新工科背景下非電類工科專業電工學課堂教學改革與探索

王艷君

電工學是高等院校非電類工科專業學生的一門必修課，是對于電學入門性質的專業基礎課，具有完整的理論體系，是后續專業課程的公共基礎。課程內容分為電工技術與電子技術兩大部分。電工部分是電路分析的內容，包括電路的基本概念和基本定律、電路及其分析方法、正弦交流電路、三相電路、交流電動機以及工業企業供電與安全用電等內容。電子部分包括模擬電子技術和數字電子技術兩部分內容，主要內容為半導體器件、基本放大電路、集成運算放大器、門電路、組合邏輯電路以及觸發器和時序邏輯電路等內容，其理論性和實踐性都非常強。通過對電工學課程的學習，旨在培養學生分析和解決電學基本問題的能力，并為后續專業課程的學習奠定一定的理論和實踐基礎。

新工科要求應用型高等院校應圍繞“大工程觀、學生核心、成果導向、持續改進、綠色工程教育、全面工程質量教育”宗旨，創新課堂教學方法、深化課堂教學改革。新工科背景下，高等院校的非電類工科專業的電工學課堂教學應改變傳統的灌輸式、填鴨式教學模式，促進課程轉變為啟發式和任務驅動式的課堂教學模式。工程實踐能力與科技創新能力是新工科背景下人才培養的基本要求。為了適應新工科背景下應用型本科院校非電類工科專業人才培養目標，結合應用型本科院校特點，對我校車輛、能動、汽服、交運等非電類工科專業電工學的課堂教學進行了改革與探索。

1 新工科背景下電工學課堂教學的新訴求

新工科背景下，電工學的課堂教學在重點突出課程內容基礎性的同時，還要結合一定的工程實踐背景，強調課程的工程實踐性與創新性，并實現與學生相關專業的有機結合。這就要求教師在電工學的課堂教學過程中始終堅持以學生為中心，以目標為導向，創新課堂教學方法。同時，注重對學生的創新思維、綜合素質、持續學習能力的培養，使課堂教學更適用于培養面向新工科的工程人。具體分析如下。

1.1 人才培養需求

新工科為時代的發展提出了新的人才培養理念，要求培養具有創新精神卓越發展的工程科技人才，為我國的科技發展和國際競爭提供必需的智力支持和人才保障。作為應用型本科院校，培養的人才應具有較強的實踐動手能力，能夠創造性地運用所學的專業理論知識和實踐技能去解決生產和生活中的各種實際問題，從而推進創新型專業工程科技人才的培養需求，培養出實踐能力強、具備一定的創新精神、能夠引領未來發展的復合型科技人才。

1.2 專業建設需求

新工科強調專業學科建設應注重實用性、交叉性以及綜合性。電工學的課堂教學內容應與車輛、能動、汽服、交運等非電類工科專業的人才培養目標緊密結合。由于專業差異、學時差異等，不同專業對電工學的課程需求也各不相同。因此，電工學的課堂教學必須緊密結合各個專業的具體培養需求，并針對不同專業的人才培養目標，制定不同的課程授課方案，在保障教學內容完整的基礎上，深入挖掘各專業的工程背景，將新工科理念融入課堂教學建設。最后，充分結合各專業的培養方案，根據學時的不同，靈活調整課堂教學內容。

1.3 實踐拓展需求

工程實踐能力與創新能力，是推動社會發展的源泉。電工學的課堂教學應在注重理論知識的基礎上培養學生的實踐動手能力，改變課程實驗室實驗，實驗項目固定，并以驗證性實驗為主、綜合設計類實驗為輔的現狀。在課堂教學過程中適當增加實驗及實驗仿真環節，拓展學生的視野，豐富課堂教學活動，并進一步促進理論知識和實踐能力的有效融合，強化學生自主學習能力，豐富學生對課堂理論知識的實踐與應用，提高學生綜合運用所學專業知識、解決處理工程實際問題的能力。

2 電工學課堂教學現狀分析

通過對我校車輛、能動、汽服、交運等非電類工科專業的電工學課堂教學情況進行調查分析，發現這些專業學生的電學基礎知識有限，接受能力稍差。而電工學的課程內容多，綜合性強，但課時少。因此，當前電工學的課堂教學在培養工程應用型人才方面存在很大的不足?？偨Y電工學的課堂教學問題，主要包括以下幾個方面：

（1）課堂教學模式多為教師主導型，學生參與度不高

目前，電工學的課堂教學多采用“教師一講到底”的傳統教學模式，僅注重理論知識的傳授而忽視了對學生綜合能力的培養。課堂上學生一直處在被動接受狀態，導致學生主動探究學習能力不強，在完成課程內容的學習后并不能形成完整的課程知識體系，更談不上綜合能力的培養。最終，難以滿足新工科以學生為主體的核心內容和對非電類工科專業人才培養的要求。

（2）課堂教學手段單一，教學內容沒有專業區分

電工學當前的課堂教學手段主要是以PPT加板書的形式為主，引導啟發式課堂教學較少。同時，課堂教學內容過于陳舊，沒有根據學生專業的差別進行區分設計，沒有形成適應各專業培養計劃的課程體系，忽視了根據不同專業學生的不同學情進行因材施教的重要性，最終導致非電類工科專業學生對電工學的重視程度不夠，進而缺乏學習興趣和動力，不利于課堂教學的順利開展。

（3）理論教學內容多，脫離工程實踐

電工學多采用傳統教學模式，即教師課堂上進行理論教學，學生去實驗室完成課程實驗。對于非電類工科專業來說電工學理論課時占比多，實驗課時占比少，課堂教學過程中主要側重基礎理論的講解，聯系實踐不足。此外，電工學實驗多以驗證性實驗為主，由于實驗設備資源有限，學生一般3～5人一組，學生整體參與能力非常有限。同時，電工學實驗缺少工程應用實踐背景，不利于培養學生的工程實踐能力，不符合新工科的培養要求。

（4）考核形式單一，缺少有效的過程評價與激勵機制

電工學主要采用閉卷考試與平時成績考核的形式，缺乏有效的過程考核評價方式和激勵策略，教師無法全面地了解學生的學習情況及問題，導致學生進取心較差，投入精力少，學習效果差。

3 新工科背景下電工學課堂教學改革與探索

3.1 基于學生興趣引導的游戲晉級式教學法和案例教學法，調動學生的學習積極性

在電工學的課堂教學過程中，根據不同專業學生的學情和授課內容引入趣味游戲晉級元素，合理設定游戲段位，并建立合理的游戲晉級考核標準，以小組為單位，讓學生在歡快的游戲競爭環境中學習知識，吸引學生真正投入到課堂學習中，促進對課堂知識的消化吸收。同時，電工學課程的理論性、實踐性、工程性都很強，課堂教學過程中應結合不同專業的專業背景，形成適應各專業培養計劃的課程體系，并根據授課內容精心設計能夠吸引學生的并與其專業背景緊密相關的工程項目案例，課程內容完全根據工程項目的模式展開，并形成完整的知識體系，加強課堂教學與相關專業工程實踐相結合。在采用游戲晉級式教學法和案例教學法的課堂授課過程中，并注意合理設計懸念來調動學生的好奇心，使電工學的課堂教學不再枯燥抽象，而是變得生動具體，促進學生主動性學習和系統性思考。力爭做到教、學、做合一，使學生真正成為電工學課堂的主人。

3.2 混合式課堂教學模式，提升教學效果

采用雨課堂等智慧教學工具，把線上網絡教學和傳統的課堂教學有機融合起來，輔助實現電工學課程的線下線上混合式教學模式。課前雨課堂發布預習課件或錄制好的預習講解視頻，并結合網絡平臺上優秀的慕課資源來豐富課前線上教學內容，適應當代大學生隨時隨地采用手機或電腦進行線上學習的需求。課堂授課時，利用雨課堂實現掃碼簽到，隨機點名，并充分利用雨課堂的彈幕和投稿的功能，加強課堂互動并及時接收學生的反饋，形成課堂閉環，實現課堂教學環節的優化。課后及時發布課堂作業，檢查學生對課堂知識的學習和掌握程度，加強教師和學生的直接互動交流。將雨課堂等智慧教學工具全面融入電工學課堂教學的混合式教學模式，可以有效延伸課堂教學的時間和空間，既能發揮教師引導、啟發、監控教學過程的主導作用，又能有效調動學生的學習積極性、主動性和創造性，提高學生的學習興趣、課堂參與度以及課下預習和復習效果。最終，達到課前、課中、課后三個環節有機結合，實現“學生為主、教師為輔”的新型混合式課堂教學模式。

3.3 將虛擬仿真技術引入到電工學課堂教學中，加強理論與實踐的結合

將Multisim軟件的虛擬仿真技術引入電工學的課堂教學之中，形成直觀可視化的課堂教學方式。在講解理論知識的同時，利用Multisim軟件進行虛擬仿真與演示，可以使電工學課堂教學中抽象的理論定律形象化，突破實驗室教學的時間和空間，進一步促進理論、實驗與課程設計的有機統一。通過仿真電路的分析與設計讓學生在課堂中就能感受到實驗所帶來的直觀效果，加強學生對于課堂授課內容的認識與理解，同時提高學生分析與搭建實際電路的能力，并為學生課下問題解決和創新設計提供途徑。通過Multisim軟件的虛擬仿真使課堂教學實現理論與實踐相結合，激發學生的創新能力和綜合素質，使教學效果最大化，并為實驗教學的順利開展奠定一定的理論和實踐基礎。

3.4 深度挖掘思政元素，有機融入課堂教學全過程

在電工學課堂教學的開展過程中，始終堅守立德樹人初心，堅持為黨育人、為國育才。根據學生學情與專業特點，深入挖掘課程中所蘊含的價值與精神元素，并融入教師課堂教學一言一行，堅持把思想政治工作貫穿課堂教學全過程，促進將“合作創新意識”“責任擔當意識”“工匠精神”“科技強國理念”等思政元素融入課堂教學之中，實現全程育人、全方位育人。同時有機結合高效、有針對性的教學方法，抓牢學生的注意力，在知識傳授過程中潛移默化地影響和塑造學生的道德品格，提升課程思政實施效果。通過充分挖掘與授課專業相關的思政教育元素，培養學生逐漸樹立專業榮譽感與職業使命感，不斷提升育人成效。

3.5 完善課程考核評價方式與激勵機制，加強對學生學習過程的考核與激勵

細化和完善電工學的課程考核評價方式，實現課程考核環節多樣化和考核評價多元化。對學生的考核不僅僅是閉卷考試、課堂表現、作業及課程實驗等，還要考查學生對理論知識的靈活運用能力、創新能力以及學生課下自主學習情況等平時成績的考核評價，來加強對學生學習過程的考核與評價，增加學生的課程參與度，力爭實現對學生全面客觀評價。同時，還根據章節內容增加章節測試等階段性考核，及時了解學生的階段性知識掌握情況和問題，以在課堂教學過程中對教學內容和教學方法及時地進行調整和完善。同時，學生經過階段性考核，能及時發現自身對知識點的掌握情況，進而查漏補缺、鞏固理解，增強學習自信和學習動力。同時，在電工學課堂教學過程中，建立合理的學生激勵機制，激勵學生更加自主積極的學習。

下面以基爾霍夫定律教學內容為例，“45分鐘+40分鐘”課堂教學的總體設計思路如表。

4 結語

課堂教學改革是一項長期的系統工程，永遠都在路上。作為本科院校的一名專業教師，深知責任重大，使命光榮，要始終堅守立德樹人初心，堅持以學生為中心，緊跟時代發展步伐，持續改進和完善課堂教學方法和理念，探索適合新工科人才培養的新型課堂教學模式。

本文系山東交通學院本科教學改革研究項目資助“新工科背景下非電類工科專業電工學課堂教學改革與實踐”研究成果，項目編號：2022YB29。

（作者單位：山東交通學院信息科學與電氣工程學院）