面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的“電工電子學(xué)”實踐教學(xué)探究

佟麗娜，秦傳磊

面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的“電工電子學(xué)”實踐教學(xué)探究

佟麗娜，秦傳磊

（中國礦業(yè)大學(xué)（北京），機電與信息工程學(xué)院，北京 100083）

為切實有效地支撐創(chuàng)新教學(xué),結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練研究項目的開展，闡述了對基礎(chǔ)技術(shù)課程“電工電子學(xué)”在課堂教學(xué)、實驗教學(xué)及課程后續(xù)的長期輔助指導(dǎo)方面的實踐教學(xué)綜合改革方法，提出在整個大學(xué)本科期間全面支撐創(chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié)，以提高大學(xué)生創(chuàng)新及學(xué)科綜合交叉能力，并在創(chuàng)新教學(xué)實踐中取得了良好的效果。

創(chuàng)新教學(xué)；電工電子學(xué)；創(chuàng)新訓(xùn)練項目；教學(xué)改革

自教育部下發(fā)《關(guān)于大力推進高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和大學(xué)生自主創(chuàng)業(yè)工作的意見》以來，高校將創(chuàng)新教育納入學(xué)分體系，作為專業(yè)教育和文化素質(zhì)培養(yǎng)計劃的重要組成部分廣泛推廣，培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力已經(jīng)成為高校人才培養(yǎng)的一項重要戰(zhàn)略性任務(wù)。

為開展大學(xué)生創(chuàng)新教育，鍛煉創(chuàng)新及動手能力，一個有效的途徑是讓學(xué)生直接參與教師的科研項目，為創(chuàng)新能力的形成提供外部環(huán)境和條件[1]。然而科研項目的完成需要交叉學(xué)科的支持，尤其是通用的基礎(chǔ)技術(shù)學(xué)科，其相關(guān)課程及課后輔助對學(xué)生創(chuàng)新教育具有不可或缺的支撐作用；同時，結(jié)合創(chuàng)新教學(xué)的實施對基礎(chǔ)技術(shù)課程進行改革，以優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)、整合課程體系、完善課后輔助，亦能全面推動該課程的改革，達(dá)到有效支撐創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目的。

1 “電工電子學(xué)”對創(chuàng)新能力培養(yǎng)的支撐作用

當(dāng)今時代是人工智能的時代，電工電子技術(shù)作為人工智能實現(xiàn)的重要載體與各行各業(yè)緊密結(jié)合，不僅高科技領(lǐng)域，還與衣食住行和文化生活息息相關(guān)。“電工電子學(xué)”課程是高等院校為非電類本科各專業(yè)設(shè)置的技術(shù)基礎(chǔ)課，目的是使學(xué)生獲得電工電子技術(shù)的基本理論知識及初步的實驗技能，為學(xué)科的交叉提供延伸的接口，培養(yǎng)適應(yīng)時代發(fā)展的高素質(zhì)人才[2]。現(xiàn)今很多學(xué)科實驗及科研項目的開展離不開電工電子學(xué)的技術(shù)支持。“電工電子學(xué)”課程的教學(xué)及后續(xù)實踐指導(dǎo)使學(xué)生創(chuàng)新活動的展開得以智能化實現(xiàn)，讓各專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新實驗從想法變?yōu)榭尚校⑶覟楹罄m(xù)的創(chuàng)業(yè)活動開啟學(xué)科交叉之門。

在傳統(tǒng)教學(xué)的理論傳輸型教育模式下，電工電子課程以傳播人類已知知識經(jīng)驗為核心，以講授電工電子基礎(chǔ)理論并進行相關(guān)的驗證性實驗[3]為主，在一學(xué)期內(nèi)對不同專業(yè)的低年級學(xué)生進行統(tǒng)一的課堂及實驗教學(xué)。盡管在較多學(xué)時的理論課和高強度實驗課的基礎(chǔ)上可以習(xí)得普適性的理論并鍛煉基礎(chǔ)實驗技能，但是各專業(yè)授課內(nèi)容陳舊一致，實驗脫離生產(chǎn)實際，缺乏與各專業(yè)相關(guān)的學(xué)科交叉及生活實踐知識，課程結(jié)束后也與學(xué)生切斷了聯(lián)系。然而創(chuàng)新教學(xué)對實踐性要求很高，要求學(xué)生在解答實際問題過程中對已有知識創(chuàng)造性地應(yīng)用，逐步構(gòu)建屬于自己的知識體系[4]。

為了更好地支撐創(chuàng)新教學(xué)，“電工電子學(xué)”作為一門廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)技術(shù)課程在實踐教學(xué)方面迫切需要改革，不僅要在理論課程及實驗課程方面做出改革，還應(yīng)結(jié)合各校創(chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié)的實施做出長期的輔助支撐工作，全面提高實踐教學(xué)的強度。

2 改革與建議

以創(chuàng)新教育為方向指導(dǎo)的“電工電子學(xué)”實踐教學(xué)改革應(yīng)結(jié)合各高校的創(chuàng)新教育環(huán)節(jié)實施，以達(dá)到相輔相成的作用。例如我校創(chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分是大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目[5]（以下簡稱“大創(chuàng)”），始于二年級，歷時4個學(xué)期，由1名指導(dǎo)教師和2~6名學(xué)生組成，第一學(xué)期由教師指導(dǎo)學(xué)生選題，3個學(xué)期用于完成項目研究，最終要求通過考核和成績評定，課題來源主要來自指導(dǎo)教師的科研項目。筆者所在“電工電子學(xué)”教學(xué)團隊的教師每年均擔(dān)任“大創(chuàng)”導(dǎo)師的工作，結(jié)合“電工電子學(xué)”教學(xué)及創(chuàng)新教學(xué)指導(dǎo)經(jīng)驗，提出以下幾點改革建議。

2.1 理論課內(nèi)容改革

創(chuàng)新教學(xué)強調(diào)的是知識的適用性。知識不是外在的、與學(xué)生個體經(jīng)驗毫不相干的客觀存在，而是與個體密切相關(guān)的，學(xué)生正是因為在實踐中遇到問題而自己已有知識無法解決才會激發(fā)強烈的求知欲，投身到知識探究中去[6]。

因此，理論課的授課內(nèi)容必須改變“大鍋飯”的形式，在抽象的基礎(chǔ)理論中加入實踐內(nèi)容，使其生動起來。首先，應(yīng)該根據(jù)授課對象的專業(yè)特點和現(xiàn)實需求增加相應(yīng)的學(xué)科交叉案例[7]，例如面向化學(xué)專業(yè)的多試管同步振動裝置、面向機械專業(yè)的機械人操作臂電控。如此，不僅可以引導(dǎo)學(xué)科交叉，還可以進一步增加學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的積極性。各專業(yè)的課程案例可以結(jié)合各專業(yè)創(chuàng)新教學(xué)的具體實施，授課教師需要與該專業(yè)教師建立聯(lián)系，從該專業(yè)歷年“大創(chuàng)”研究中選取典型項目，因材施教，收集整理典型教學(xué)案例。這是一個溝通和積累的過程，可以相對固定各專業(yè)的“電工電子學(xué)”授課教師，做出與時俱進，并有專業(yè)針對性的教學(xué)案例。

另外，針對非電專業(yè)學(xué)生的實踐需求，教學(xué)案例可結(jié)合生活實際，由于進入人工智能時代后設(shè)備器件高度集成化，學(xué)生在日常生活中很難見到課本上單獨的電子元件及組合應(yīng)用，使得學(xué)生對電學(xué)的學(xué)習(xí)感到更為抽象。對此，筆者在近5年的課堂教學(xué)中采用生活案例教學(xué)，例如家電內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理，學(xué)生對此更感興趣些，可營造電工電子無處不在的氛圍，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.2 實驗課程設(shè)計改革

實驗授課應(yīng)強調(diào)學(xué)以致用，故課程的設(shè)計要結(jié)合應(yīng)用背景，全面構(gòu)建實踐性實驗課程方案。同時為跟隨科技的飛速發(fā)展，也必須避免出現(xiàn)實驗內(nèi)容陳舊、脫離生產(chǎn)實際等現(xiàn)象，否則會難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識[8]。然而，“電工電子學(xué)”作為一門基礎(chǔ)性的技術(shù)課程，必然會有較多的經(jīng)典理論驗證性實驗，因此其實驗設(shè)計必須結(jié)合實踐并做到與時俱進，讓學(xué)生以解決實際問題的形式驗證理論。問題情景的設(shè)計可與學(xué)生當(dāng)下、以往和未來生活需求以及專業(yè)發(fā)展相結(jié)合，盡可能貼近學(xué)生的實踐需求。基礎(chǔ)性實驗可結(jié)合日常應(yīng)用設(shè)計，例如驗證基爾霍夫定律時結(jié)合時代背景下的照明系統(tǒng)的控制，觸發(fā)器實驗結(jié)合報警裝置等；同時鼓勵學(xué)生將實驗課自制的小裝置帶入日常生活中，例如宿舍臺燈的定時關(guān)閉器等。專業(yè)案例教學(xué)實驗對低年級學(xué)生來說總體上難度較大，可在綜合講解后抽取合適的部分展開，引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實際，交叉“電工電子學(xué)”與本專業(yè)知識，增強興趣，鍛煉動手能力，進一步幫助學(xué)生構(gòu)建屬于自己的知識脈絡(luò)。

2.3 創(chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié)的長期課下輔助

區(qū)別于傳統(tǒng)教學(xué)，創(chuàng)新教學(xué)觀念的重點將傳授知識變?yōu)橹R探求[6]，學(xué)生在創(chuàng)新教學(xué)實踐中把自身的經(jīng)驗創(chuàng)造性地與知識體系相結(jié)合，通過探究來構(gòu)建屬于自己的、穩(wěn)定的個性化認(rèn)知系統(tǒng)[9]。在這樣的培養(yǎng)模式下，一些技術(shù)基礎(chǔ)課程僅僅完成有限學(xué)時內(nèi)的課堂教學(xué)及實驗是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的[10]，因此與課上教育相輔相成的課外教育對創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)是至關(guān)重要的[11]。

“電工電子學(xué)”理論課及實驗課僅僅陪伴學(xué)生一個學(xué)期，在創(chuàng)新教學(xué)重頭戲“大創(chuàng)”伊始便走向結(jié)束，但是之后各專業(yè)學(xué)生對電工電子學(xué)知識和技能的需求才剛剛開始。這就需要為學(xué)生在課程結(jié)束之后提供課下實踐教學(xué)指導(dǎo)，配備長期的電工電子創(chuàng)新教學(xué)輔導(dǎo)教師，例如在學(xué)生“大創(chuàng)”小組提出申請后配備授課教師及其助教作為創(chuàng)新輔導(dǎo)教師，指導(dǎo)學(xué)生進行學(xué)科交叉實踐，讓教師辦公室成為各專業(yè)學(xué)生另一種形式的實驗室，教學(xué)相長、不斷革新。同時配備基礎(chǔ)電工電子實驗設(shè)施的開放實驗室，面向全校各專業(yè)、各年級學(xué)生長期開放。筆者在近幾年的課下時間接到過數(shù)次輔導(dǎo)申請，收效較好，解決了學(xué)生在授課結(jié)束后對電類知識的輔導(dǎo)需求，增加了學(xué)生對學(xué)科競賽及項目研究的信心，此外跨專業(yè)申請我系“大創(chuàng)”項目的學(xué)生逐年遞增。

因此，面向非電專業(yè)的“電工電子學(xué)”的授課必須跳出短短一學(xué)期的限制，在競賽、“大創(chuàng)”及畢業(yè)設(shè)計活動中按需求給予指導(dǎo)，如圖1所示，做到在整個大學(xué)本科期間全面支持創(chuàng)新實踐教學(xué)。至此，“電工電子學(xué)”教師不再僅僅是知識的傳授者，還將成為各專業(yè)學(xué)生研究過程的指導(dǎo)者和疑難的咨詢者。

圖1 “電工電子學(xué)”對創(chuàng)新實踐教學(xué)的支撐過程

3 結(jié)語

在創(chuàng)新教學(xué)指導(dǎo)下將人才培養(yǎng)重心從“獲得知識”變?yōu)椤芭囵B(yǎng)能力”[12]。在這個過程中，“電工電子學(xué)”作為一門引導(dǎo)學(xué)科交叉的基礎(chǔ)技術(shù)性課程需要結(jié)合各高校創(chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié)的實施做出實踐教學(xué)改革。各專業(yè)區(qū)別對待，結(jié)合該專業(yè)“大創(chuàng)”項目案例進行理論教學(xué)，實驗設(shè)計結(jié)合生產(chǎn)實際及生活問題情境驗證基礎(chǔ)理論，做到因材施教，并且在課程結(jié)束后為學(xué)生創(chuàng)新項目小組配備長期的電工電子輔導(dǎo)教師及咨詢教師，這是面向創(chuàng)新教學(xué)的“電工電子學(xué)”實踐課程改革的有效途徑。

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Exploration on practical teaching of “Electrical engineering and electronics” oriented to innovative ability training

TONG Lina, QIN Chuanlei

(School of Mechanical Electronic and Information Engineering, China University of Mining and Technology, Beijing 100083, China)

In order to effectively support innovative teaching, and in combination with the development of innovative training projects for university students, this paper expounds upon the comprehensive reform methods of practical teaching in classroom teaching, experimental teaching and long-term auxiliary guidance for the basic technology course of “Electrical engineering and electronics” and proposes that innovative teaching links should be fully supported during the whole undergraduate period in order to improve university students’ innovative ability and comprehensive interdisciplinary ability. The good results have been achieved in innovative teaching practice.

innovative teaching; electrical engineering and electronics; innovative training project; teaching reform

G642.0

A

1002-4956(2019)09-0016-03

2019-02-06

中國礦業(yè)大學(xué)（北京）創(chuàng)新型“電工電子學(xué)”教學(xué)團隊建設(shè)項目（J170411）

佟麗娜（1982—），女，吉林臨江，工學(xué)博士，副教授，主要從事電工電子學(xué)理論與實踐教學(xué)及研究。

E-mail: linatong@cumtb.edu.cn

10.16791/j.cnki.sjg.2019.09.005