面向創新班的電工學教學改革

鄧紅雷　汪娟娟　黃振琳

[摘 要]針對目前創新班電工學教學存在的教學內容急需調整、學生學習積極性不高、考核方式急需改變等問題，對創新班電工學教學改革思路進行了探討，提出建立“寬基礎、活模塊，重創新”的電工學教學模塊，推行分級分層次教學，循序漸進，逐步引導，教學手段多樣化，采用理論考試+實踐考查+自主學習評價的綜合評價方式，加強培訓，爭取學校與學院政策支持，提高授課教師教學水平和積極性等應對措施。實踐表明，這些措施取得了較好的效果，為創新班的電工學教學改革提供了可以借鑒的思路。

[關鍵詞]創新班;電工學;教學改革;應對措施

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）07-0062-03

2012年9月23日，國務院下發了《關于深化科技體制改革加快國家創新體系建設的意見》（以下簡稱“意見”），意見提出，要充分發揮高等學校的基礎和生力軍作用，高等學校應對學科專業實行動態調整，全面提高人才培養質量，在基礎研究和前沿技術領域取得原創性突破，增強學生的創新精神和創業能力。

為了響應國家的號召，華南理工大學提出了培養“創新、創造、創業”三創人才的思路，并相繼開設了機械、材料、自動化、計算機、化學、數學和經濟學類等創新班。創新班的培養目標為：注重學生的科學與技術創新意識、研究能力和應用能力的培養，培養學生掌握扎實的基礎理論知識，讓學生掌握核心技術，了解本學科發展前沿知識和新興技術，成為具有國際視野和良好國際交流能力的研究型科學與技術高級專門人才。具體辦學方式為：1.小班全英授課;2.前三年修完本科課程，在第三年底完成本碩、本博分流，“本-碩”連讀實行“3+1+2”的培養模式，“本-博”連讀實行“3+1+4”的培養模式，本科階段實行導師制，大一就可進實驗室;3.實行淘汰制，一掛科就要求退回普通班;4.學生必須參加國家或廣東省的創新創業訓練計劃，或學生研究計劃，或百步梯攀登計劃，或一定時間的各類課外創新能力培養活動。

電工學是所有非電類工科專業的專業必修課，是一門應用性、實踐性比較強的課程[1]。創新班的出現，對電工學課程教學改革提出了新的要求，迫切需要對現有電工學課程教學做出大的調整，以適應新的培養要求。

一、當前我校電工學課程現狀與創新班電工學存在的問題

經過多輪教學大綱的調整與修訂，當前我校電工學教學模塊基本已經固化，教學內容大體分為四大模塊（電路基礎2、電氣控制4、模擬電子技術1和數字電子技術1）以及大模塊下細分的多個小模塊。各個專業根據大小模塊選擇教學內容，形成了如下的格局：電工學基礎（理論32學時+實驗8學時，面向專業：土木交通類，所選模塊：1+2）、電工與電子技術I（48+24，能源、應用化學、核電，2+4+1）、電工與電子技術II（64+24，材料、輕工、食品、化學、環境、生物、物流和機械工程，3++）、電工與電子技術III（80+32，機械電子類，+++）、電路與電子技術（64+32，計算機+軟件類，++），電子技術（48+8，土木交通類，+），基本滿足了各個普通專業的要求。

對標創新班的培養目標，我校創新班電工學課程目前存在的問題主要有以下幾個方面。1.教學內容急需調整。創新班的出現，是一個新鮮事物，如果將普通班的教材用于創新班，則教材內容陳舊，教學學時過多，配合大環境下學校消減學分數和創新班的特殊需要（本科生總學分從175學分降到160學分左右，創新班必須增加至少4個創新學分，這必然需要壓縮其他課程的學分），必須對電工學的教學內容和學分做出調整。2.學生的學習積極性不高，全英教學，這對教師和學生都提出了更高的要求。雖然創新班的學生進校分數高、基礎好，但是電工學課程內容雜，比較抽象，加上部分學生覺得電工學這門課程對本專業用途不大，所以學習的積極性普遍不高。如果要求采用全英教學，學生學習起來會覺得更加困難，這不僅加重了學生的負擔，也對教師的外語水平提出了更高的要求。3.考核方式急需改變。目前創新班的理論和實驗考試還是照搬普通班的考核方式，沒有體現出創新班的特色，達不到創新班的培養要求。

二、面向創新班的電工學教學改革

面對存在的問題，我們積極應對，從以下幾方面對創新班的電工學教學進行了改革。

（一）建立“寬基礎、活模塊、重創新”的電工學教學模塊，推行分級分層次教學

在保證教學內容關聯性和完整性的基礎上，在滿足減學分、減學時的學校要求下，我們刪減了部分陳舊的內容，保證了創新班創新性的要求。具體做法是，在保持原有四大模塊的基礎上，以專業為導向，將教學內容分解為必修模塊（基礎模塊，指四大模塊中的基礎部分，包括基本概率、基本方法與基本原理）、選修模塊（活模塊，可以根據專業特色來選擇，包括三相電路、磁路、多級放大和差分放大、門電路結構、觸發器結構等）、自學模塊（包括功率放大、場效應管、存儲器和可編程邏輯器件、A/D轉換等）、創新模塊（包括前沿性知識、創新性試驗與設計，較復雜的數字電路設計、PLC編程）。

總的原則是電路和模電部分做減法，減學時、減內容，數電和電氣控制部分既做加法，又做減法。比如將機械電子80學時的電工與電子技術III壓縮到了64個學時，從5個學分壓縮到了4個學分，就是將模電中的多級放大和差分放大、功率放大、場效應管、串聯型穩壓電源等內容放到了選修和自學模塊，從而相應地縮減了教學學時和學分。

對于不同模塊，采用分層次教學，即基礎模塊是必須詳細講解的內容，而選修模塊只講基本概率和方法。比如：三相電路只講電源和負載的星、三接法，線電壓、相電壓、線電流和相電流的關系，對稱三相電路的功率計算等;模擬電子器件和集成運放，主要側重外部特性和使用方法、器件的認識、元件參數的選擇、性能指標的測試，不容易理解的內部結構與工作原理分析只做簡單講解;多級放大和差分放大只講基本原理，計算不做要求;計數器只介紹集成芯片的管腳與功能表，如何用它構成 N 建制計數器。自學模塊課堂基本不講，以學生自學為主。創新模塊則引用當前最新的電工前沿成果，增強學生的積極性，如機械電子創新班，考慮到學生對PLC、數字電路設計這一塊比較感興趣，我們創新模塊中加入了這部分的教學內容。

原來我校電工學全英教材采用的是Allan R. Hambley著，機械工業出版社出版的《電工學原理及應用（英文精編版）》第四版，但是現在該教材已經斷版，目前以自編講義和吳青華主編，中國電力出版社出版的電氣工程基礎雙語教材《電路與電子技術 Electric Circuits and Electronics》為主，為了避免教學內容的破碎化，目前我們正在進行自編教材的編寫工作。

（二）循序漸進，逐步引導，教學手段多樣化

1.開設學科導論課，人文激勵與激發興趣并重，提高學生學習的興趣

興趣是學習的先導 ， 興趣是最好的老師。如果學生對某一門課程不感興趣，不僅會抑制學生學習的主動性和積極性，而且會直接影響教師的教學的實效。如何激發學生的學習興趣，使學生從對電工學課程的枯燥厭煩轉變為喜學、樂學，成為提高教學質量的關鍵。我們在第一節課特意開設了電工導論課，以短視頻的方式講述電工學的任務、意義，以增強學生對學習電工學的興趣。在教學過程中，注意人文激勵與激發興趣并重，引入最新的成果，增設與教材內容相關的科學家、電學歷史、最新成果、關聯知識點的拓展等[1]。如在講交流電路時，講述特斯拉和愛迪生的交直流之爭，在介紹直流穩壓電源時，也介紹手機充電器，以增強學生的興趣;在講述基爾霍夫定律時，講述基爾霍夫的生平，講述該定律在電學中地位，以激發學生對科學研究的向往。

2.程序漸進，加強引導，教學方式多樣化

電工學理論性強，對于母語不是英語的中國學生來說，不適宜一開始就采用全英教學，否則會挫傷學生學習的熱情和積極性。我們從學生自身英語水平的實際情況出發，尊重教育的客觀規律，首先開展一定學時的雙語教學，等學生逐漸適應以后再慢慢過渡到全英教學。

目前的教學方式還是采用滿堂灌的方式，教師在課堂上講得頭頭是道，學生在臺下聽得昏昏欲睡，教師一提問題，學生鮮有應答的，課堂教學氣氛沉悶，學生學習效率低下。

隨著信息化的不斷發展，知識獲取的方式和傳授方式、教與學的關系都發生了革命性變化，創新班的教育教學模式也要與時俱進。

創新班人數在40人左右，這為電工學采用基于微課的翻轉課堂教學提供了有利的條件。我們選擇部分教學內容，錄制了20多個短小精悍的在線微視頻，每學期開展8學時的翻轉課堂教學。這些教學微視頻掛在教學網上，以便學生能夠根據自身情況來安排和控制自己的學習。學生在課堂沒有聽明白的，課后可以利用空閑時間仔細學習，懂了的快進跳過，沒懂的倒退反復觀看，直到弄懂為止。

采用課外學知識，課內互動的翻轉課堂的教學模式，提升了課堂的互動，提高了教學的效率。

在平時的課堂教學中，我們采用引導式教學、基于問題驅動的教學方式，以“提出問題，引導思考，假設結論，探索求證”的思路，集中學生的注意力，培養學生分析問題、解決問題的能力，這也有利于提高課堂教學的氣氛，實現師生間的良好互動[2]。

3.充分發揮EDA軟件的形象直觀性與便利性

模電涵蓋的范圍廣，電路模型抽象，不光有非線性的分析，而且不少都是定性的而不是定量的計算，很多學生理解起來比較困難。將Multisim、pspice EDA軟件引入模電的教學中，不僅能夠加深學生對知識的理解，提高教學效率，而且方便觀察輸出結果，減少實驗器材損耗[3]。例如，在講解基本放大電路時，學生往往對為什么必須要設置合適的靜態工作點、怎樣求解靜態工作點和放大倍數這塊內容不理解。這時，我們調用事先建立好的Multisim電路文件進行現場演示，通過改變電路參數，將三極管設置在不同的工作狀態，觀察輸入輸出波形，增強了學生形象直觀的認識，這個做法提高了講課效率，得到了學生的一致贊許。

4.充分發揮多媒體輔助教學信息量大的優點

多媒體輔助教學信息量大，能做到圖、文、聲、像并茂，將一些抽象的原理，通過多媒體技術生動形象地展示給學生，可以幫助學生理解教學中的疑點和難點，達到最佳的教學效果[4]。如在講解交流電動機時，利用多媒體展示各種電動機及其結構，用動畫效果來介紹電動機的轉動原理、三相異步電動機正反轉控制和星-角啟?？刂齐娐?，能夠讓學生有較強的感官認識，能提高學生的學習興趣。

（三）建立理論考試+實踐考查+自主學習評價的綜合評價方式

按照規定，創新班的學生如果掛科，就要被退回普通班，所以學生的考試壓力大。為了減輕學生期末考試壓力，使學生能夠均勻發力，避免考前突擊，同時也滿足考查學生創新性內容的要求，在教學中我們加大了創新性和平時成績所占的比重，平時成績由平時作業和點名、創新性設計、自主創新實驗組成，增設了隨堂小測試、平時網絡平臺自學等環節[5]。

為了節約時間，平時點名可以采用微信點名的方式進行。

對于低于16學時的實驗課程，采用和理論課一起計算學分的方式，期末考試占50%，隨堂小測試占20%，平時網絡平臺自學、作業和點名占10%，實驗占20%。

為了提高學生對實驗的興趣，超過24學時的實驗課都是單獨開課，單獨計算成1個學分。對于純理論的電工課程，期末考試占50%，平時隨堂小測試占20%，平時網絡平臺自學占10%，作業和點名占10%，創新性設計占10%。

單獨授課的實驗成績由平時必選項（占40%）、實驗考試（占30%）以及自主選項（占30%）組成。必選項是必須完成的規定性動作，包括基礎性實驗和難度較低的綜合性實驗。實驗考試是在必選項的基礎上，將實驗要求做了小的改進，要求學生對電路圖也要做出改正，在規定的時間內獨自完成。自主選項以綜合性創新實驗為主，要求學生根據自己的興趣，自己選擇實驗內容，在4～6周時間內，自己查找資料，設計實驗方案，選擇實驗設備，完成實驗流程，得到實驗數據。實驗過程中可以尋求理論和試驗教師的幫助與把關，自己錄制上傳實驗視頻、實驗數據和結果，最后由實驗教師組成的小組給出評分。

由于實驗都要求單人獨自完成，這杜絕了以往教師在臺上講解，學生在臺下玩手機，心不在焉，教師講完后，學生在臺下對圖照接線，出了故障不會分析，實驗數據出現異常時束手無策，只能坐等教師救援，甚至抄襲實驗數據的情況。

幾年的實踐表明，通過考核機制的改變，不管是理論還是實驗，學生的自學能力、工程實踐和創新能力都得到了提高，綜合分析問題、解決問題的能力也得到了鍛煉。

（四）加強培訓，爭取學校學院的政策支持，提高教師的積極性和教學水平

由于考核機制的原因，教學課酬低，上課紀律要求嚴，不能遲到早退，不能隨意調停課，教學為主的教師職稱難評等原因，在我國的研究型大學中，教師對教學的熱情與興趣普遍不高，特別是電工學，純粹是電類學院給非電類外學院免費打工，教師的授課積極性就更不用說了。

創新班要求采用全英教學，這對教師提出了更高的要求。老教師教學經驗豐富，但是外語水平不足，國外回來的青年教師外語水平高，但是授課經驗不足。在學校和學院的幫助下，我們建立了“以老帶新”一對一的幫扶機制，加大對國外回來的青年教師的教學培訓工作，提高青年教師的教學水平，使得青年教師很快適應了全英教學的需要。另外，針對年輕教師待遇低，科研壓力大，教學積極性不高的問題，學校從提高全英教學的考核工作量與課酬方面做了很大的傾斜，充分調動了年輕教師講述創新班電工學的積極性。

三、結語

創新班的電工學改革是一個全新的事物。面對電工學教學內容急需調整，教師與學生積極性不高，理論與實驗教學和考核方式急需改變的現狀，我們對面向創新班的電工學教學改革思路進行了探討，提出建立“寬基礎、活模塊、重創新”的電工學教學模塊改革，推行分級分層次教學、循序漸進，逐步引導，與時俱進，教學手段多樣化，改革理論與實驗考核方式，加強培訓，爭取政策支持，提高教師積極性和教學水平等應對措施。從兩年多的實踐來看，這取得了不錯的效果，為創新班的電工學教學改革提供了新的思路。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 劉曼玲，姜霞，吳顯金.電工學教材的改革與實踐[J].科技視界，2016（24）：102-103+151.

[2] 王桂琴，詹迪鈮，王墨林.高等學校電工學課程體系整體優化的改革與實踐[J].實驗技術與管理，2012（4）：285-287.

[3] 成開友.電工學課程教學改革的研究與實踐[J].電氣電子教學學報，2010（S2）：52-54.

[4] 高松華.“電工學”課程教學內容和方法優化探析[J].中國電力教育，2011（21）：197-198.

[5] 詹迪鈮，王桂琴，徐卓君.電工學綜合考核評價體系的研究與探索[J].實驗技術與管理，2012（4）：296-298.

[責任編輯：陳 明]