電工電子實踐平臺課教學改革與探索

汪敬華 趙春鋒 章偉

摘 要 針對電工電子實踐平臺課教學中存在的問題，介紹在教學理念、教學內容、教學方法和實驗室建設等方面進行的一些改革與探索。長期的實踐表明，這些改革與探索對培養學生的創新實踐能力、自主學習能力以及參與學科競賽等方面起到良好的助推作用。

關鍵詞 電工電子實踐平臺課；教學改革；實驗室；網絡課程

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）08-0122-03

Teaching Reformation and Exploration of Electrical and Elec-tronic Practice Platform Courses//WANG Jinghua， ZHAO Chun-feng， ZHANG Wei

Abstract Aimed at the problem of traditional teaching in electrical and electronic practice platform courses， this article presents some reformation and exploration on teaching philosophy， content of courses，

teaching method， and laboratory building. Through long-term practice，

a large number of students ability to innovative practice and self-learning were improved evidently and various subject contests were encouraged widely.

Key words electrical and electronic practice platform courses； tea-ching reformation； laboratory； on-line course

1 引言

電工技術與電子技術不僅是電氣類、自控類和機電類等專業技術基礎，具有基礎性的特征[1]，而且廣泛應用于工程實際，具有實踐性的特征。電工技術與電子技術課程是高等工科院校非電類專業量大面廣的重要專業基礎課，包括緊密聯系的理論課和實踐課，是高校培養應用型、創新型人才的重要環節，其教學改革與探索具有極其重要的意義。

上海工程技術大學工程實訓中心自1999年成立以來，一直承擔全校非電類專業的電工與電子技術理論及實踐課程（即表1中的理論課和實踐課）教學，而后續的創新實踐課程是2013年上半年為培養大學生實踐創新能力才逐步開設起來的，時間較晚。兩者構成電工電子理論基礎課和電工電子實踐平臺課的大致格局，如表1所示。

2 存在的主要教學問題

“學的不會用，用的不會學”，這是我國高校畢業生在社會實踐中普遍存在的問題。“學的不會用”，反映了學生實踐環節缺乏，與理論脫節；而“用的不會學”，反映了學生自學能力薄弱，不能汲取有用的新知識。在上海工程技術大學電工與電子理論和實踐教學及其后續實踐課程教學中同樣存在這種現象，表明在電工電子實踐平臺課中存在一些亟待解決的教學問題。

部分電工電子實踐平臺課的教學理念落后 教師以教為主，強調知識的灌輸，而忽視能力的培養。這一教學理念表面上在短時間內將大量知識灌輸給學生，效率很高，實際上學生并沒深刻理解所灌輸的知識，更不可能應用知識，還易喪失學習和實踐的主動性。

電工電子實踐平臺課的教學內容存在陳舊和脫節問題 如表1中的實踐課，其教學內容絕大部分以基礎性和驗證性為主，缺乏設計性和綜合性。實踐課與后續創新實踐課之間存在教學內容脫節，如基于機器人工程對象的項目實踐與電工實習之間教學內容跨度大，缺乏過渡和銜接。

電工電子實踐平臺課的教學方法單一 教師依據教學大綱，借助黑板和多媒體，將教學內容傳授給學生；然后學生運用所學，提交作業；最后，教師根據作業對學生給出評價。整個教學過程大致如圖1所示，顯然，學生被動受教，缺乏自主學習的機制。

3 實踐平臺課的建設、改革和探索

實踐教學師資隊伍建設 實踐教學教師是電工電子實踐平臺課程的建設者和實施者，其教學水平、工程實踐經驗和教育理念決定了實踐平臺課程的教學質量，因此必須重視實踐教學師資隊伍建設。

1）提升實踐教師教學水平。給青年教師安排指導老教師，通過傳幫帶的形式傳承老教師的豐富教學經驗；開展專題研討、座談、組織聽課等形式的教學研討活動，使教師互幫互教，共同提高；鼓勵教師參加各種形式與實踐教學有關的培訓與進修，提高實踐教學水平。

2）建設雙師型師資隊伍。目前開設的后續創新實踐課程，要求教師不僅具有較高的理論水平，而且需要豐富的工程實踐經驗。為此，建設既懂理論教學又有工程實踐經驗的雙師型師資隊伍極其重要[2]。可行的措施有：選派教師到相關企業進行掛職鍛煉，接受培訓；鼓勵教師開展實驗項目的研發，參與實驗室的建設；支持有條件的教師承接企業實際課題等。

3）確立良好的教育理念。良好的教育理念，源自教師對教育本質的深刻把握。何謂教育的本質？教育的本質是激發學生內心的正能量，自覺推動其思想和行為的積極變化。因此，教師在實踐教學中要樹立以學生為主體的一貫理念，積極引導學生自主學習和自覺實踐，最大限度挖掘他們創新實踐的潛能。

實踐教學內容建設 全面梳理現有電工電子理論基礎課、實踐課、后續創新實踐課之間的內在聯系，根據“繼承、完善、調整、突破”的原則，對電工電子實踐平臺課的實踐教學內容進行改革和建設，以實現實踐平臺課在知識模塊上的合理布局和有效銜接。

1）繼承和完善電工電子技術基礎性的實踐教學內容。電工電子技術理論課和實踐課中的基礎性教學內容應該繼承，如電路原理部分的戴維寧定理和疊加原理、模擬電路部分的單管放大電路參數測試、數字電路部分的觸發器和計數器等，這些經典內容不可或缺，它們在實驗課程中體現為基礎性和驗證性的實驗教學內容。但是為了更好地培養學生的實踐創新思維，可設法增加一些設計性和綜合性的實驗內容來豐富和完善這些經典教學內容。如數字電路部分的觸發器實驗，在熟悉了雙JK觸發器芯片CD4027的應用后，可更進一步要求學生用所學的時序邏輯電路設計方法，用芯片CD4027搭建出滿足狀態循環的時序邏輯電路，雖然還是基于芯片CD4027的實驗，但是實驗性質就由驗證性升級為設計性。

2）合理調整實踐平臺課的教學內容，凸顯電工電子技術的工程性和實踐性。電工實習中三相異步電動機正反轉的電氣控制線路，通常是采用交流繼電接觸器來實現，為了與后續創新實踐課可編程控制器實用設計相銜接，可調整為采用可編程控制器實現，同樣是三相異步電動機的正反轉控制，但采用的控制器件不同，這也拓展了學生的工程實踐視野。如在電工實訓操作中增加Multisim仿真軟件與Altium Designer制板軟件的應用，補充雕刻機制板操作和實踐等知識，目的是讓學生了解電路板的制作方法及工藝，為學生在后續創新實踐課程“電子技術創新實踐”和“基于機器人工程對象的項目實踐”中進行電路設計和開發打下基礎。

3）電工電子新技術的日新月異，客觀要求電工電子實踐平臺課教學內容必須不斷突破。隨著電工電子新技術的發展，電工電子實踐平臺課也必須與時俱進，在教學內容上不斷推陳出新、有所突破。例如：現代電源技術就是電力電子技術的具體應用，顯然突破了傳統直流穩壓電源的教學內容；LED節能照明的廣泛應用，就突破了傳統發光二極管的教學內容。這些技術可被有條件地引入實踐教學內容中。為了培養大學生創新實踐能力，電子技術創新實踐這門課在教學內容上也嘗試突破常規，大膽引入PSoC微處理器技術的知識和其他功能模塊的知識，提升學生綜合運用知識和技能的實踐能力。

教學方法與教學手段的改革 在教學方法方面，根據課程實際和學生情況嘗試項目驅動教學法，并借助網絡平臺和多媒體信息技術改進教學手段，努力探索培養學生創新實踐能力。

1）在電工電子實踐平臺課中探索符合實踐課自身特點的項目驅動教學方法。如圖2所示，教師依據課程教學大綱，在前期將教學內容、項目任務和答辯要求發給學生，并給予學生必要的知識和輔導；在課程中后期，3～4名學生組成團隊，確定團隊項目，根據項目要求自主設計和實施方案（若團隊成員所學知識欠缺，可查閱技術資料和手冊，自學相關知識；也可向教師提出疑問，得到幫助和指導后，繼續實施項目）；當項目完成，團隊根據答辯要求編寫項目設計報告，并通過答辯的形式展示項目實施的情況和成果。整個過程以學生為中心，強調項目、自學和答辯三個環節，培養學生自主實踐和自主學習的能力[3]，同時培養學生查閱資料、相互協作、科技寫作、綜合運用所學基礎理論和專業知識進行電工電子創新設計等方面的能力。

2）利用網絡平臺和多媒體信息技術改進教學手段。借助智慧樹網絡平臺，開發和建設網絡課程，提供所有實踐平臺課的教學資料（包括教學大綱、實驗項目、教學案例、教學課件、教學錄像、實習報告等），實現教學資源共享，便于學生提前預習和了解實踐平臺課的教學內容。同時，借助微信和微視頻等多媒體信息技術，拓展師生交流互動和學生課外自主學習的渠道，增強實踐教學效果。

實驗室建設 創新實驗室和其他實驗室的后續建設，為電工電子實踐平臺課的建設提供了物質保障。

1）建立面向學生DIY（Do It Yourself）自主研學的創新實驗室。建立大學生創新實驗室，為其課外進行實驗、實習、課程設計、競賽、項目實施以及創新研究等形式的自主研學提供便利和支持[4]。在創新實驗室里，學生個人和團隊可以自主選題、設計、調試和實施自己的實驗或項目，也可協助教師，參與科研。在保證正常教學的前提下，最大限度地開放大學生創新實驗室，可采用平時定期開放與周末預約開放相結合的管理模式。

2）電工實訓室、西門子電氣控制實驗室以及機器人實驗室的建設。2014年上半年，電工實訓室新增一套自動生產線教學設備，其控制系統由傳感器、PLC、觸摸屏、變頻器、伺服系統、氣動系統等組成；2014年下半年，該套自動生產線被引入電工實習課程中，作為學生實踐教學內容；2015年上半年，開設以自動生產線元件安裝與調試作為教學內容的自動生產線實踐平臺課；2016年下半年，建設西門子電氣控制實驗室，為學生掌握PLC控制和PID控制的知識模塊提供了實踐操作平臺；從2013年至今，持續投入建設的機器人智能控制及功能設計實驗室，為“工業機器人運動控制與實踐”實踐平臺課提供了機器人上下料生產搬運系統、機器人視覺識別分揀系統的工業場景和設備。

4 特色和效果

通過近三年來的電工電子實踐平臺課的改革和建設，最大的特色就是構架“基礎實驗—綜合實習—創新實踐”階梯式的大學生創新實踐能力培養模式，如圖3所示。基礎實驗主要是培養學生掌握基礎理論知識和實踐操作技

能；綜合實習主要在教學內容上按由簡單到復雜、由基礎到綜合、由綜合到設計的次序開展，逐步培養學生的電工電子技術工程實踐能力，使學生在知識上建立系統觀，在實踐上建立工程觀；創新實踐主要是以項目實踐為核心，提升學生自主學習、相互協作、創新設計和科技寫作的綜合實踐能力，為應用型、創新型人才的培養打下扎實基礎。

通過電工電子實踐平臺課的改革和探索，最大效果就是助推了各種大學生學科競賽的廣泛開展，在校園內營造良好的大學生創新實踐氛圍。如不少學生通過修讀電子技術創新實踐課程之后，積極組隊參加諸如全國大學生機器人大賽、全國大學飛思卡爾杯智能小車競賽、西門子杯全國大學生工業自動化挑戰賽等學科競賽，表現優秀，捷報頻傳。

通過電工電子實踐平臺課的改革和探索，訓練了學生的系統思維和工程實踐能力，為其申報和實施大學生創新創業項目打下良好基礎，同時提升了學生獲取、共享、傳播和應用知識的能力，增強了學生面對和克服困難的心理素質，為學生就業和適應社會鋪平了道路。

[1]于海雁，龐杰，薛丹，等.改革電子技術實踐教學 培養學生工程應用能力[J].實驗室研究與探索，2016，35（10）：

179-181，191.

[2]周衛東.新建應用型本科院校“雙師型"教師隊伍建設探索[J].教育探索，2013（3）：83-84.

[3]白順先，樊榮.項目教學法在《數字電子技術》課程中的探索[J].現代計算機，2015（10）：26-29.

[4]王香婷，劉濤，張曉春，等.電工技術與電子技術實驗教學改革[J].實驗技術與管理，2013，30（4）：112-115.