電工電子類理論課程教學改革的實踐與探討

王秋妍+鄭浩+羅大成+王道平

（火箭軍工程大學理學院，陜西 西安 710025）

摘要：通過國內各高校在電工電子類課程教學改革的研究，本文闡述了作者所在院校電工電子類理論課程在教學內容優化以及教學方法和手段上的改革初探。實踐證明，初步改革確實有效提高了實際教學效果以及學生的創新思維能力。

關鍵詞：教學改革；教學方法和手段；創新思維能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）18-0122-03

一、引言

電工電子類課程是本科學歷教育電類專業的核心技術基礎課程，主要包括電路分析基礎、模擬電子技術基礎、數字電子技術基礎、電子系線路、電工學等理論課程和相關的實驗、實踐課程。

電工電子類課程是各高校理工科專業開設的一門核心技術基礎課程，在人才培養方案中起著重要的承上啟下的“橋梁”和“紐帶”作用。然而，隨著電子技術的飛速發展，電工電子技術的應用越來越廣泛，與相關課程更加緊密的融合，促使其不斷發展。因此，電工電子類課程學習的目標，已經不能僅僅落腳于培養學生對課程必要的理論知識和原理的掌握，更重要的是要培養學生運用電工電子技術解決實際問題的創新能力，注重理論知識和實踐能力并重，為今后的工程應用與實踐打下堅實的基礎。所以，電工電子類課程必須進行深入的教學改革。在這樣的改革浪潮中，軍隊院校也必然面臨著嚴峻的挑戰和機遇。

二、電工電子類課程教學現狀及存在問題

（一）教學改革現狀

目前，國內很多大學已經開始致力于突出創新思維和創新能力培養的電工電子類課程的教學改革。東南大學從2007年開始開設創新實驗班，進行電工電子類課程體系的改革和建設實驗，形成了一套相對完善的“工程師專業認證”體系，與“卓越工程師”無縫接軌。該體系的核心思想是以產出導向為原則、以全體學生為中心、以質量持續改進為根本目的。

清華大學在電工電子類課程的改革中，將電工電子類課程進行整合，將在線教育和傳統教育相結合，以實現最佳學習效果，已經成為高等教育界的共識。此外，國防科技大學、華南理工大學、重慶大學、上海交通大學等高等學校，也紛紛開展了電工電子類課程的教學改革，并取得了不少成績。

桂林電子科技大學遵循以人為本、能力為重、手腦并用、行知合一的理念，以培養學生的創新能力、提高學生的實踐動手能力為目標，通過電工電子類課程教學改革，在學生實踐能力和創新能力培養方面取得了不小的成效。

（二）存在的突出問題

電工電子類理論課程均屬于非常成熟的經典內容，教學內容相對陳舊、孤立。同時，由于缺乏豐富的工程背景，理論課程和實踐嚴重脫節，所以在教學手段和教學方法上仍舊是老師唱獨角戲，常常在設問思考、問題延伸、知識拓展等方面受到限制，缺乏發展和創新的基礎和空間，學生不僅無法吸收到相關的專業知識，也接觸不到前沿的知識和理論，致使理論課程內容的更新遠遠滯后于電子技術的快速發展，不僅制約了教學方法的改革，更談不上培養學生的創新意識。

如何將經典內容繼承下來，并在此基礎上實現創新，培養學生的創新意識和能力是教學改革亟待解決的問題。

三、理論聯系實踐，培養創新意識

我校電工電子類理論課程包括電路分析基礎、模擬電子技術基礎、數字電子技術基礎，也稱為“三電”課程。以理論課注重“基礎”為原則進行教學改革，首要問題就是要進一步優化教學內容，注重課程體系內各門課程的有效銜接和統一規劃。

1.國內高校教學內容優化現狀。目前，清華大學在教學內容改革方面也比較突出，以機電學院副教授于歆杰為代表的電路原理課程的改革，將電路原理課程的內容進行整合，在講授完受控源之后，直接介紹金屬氧化物半導體場效應管（MOSFET），不僅加深了學生對受控源的理解，更有助于學生了解應用廣泛的電子器件；在一階電路中通過工程中的幾個應用實例，從工程實際的角度理解并掌握一階電路的分析。東南大學王志功教授將“電路”與“電子線路”課程的內容進行貫通教學，用統一的緒論統領“電路”、“電子線路”課程。

各高校的改革說明，對于理論課程而言，要將重要的“三電”課程（在我校為“電路分析基礎”、“模擬電子技術基礎”和“數字電子技術基礎”）尋找一根主線將它們關聯起來，在課程標準、課程大綱、教材和內容選取上貫穿起來，進行統一規劃。然而，“三電”課程內容較多，本著繼承和創新的原則，在有限的教學學時內，積極整合課程內容，激發學生對電工電子類課程的濃厚興趣。

2.教學內容統一規劃。對于我校的“三電”課程，進行了如圖1所示的整合和規劃。

由圖1可見，在原有教學體系課程的基礎上進行刪減和強化，主要將經典理論和實踐結合起來，在繼承的同時進行創新，讓學生有足夠的理論去指導實踐，也有機會用實踐檢驗理論。在這一活動中，雖然學生的理論知識不是非常豐富，但也正因為如此，學生的思維異常活躍，各種奇思妙想都可以在這里實現，達到培養學生創新思維的目的。

電路的分析方法是貫穿“三電”課程的經典內容，在“電路分析基礎”課程中重在掌握這些分析方法的內容、應用條件等，然后通過實例分析進一步掌握。在學習動態電路之后，可以結合生活中的聲控開關，重點分析其工作原理中的動態電路起到的延時功能。此外，通過受控源的學習，可以拓展知識讓學生查閱三極管資料，了解三極管的微變等效模型，進一步理解受控源，并了解后續“模擬電子技術基礎”課程的相關內容。

在“模擬電子技術基礎”課程中，除了應用電路的分析方法分析電路外，學生在掌握運算放大電路和功率放大電路之后，結合工程實際，通過音頻放大器電路的分析和同時開設的實踐制作課程，不僅掌握了相關理論知識，而且理論聯系實際，理論指導實踐，加強了學生對電路系統的認識和理解，能夠開拓知識面，激發學生的學習興趣。

在“數字電子技術”課程中，振蕩電路的學習可以讓學生設計一個正弦信號發生器，在觸發器和時序邏輯電路學習之后，分析四人智力搶答器電路，并通過實踐課進行制作，讓學生從生活中的應用加深理論知識的理解和掌握，激發學生濃厚的興趣。可見，這些實例相互融合，緊跟學科發展的步伐，不僅讓學生牢固掌握了基礎理論知識，而且使學生了解了課程前沿知識，在繼承經典理論的同時，潛移默化地培養學生的創新意識。

在教學內容的統一規劃和整合方面，如何在繼承中創新仍然是個艱巨而長遠的任務，需要不斷地進行探索和實踐，才能實現課程內在的統一。

3.“問題引導式”教學方法。我校學生的特點是課后自習時間比較少，這是一個無法回避的現實問題。因此，我們的教學必須要在有限的時間內盡可能地讓學生掌握應知應會的內容，因材施教，注重“基礎”知識的學習，培養基本電路分析能力和基本電子系統設計方法。

對于傳統的教學方法，學生基本上都處于被動接受的狀態。被動接受的過程磨滅了學生的思考過程，然而火熱的思考才是創新的源泉，因此，必須從教學方法上啟發、引導學生積極參與思考。

根據電工電子類課程具有豐富工程背景的特點，“問題引導式”的教學方法將極大地激發學生的學習興趣，讓他們積極思考并參與到課堂學習當中。該教學方法以學生為主體，讓學生參與到課堂的學習當中來，以教師精心設計的問題為牽引，引導、啟發學生自己發現問題，自己解決問題，再發現問題，繼續解決問題，在分析問題、解決問題的過程中展開創新思維能力的培養，啟發學生自己發現問題，引導學生總結歸納提出問題。然后是理論知識推證，在這個過程中，遵循事物發展的規律，由易到難，從電阻電路到電容電路（電感電路），先分析出現這一情況的原因，自然引出動態電路的概念，并通過電路演示過程，啟發學生尋找出現過渡過程的內、外原因。拓展知識面，啟發學生思考電感電路在斷開的瞬間可能會發生什么情況，通過理論論證和實際生活中拉閘時產生的電弧、電火花聯系起來，理解其產生的原因，并思考解決方案。接下來是動態電路的分析，其分析仍然是根據兩類約束關系列寫電路方程。但是列寫的是微分方程，如何求解微分方程又是問題。還是以問題為牽引，啟發引導學生思考，從數學分析的角度得出求解微分方程的前提條件：初始值。這樣就可以用問題來牽引學生，讓學生進行思考，自己發現問題、分析問題再解決問題，激發學生的強烈學習興趣，變被動接受為主動吸收。

4.充分采用多種教學手段。根據課程內容，在教學實施過程中，通過制作的“實物板”，將實物直觀地展示給學生，讓學生從感官上認識電子元器件。講到基本的單元電路時，將相應的電路也做在一塊板子上，可以隨堂演示實驗現象，使學生對電路的工作原理有直觀的理解，取得了良好效果。仿真實驗也是提高教學效果非常有效的方法之一，結合電工電子類課程的特點，通過仿真實驗可以有效調動學生的學習興趣。利用Multisim軟件，對課程中在課堂上不便于操作的實驗，如RLC串聯諧振的頻率響應、動態電路的初始值、單管放大電路、時鐘電路等進行仿真，使學生在掌握這一仿真軟件的同時，對電路的結構、功能、意義等方面有了更加深入的理解和掌握。同時，學生的想法能夠通過仿真驗證，對培養他們的電路分析能力和簡單系統設計方面起著決定性作用。

伴隨著網絡技術的快速發展，各種各樣的網絡教學手段也是層出不窮，微課程、慕課、翻轉課堂等形式的教學手段適應了時代的發展，對于促進學生的學習起到了重要的作用。靈活的學習方式備受學習者的青睞，大大提高了學生的學習積極性。其中“雨課堂”能夠在課堂上展開學生與教師的有效互動，改變了傳統的老師問、學生答的教學模式，每個學生都可以通過“雨課堂”同時發表自己的見解和想法，對于不善于課堂回答問題的學生來說，鼓勵其說出自己的想法，從而使教師可以關注到盡可能多的學生和他們的思想，有利于學生個性的發展和創新思維的培養。根據我校的特殊情況，雖然這類網絡形式的教學手段在一定范圍內受到了限制，但是我們積極開展微課、慕課研究，將其作為教學改革的一部分，在豐富教學手段的同時，激發學生的學習興趣。

此外，我們保證實驗班學生兩人一套“口袋實驗室”，包括面包板、導線、萬用表、電池盒、USB接線、工具、元器件等，隨時讓學生動手操作，以進一步掌握理論知識，將理論課堂變身為“工程設計實驗室”，達到理論和實踐在課堂教學中的統一。同時，也可以課下學生自行完成，實現課上、課下相結合，在鞏固理論知識的同時提高學生的實驗技能。由于在課堂上一個問題接著一個問題的出現，再加上動手實驗，學生的學習熱情都被有效的調動起來，學習興趣自然濃厚。

表1所示是我校2016年第一學期電路分析基礎課程進行教學改革后考試成績統計數據。

由上表可以看出，實驗班在教學內容和教學手段上采取了一些優化之后，平均成績明顯高于非實驗班，優秀率高，不及格率大大下降，這些將為后續的教學改革奠定基礎。

四、總結

本文主要針對作者所在院校的實際情況，在了解國內各高校在電工電子類課程教學改革的基礎上，對電工電子類理論課程改革進行了研究與探索。從目前電路分析基礎課程的改革實踐表明，改革初步取得了較好的效果，在統一的規劃下，已經為后續教學改革奠定了良好的基礎。

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收稿日期：2016-11-24

作者簡介：王秋妍（1978-），女，陜西綏德人，碩士，火箭軍工程大學講師，研究方向：從事電工電子教學和研究。