基于“新工科”背景下電工基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與實(shí)踐
——以昌吉學(xué)院為例進(jìn)行探討

張 建 于曉燕 牟 翔 劉富春 唐利華

昌吉學(xué)院，新疆 昌吉 831100

隨著科技的變革，為了適應(yīng)社會(huì)人才需求的發(fā)展，2017年，“新工科”的概念教育部首次提出，三個(gè)綱領(lǐng)性文件“復(fù)旦共識(shí)［1］”“天大行動(dòng)［2］”和“北京指南［3］”形成了，2020年5月，“新工科”的建設(shè)行動(dòng)進(jìn)一步推進(jìn)深化。昌吉學(xué)院屬于地方本科院校，地處“絲綢之路”核心帶——烏昌地區(qū)，“新工科”的內(nèi)涵文件指出地方高校結(jié)合自身辦學(xué)特色，發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)具有工程實(shí)踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型技術(shù)人才。面對(duì)信息技術(shù)快速和工業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，在“新工科”的建設(shè)中，昌吉學(xué)院要設(shè)置和發(fā)展新興工科專(zhuān)業(yè)規(guī)劃布局，進(jìn)一步加快課程改革，推動(dòng)“新工科”專(zhuān)業(yè)建設(shè)。

電工基礎(chǔ)課程是工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。其目的為專(zhuān)業(yè)課程服務(wù)，建立基礎(chǔ)和橋梁讓專(zhuān)業(yè)中課程間建立聯(lián)系。在“新工科”專(zhuān)業(yè)中，不同的專(zhuān)業(yè)對(duì)電工基礎(chǔ)課程內(nèi)容需求不同。以昌吉學(xué)院為例，航空系無(wú)人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)都有該課程。但是，對(duì)電工基礎(chǔ)課程知識(shí)要求不同。在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，電工基礎(chǔ)課程的內(nèi)容與非電類(lèi)專(zhuān)業(yè)其他專(zhuān)業(yè)課程的相關(guān)度較弱。缺乏前導(dǎo)課程和后續(xù)課程，電工基礎(chǔ)課程的內(nèi)容與其他專(zhuān)業(yè)課程銜接不上，導(dǎo)致學(xué)生不明白電工基礎(chǔ)課程開(kāi)設(shè)的目的，該課程的學(xué)習(xí)讓學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。同時(shí)，電工基礎(chǔ)課程具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中會(huì)遇到一定的障礙。在實(shí)際教學(xué)實(shí)施中，電工基礎(chǔ)課程普遍存在內(nèi)容多、學(xué)時(shí)少的特點(diǎn)。以昌吉學(xué)院為例，航空系飛行器維修專(zhuān)業(yè)中的電工基礎(chǔ)課程分別開(kāi)設(shè)在第二學(xué)期，設(shè)置課時(shí)為32學(xué)時(shí)或48學(xué)時(shí)。如何用極其有限的學(xué)時(shí)講完相應(yīng)的內(nèi)容，給授課老師帶來(lái)極大挑戰(zhàn)，也增加了學(xué)生學(xué)習(xí)困難。

文獻(xiàn)［4］指出在電工基礎(chǔ)課程中應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)法，堅(jiān)持以職業(yè)實(shí)踐為主體，開(kāi)展實(shí)施教學(xué)活動(dòng)以項(xiàng)目課程為主題。文獻(xiàn)［5］指出了電工基礎(chǔ)課程中“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”法重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和專(zhuān)業(yè)技能。文獻(xiàn)［6］提出深度融合教育信息技術(shù)和先進(jìn)的教學(xué)模式構(gòu)建智慧課堂，促進(jìn)學(xué)生參與教學(xué)全過(guò)程。文獻(xiàn)［7］提出將仿真軟件應(yīng)用于電工基礎(chǔ)課程的教學(xué)當(dāng)中。文獻(xiàn)［8］提出實(shí)行理論課的“四位一體”和實(shí)驗(yàn)課“四個(gè)結(jié)合”的教學(xué)方法改革。文獻(xiàn)［9］指出應(yīng)用型本科院校電工基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)思路。在新工科的背景下，根據(jù)昌吉學(xué)院的辦學(xué)定位和專(zhuān)業(yè)特色，對(duì)于電工基礎(chǔ)課程改革，本文提出教師在教學(xué)設(shè)計(jì)方面采用項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)，學(xué)生在學(xué)習(xí)上采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式學(xué)習(xí)，在知識(shí)傳授上采用理論和實(shí)踐一體化的傳授模式。此外，針對(duì)開(kāi)設(shè)電工基礎(chǔ)課程的不同專(zhuān)業(yè)需求，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行整改，模塊化設(shè)計(jì)，提出“1+X”改革模式。

一、教學(xué)改革

昌吉學(xué)院辦學(xué)層次定為應(yīng)用型本科高校不同于普通本科，其人才培養(yǎng)應(yīng)具備兩大基本特征：一是必須符合本科教育的學(xué)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；二是辦學(xué)方向和科學(xué)定位著眼點(diǎn)的應(yīng)用型，它是應(yīng)用型本科教育的核心，昌吉學(xué)院的專(zhuān)業(yè)辦學(xué)應(yīng)該既強(qiáng)調(diào)“崗位型”，又強(qiáng)調(diào)“發(fā)展后勁”。以航空系飛行器維修專(zhuān)業(yè)電工基礎(chǔ)課程作為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，如何實(shí)施體現(xiàn)“新工科”背景下應(yīng)用特色，該課程教學(xué)目標(biāo)應(yīng)該體現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)和創(chuàng)新意識(shí)，知識(shí)結(jié)構(gòu)應(yīng)表現(xiàn)為與專(zhuān)業(yè)息息相關(guān)；能力結(jié)構(gòu)上，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐綜合能力。為此，昌吉學(xué)院航空系無(wú)人機(jī)專(zhuān)業(yè)必須確定電工課程突出應(yīng)用特色，提高教學(xué)質(zhì)量的改革目標(biāo)，并以突出應(yīng)用型特色作為教改的前提，以提高教學(xué)質(zhì)量。

針對(duì)電工基礎(chǔ)課程，在教學(xué)內(nèi)容上，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，滿(mǎn)足本科學(xué)業(yè)基礎(chǔ)，堅(jiān)持必須夠用的原則。針對(duì)教學(xué)改革所應(yīng)具備的知識(shí)結(jié)構(gòu)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容重新調(diào)整，將教學(xué)內(nèi)容調(diào)整為模塊化，能將理論部分嵌入到實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，即教學(xué)內(nèi)容項(xiàng)目化設(shè)計(jì)；學(xué)生學(xué)習(xí)采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方式；從教師和學(xué)生角度來(lái)看，整個(gè)教學(xué)行為體現(xiàn)了理論和實(shí)踐一體化的教學(xué)改革模式。項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)式學(xué)習(xí)和理論和實(shí)踐一體化傳授模式這三者的關(guān)系如圖1所示。

圖1 教學(xué)改革關(guān)系圖

二、教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施

電工基礎(chǔ)課程主要任務(wù)是研究電的規(guī)律及其應(yīng)用。該課程要求服務(wù)于專(zhuān)業(yè)群。專(zhuān)業(yè)群中各專(zhuān)業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其提出的知識(shí)與能力要求不盡相同，有共性部分和個(gè)性部分。各專(zhuān)業(yè)需求共性部分為“1”，是該專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程滿(mǎn)足共性需求的基礎(chǔ)平臺(tái)部分，而各專(zhuān)業(yè)需求個(gè)性部分“X”，體現(xiàn)電工基礎(chǔ)課程與相關(guān)專(zhuān)業(yè)后續(xù)課程的緊密銜接，以滿(mǎn)足專(zhuān)業(yè)個(gè)性化的需求。

昌吉學(xué)院航空系有交通運(yùn)輸、飛行器維修、無(wú)人機(jī)專(zhuān)業(yè)三個(gè)專(zhuān)業(yè)，這三個(gè)專(zhuān)業(yè)都開(kāi)設(shè)電工基礎(chǔ)課程，該課程在每個(gè)專(zhuān)業(yè)中都發(fā)揮重要的支撐作用。以航空系無(wú)人機(jī)專(zhuān)業(yè)為例，學(xué)習(xí)電工基礎(chǔ)課程是對(duì)后續(xù)課程嵌入式技術(shù)及實(shí)驗(yàn)、無(wú)人機(jī)電機(jī)與電調(diào)、無(wú)人機(jī)組裝與調(diào)試等課程有著重要支撐作用。同時(shí)也有助于學(xué)生在無(wú)人機(jī)裝配、調(diào)試、維修方面能力的加強(qiáng)和提高；具備無(wú)人機(jī)的裝配技能和檢修技能。對(duì)無(wú)人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)起到一定支撐作用，對(duì)無(wú)人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)建設(shè)和完善人才培養(yǎng)方案起到了一定促進(jìn)作用，并提升了專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量。

昌吉學(xué)院航空系開(kāi)設(shè)電工基礎(chǔ)課程的服務(wù)對(duì)象主要有飛行器維修專(zhuān)業(yè)、無(wú)人機(jī)專(zhuān)業(yè)、交通運(yùn)輸專(zhuān)業(yè)，對(duì)該課程的要求如圖2所示。通過(guò)對(duì)比分析，能力分解與提煉歸納出共性的電工基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)能力要求“1”部分及其針對(duì)這個(gè)專(zhuān)業(yè)的特別要求的“X”能力部分。同時(shí)，航空系開(kāi)設(shè)電工基礎(chǔ)課程如圖3所示。在圖3，可以看出飛行器維修專(zhuān)業(yè)后續(xù)課程有數(shù)控技術(shù)、液壓與氣動(dòng)技術(shù)、機(jī)床故障及維修；無(wú)人機(jī)專(zhuān)業(yè)后續(xù)課程有自動(dòng)控制原理、嵌入式技術(shù)與實(shí)驗(yàn)、無(wú)人機(jī)電機(jī)與電調(diào)；交通運(yùn)輸專(zhuān)業(yè)后續(xù)課程有通信導(dǎo)航監(jiān)視、雷達(dá)管制與模擬飛行、空氣動(dòng)力學(xué)與飛行原理；根據(jù)三個(gè)專(zhuān)業(yè)對(duì)電工基礎(chǔ)課程知識(shí)要求，進(jìn)行分析歸納總結(jié)出各專(zhuān)業(yè)模塊化結(jié)構(gòu)體系。

圖2 各專(zhuān)業(yè)能力要求1+“X”體系

圖3 教學(xué)內(nèi)容模塊化結(jié)構(gòu)體系

教學(xué)過(guò)程的實(shí)施，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)小組合作學(xué)習(xí)的教學(xué)改革方法。首先，根據(jù)班級(jí)學(xué)生不同個(gè)體差異按照優(yōu)中差進(jìn)行分類(lèi)。然后優(yōu)中差比例進(jìn)行小組分配；其次，教師將進(jìn)行項(xiàng)目化教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)施；最后，教師在實(shí)踐教學(xué)備課的過(guò)程中，可以選擇動(dòng)手能力強(qiáng)和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)的同學(xué)一起備課，一方面這樣的同學(xué)可以充當(dāng)教師助手，進(jìn)一步減輕教學(xué)實(shí)施的困難和壓力；另一方面可以讓這樣的同學(xué)指導(dǎo)其他同學(xué)的學(xué)習(xí)，同時(shí)，對(duì)這種優(yōu)秀的學(xué)生也是一種鍛煉和提高。

三、課程評(píng)價(jià)體系

電工基礎(chǔ)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的課程，傳統(tǒng)的課程評(píng)價(jià)體系當(dāng)中，理論考試占了很大一部分成績(jī)，然而實(shí)驗(yàn)成績(jī)占的比例很小?！靶鹿た啤钡谋尘跋拢瑥?qiáng)調(diào)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力。盡可能將理論部分知識(shí)融入到實(shí)踐教學(xué)中去，實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)考核評(píng)價(jià)注重過(guò)程性評(píng)價(jià)。項(xiàng)目教學(xué)任務(wù)得到解決，通過(guò)總結(jié)性評(píng)價(jià)糾正學(xué)員對(duì)所學(xué)知識(shí)上的模糊不清、理解上的錯(cuò)誤和偏差，對(duì)具有創(chuàng)新性的案例進(jìn)行講評(píng)，從而實(shí)現(xiàn)“任務(wù)”到“知識(shí)”到“應(yīng)用”到“創(chuàng)新”的一個(gè)過(guò)程。學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)采用全方位評(píng)價(jià)機(jī)制，第一、對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)掌握程度的評(píng)價(jià)，即教師對(duì)學(xué)生完成當(dāng)前問(wèn)題解決方案的過(guò)程和結(jié)果的評(píng)價(jià)；第二、教師應(yīng)注重對(duì)學(xué)院學(xué)生本身的自主學(xué)習(xí)以及與他人協(xié)作學(xué)習(xí)能力的評(píng)價(jià)。

四、總結(jié)

本文以昌吉學(xué)院為例，從課程教學(xué)改革、教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施和教學(xué)評(píng)價(jià)三個(gè)方面進(jìn)行探討。在“新工科”背景下和昌吉學(xué)院的辦學(xué)定位角度考慮出發(fā)，闡述了電工基礎(chǔ)課程改革的必要性；以昌吉學(xué)院航空系三個(gè)專(zhuān)業(yè)為例，給出電工基礎(chǔ)課程教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施改革建議；教學(xué)評(píng)價(jià)符合專(zhuān)業(yè)特色和需求，制定更加合理電工基礎(chǔ)課程教學(xué)評(píng)價(jià)體系，更好地有利于學(xué)院的發(fā)展。教學(xué)改革永遠(yuǎn)在路上，作為高校工科專(zhuān)業(yè)教師，要緊跟時(shí)代潮流。