，測量過程中電路故障的排除等，各小組獨立完成，教師適時指導，在故障方面給于引導解決.

3.2.4 項目結果匯報

完成項目任務后，學生對項目結果進行匯報，讓學生互相分享工作成果.工作成果形式可以以圖形，表格、語言文字，也可以以實物形式的工件、模型、電路板等形式展示.項目教學成果的形式是多樣的，因此，評判標準不能簡單地以“是”或“非”來評價，而是以等級的形式來評判.

本案例的結果以數據的形式呈現，要求每組學生提前根據自己所選電路的形式通過EWB仿真軟件把每組數據仿真出來，并通過支路電流法或其他的電路分析方法把每組數據計算出來，再比較所測得的數據，計算測量誤差，并分析誤差存在的原因，最后每組同學都必須以實驗報告形式提交一份項目報告.

3.2.5 評價總結[4]

評價總結包括自我評價、組內互評、組間互評和教師點評.

該部分本案例要求每組成員以書面形式提交項目總結報告，總結報告的內容包含兩點，其一是學生對自己本次項目在小組中的基本表現、參與程度和工作成果進行自我評價.其二是學生對項目在實施過程中出現的問題進行反思，同時找出產生問題的原因，并提出修改方案.最后由教師對工作成績進行檢查和評估.

3.2.6 拓展與深化

在該項目教學中：（1）要求學生熟練使用EWB、Protel、 PSpice畫出3-5支路的電路圖，通過軟件編排、繪圖，明確電路結構、導線顏色，掌握接線與布線規律.有部分同學在學習畫圖軟件過程中，懂得總結領悟，比如會建立一個“元件庫”，將常用的元件符號保存起來，供今后畫圖時調用，屆時只需要調用再通過旋轉、畫直線等簡單操作就可完成.（2）根據基爾霍夫定律求解出電路中各元件兩端的電壓及流過該元件的電流，通過解題更深入掌握基爾霍夫定律；（3）培養學生熟練使用萬用表進行各項參數的測量，并能使用萬用表對電路故障進行有效地排除；（4）在學習習慣和學習方法上，培養學生主動查閱專業書籍及查詢所需資料的意識和能力；（5）通過項目教學法的實施，使學生逐步形成嚴謹的學習態度；（6）在項目教學法的實施過程中，學生要學會熟練使用專業術語進行組內和組間交流.同時培養了學生的專業態度.在分組實驗中，培養學生的集體榮譽感及團隊合作精神.最后，經過本項目教學法的學習，教師較好地引導學生進行自身定位的思考，以便更好促進個人發展.

4 總結

項目教學法在航海輪機專業電工電子實驗課程一輪的實施以來，學生如期圓滿完成各項教學項目，通過項目教學法的學習，使學生較好地理解和掌握了較難的理論知識.該教學形式使理論知識和操作技能有機整合成起來，開闊了學生的知識面，同時使學生找到了適宜自己的學習方法，該項目的教學簡化了理論知識，卻深化對知識點的理解，鍛煉了學生的實踐操作能力，同時培養了學生的探索精神和團隊合作精神，為航海輪機專業后續的專業課程的學習奠定了基礎.

〔1〕Shirley,M.;Hevner,K.An experiment in teaching laboratory psychology by the project method.Journal of Applied Psychology,Vol 14(4),Aug 1930,309-354.

〔2〕Zhylkybay,G.;Magzhan,S.; Suinzhanova,Z.; Balaubekov, M.;Adiyeva,P.The Effectiveness of Using the Project Method in the Teaching Process.Procedia-Social and Behavioral Sciences,2014,143:621-624.

〔3〕趙惠玲.基于EWB平臺的基爾霍夫定律仿真實驗[J].工業儀表與自動化裝置，2011，23(1)：109-112.

〔4〕劉美華，李建明，屈喜龍.基于CDIO項目教學法的電工電子實習改革與實踐——以湖南工程學院為例[J].湖南工程學院學報，2014，24(4)：103-106.

G642

A

1673-260X（2017）01-0184-03

2016-11-17

泉州師范學院教學改革研究項目(JAX14038)