電工技術(shù)教學(xué)改革分析

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一、構(gòu)建科學(xué)的課程內(nèi)容體系，主動適應(yīng)信息時代的教改需求

針對電工課學(xué)時減少、內(nèi)容膨脹、更新快的特點，沿著“掌握基本知識，教會學(xué)習(xí)方法，啟迪創(chuàng)新思維”的思路，借鑒國外和地方有關(guān)教育及科技發(fā)展的研究成果，筆者對課程內(nèi)容體系進(jìn)行了重新的調(diào)整設(shè)計。參考國內(nèi)外同類或相關(guān)的教材和著作，對經(jīng)典內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整優(yōu)化，刪減了陳舊繁雜的內(nèi)容，補充了現(xiàn)代電子設(shè)計思想和電工常用電路應(yīng)用實例。結(jié)合生產(chǎn)實踐的需要，在加強應(yīng)用的基礎(chǔ)上，考慮到深入淺出、循序漸進(jìn)的認(rèn)識規(guī)律，優(yōu)化組合課程內(nèi)容。分四個層次設(shè)置電工課程。

第一層次，電路的認(rèn)識。介紹電路和基本電路元件，如電阻、電容、電感等及各電路元件的約束關(guān)系、基本物理量等。

第二層次，電路分析基礎(chǔ)。包括電路的基本定律、基本電路分析方法、電路的暫態(tài)分析和正弦交流電路分析。電路分析基礎(chǔ)多見于后續(xù)課程的電路等效分析，影響到電路基本分析判斷與實際電路圖的快速識別。其中直流電路是交流電路、電子電路的基礎(chǔ)。直流電路分析方法，如基爾霍夫定律、等效概念、戴維南定理等，不僅適用于直流電路的分析計算，一般也適用于其他電路的分析計算。這些內(nèi)容貫穿于整個課程中，起著承上啟下或牽動全局的作用。

第三層次，電工器件。磁路部分重點介紹交流鐵心線圈電路，為學(xué)習(xí)變壓器與異步電動機打基礎(chǔ)。電動機重點介紹電動機的控制與調(diào)速。因為電動機的控制技術(shù)仍然是各種控制理論和實踐中應(yīng)用最多的技術(shù)。

第四層次，電工常用電路應(yīng)用及電路設(shè)計方法。介紹電工日常工作中經(jīng)常接觸到的典型電路，使學(xué)員意識到所學(xué)的電工知識絕不是空洞的理論。通過具體的電路分析介紹電路設(shè)計的基本程序和步驟，初步確立電路設(shè)計思想，培養(yǎng)學(xué)員的電路設(shè)計習(xí)慣。

這四個層次之中又可以按內(nèi)容難度等級劃分為重點講授內(nèi)容、一般講授內(nèi)容和自學(xué)內(nèi)容。如對戴維南定理重點講解，而對支路電流法，只要講解列方程的原則和方法即可，學(xué)員可以自己總結(jié)出結(jié)論，達(dá)到解決問題的目的。交流電路研究的理論依據(jù)依然是歐姆定律、基爾霍夫定律以及基本電路分析方法，只不過分析的對象不是直流而是相量，只要了解了復(fù)數(shù)運算規(guī)律，就能利用前后關(guān)聯(lián)的知識獨立求解，教學(xué)中應(yīng)該把學(xué)習(xí)的主動權(quán)交給學(xué)員。這樣設(shè)置教學(xué)內(nèi)容體系后，能做到繁簡得當(dāng)、重點突出，既不損害其內(nèi)容的完整性、系統(tǒng)性，又解決了課時減少的矛盾。

二、改革傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)員可持續(xù)的學(xué)習(xí)能力

課堂教學(xué)是課程改革的重點，因為課程改革的理念大部分是通過課堂教學(xué)來實施的。“授之以魚”不如“授之以漁”。在傳授學(xué)員知識的同時，更加注重教會學(xué)員學(xué)習(xí)、思考的基本思路和基本方法，不僅使學(xué)員“學(xué)會”，還要讓他們“會學(xué)”，并以此培養(yǎng)學(xué)員可持續(xù)的學(xué)習(xí)能力。

1.采取開放啟發(fā)式教學(xué)法

從學(xué)員接受知識的過程看，濃厚的興趣是一種巨大的動力，能激發(fā)學(xué)員的想象力，驅(qū)使學(xué)員去積極思考、觀察和研究。正如俄羅斯一句諺語所說的“你可以把馬牽到河邊，卻不能強迫馬喝水”，學(xué)習(xí)亦是如此。如果學(xué)員對“電工技術(shù)”不感興趣，就會直接影響其學(xué)習(xí)的效果。[1]因此，需要采取各種有效方法激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動其學(xué)習(xí)的積極性，變傳統(tǒng)的“學(xué)員被動接受”為“學(xué)員主動學(xué)習(xí)”，確立學(xué)員學(xué)習(xí)的主體地位，大力提倡和推廣參與討論、開放啟發(fā)、師生互動等教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)的興趣愛好，引導(dǎo)學(xué)員自主思考，大膽、理性地質(zhì)疑和創(chuàng)新。雖然在中學(xué)物理課上大家都接觸過電路，但在開始學(xué)習(xí)電工技術(shù)時，仍有必要通過介紹大量身邊的例子來使學(xué)員對電路的應(yīng)用形成一個初步的印象。觸發(fā)學(xué)員產(chǎn)生弄清未知事物的迫切愿望，誘發(fā)探索的思維活動，喚醒其潛在的創(chuàng)新意識。教學(xué)方法改進(jìn)的核心是運用研討式、啟發(fā)式教學(xué)，把所講授的知識當(dāng)作一個研究課題，在教學(xué)中揭示知識產(chǎn)生的背景及科學(xué)思想方法。[2]比如講授串聯(lián)諧振時，先提出一個研究課題：“收音機如何收聽到廣播的？”在教員的引導(dǎo)下，大家初步了解收音機的基本組成部分：電源、開關(guān)、天線、調(diào)臺旋鈕、調(diào)音量旋鈕、調(diào)制與放大電路、耳機。其中針對“如何從天空中無數(shù)的無線電信號和各種廣播節(jié)目信號中選出所希望的節(jié)目信號？”這一子課題，以小組為單位，開展積極討論，互相啟發(fā)，直至弄清問題、解決問題。討論式教學(xué)法以啟發(fā)式教學(xué)思想為基礎(chǔ)，以合作學(xué)習(xí)、合作探索等為具體形式，自然而然地調(diào)動了學(xué)員的思維，引起學(xué)員的興趣和共鳴。利用實物講解電動機的構(gòu)造，觀察電動機正反轉(zhuǎn)情況，使學(xué)員能夠形成較強的感官認(rèn)識。結(jié)合家用空調(diào)、洗衣機等的工作原理，把安全用電和電冰箱、洗衣機的安全保護(hù)結(jié)合起來講。[3]通過尋找身邊應(yīng)用電路的例子，使同學(xué)們切實感受生活中無處不在的電路。這樣不僅形象生動，而且加深了學(xué)生對基本理論的理解。

2.運用先進(jìn)的教學(xué)手段

在以往電工課的教學(xué)過程中，受條件的限制，教學(xué)內(nèi)容局限于課本，教學(xué)空間局限于教室，思維空間和能力的狹隘，導(dǎo)致學(xué)員分析問題和處理問題受到限制。因此，筆者探索運用多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)等現(xiàn)代教育技術(shù)手段來改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法，推廣應(yīng)用多媒體課件、電子CAD課程和EDA仿真技術(shù)等。將EDA方法引入教學(xué)中，選擇形象直觀的Multisim和Pspice軟件，依靠軟件強大的模擬功能，介紹電路基本元件的特性，驗證講授的定理、定律，可使學(xué)員加深印象，強化記憶，增強課堂教學(xué)效果。比如在講解電容器時，利用Multisim軟件，通過一個電路圖，展示電容儲能和放電的特性，在示波器中可以直觀地看到充放電過程，加深學(xué)員對電容特點的理解。

3.開發(fā)電工電子學(xué)習(xí)網(wǎng)站

利用校園網(wǎng)，開發(fā)電工電子學(xué)習(xí)網(wǎng)站。開放網(wǎng)上教學(xué)資料，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享，使教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度得到明顯的發(fā)展，為學(xué)員自主學(xué)習(xí)、個性化學(xué)習(xí)提供廣闊的平臺。通過教員精講、學(xué)員自學(xué)、網(wǎng)上答疑、啟發(fā)創(chuàng)新四個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)教學(xué)互動網(wǎng)絡(luò)化管理。教員精講：任課教員根據(jù)章節(jié)，精講課程。分析重點、難點，注重突出知識點之間的聯(lián)系，穿插習(xí)題講解和應(yīng)用實例。對授課過程進(jìn)行教學(xué)視頻錄像，并到網(wǎng)上。學(xué)員自學(xué)：將各種理論教學(xué)、軟件資源、經(jīng)驗方法、應(yīng)用實例等資源整合起來，匯集到網(wǎng)上，免去了學(xué)員查找之苦。倡導(dǎo)學(xué)員利用晚自習(xí)、周末等課余時間登陸網(wǎng)站進(jìn)行自學(xué)，促使學(xué)員逐步積累信息量，拓展知識。網(wǎng)上答疑：通過電子郵件或聊天室進(jìn)行答疑。對學(xué)員提出的共性的問題，給予集中解答。網(wǎng)上答疑重點是解決學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的難點、疑點問題，及時了解教學(xué)情況并調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)方法。啟發(fā)創(chuàng)新：構(gòu)建網(wǎng)上學(xué)習(xí)交流的平臺，讓學(xué)員討論交流學(xué)習(xí)中的經(jīng)驗體會，教員也可適時引導(dǎo)，啟發(fā)學(xué)員思考創(chuàng)新。瞄準(zhǔn)社會或部隊需求，選取一些具有實際應(yīng)用價值的電路進(jìn)行分析，引導(dǎo)學(xué)員由淺入深，發(fā)散思維并提出自己的創(chuàng)意。

三、加大開放式實驗教學(xué)力度，鍛煉提升學(xué)員的創(chuàng)新實踐能力

實驗教學(xué)能訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)員動手實踐能力、創(chuàng)新發(fā)展意識和嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度，是電工學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)。

1.進(jìn)行任務(wù)驅(qū)動式實驗教學(xué)

教學(xué)過程中，以讓學(xué)員完成一個具體的任務(wù)為牽引，教員把教學(xué)內(nèi)容巧妙地設(shè)計、隱含在單個的任務(wù)中，讓學(xué)員以分組或獨立完成任務(wù)的方式領(lǐng)會學(xué)習(xí)的核心內(nèi)容。在學(xué)員完成任務(wù)的同時其創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力都得到了提高，引導(dǎo)他們學(xué)會如何去發(fā)現(xiàn)，如何去思考，如何去尋找解決問題的方法。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式體現(xiàn)了“主導(dǎo)－主體結(jié)合”的教學(xué)設(shè)計原則，它避免了在以教為主和以學(xué)為主的教學(xué)設(shè)計中教員主導(dǎo)作用和學(xué)員主體地位的相互矛盾，既發(fā)揮教員的主導(dǎo)作用，又充分體現(xiàn)學(xué)員的主體地位。[4]因此，對“電工技術(shù)”這一實踐性強，趣味性濃的學(xué)科，任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式有其獨有的教學(xué)特色。例如實驗：基爾霍夫定律的驗證。提供給學(xué)員不同電阻三個、直流電壓表一個，直流電流表三個，穩(wěn)壓電源二臺，開關(guān)二個，導(dǎo)線若干，要求同學(xué)們按圖2所示連接電路，并驗證基爾霍夫定律。以任務(wù)驅(qū)動形式設(shè)置實驗，其基本過程為：提出任務(wù)、分析任務(wù)、學(xué)員操作、交流討論、鞏固創(chuàng)新、總結(jié)。

2.進(jìn)行開放式實驗教學(xué)

開發(fā)開放實驗教學(xué)平臺，從時間、空間、內(nèi)容上進(jìn)行全方位的開放。時間上，由原來的定時開放變?yōu)楝F(xiàn)在的全時開放，周末由教員輪流值班，正常開放，學(xué)員可以通過網(wǎng)上預(yù)約或到實驗室直接預(yù)約選擇實驗。增加了學(xué)員更多時間上的自由度，使學(xué)員可以根據(jù)各自的學(xué)習(xí)計劃靈活選擇實驗內(nèi)容，自由安排時間進(jìn)入實驗室，教員全程輔導(dǎo)，將課堂教育中的創(chuàng)新精神和能力培養(yǎng)拓展、深化。空間上，開發(fā)了基于局域網(wǎng)的開放實驗管理系統(tǒng)，建立“能力夜?！薄ⅰ皩W(xué)員科技創(chuàng)新課外實踐活動”、“實踐教學(xué)基地”等電工電子實驗教學(xué)平臺，學(xué)員可以自由選擇實驗室。內(nèi)容上，構(gòu)建了點（基本實驗）、線（綜合性實驗）、面（設(shè)計性實驗）、體（研究創(chuàng)新型實驗）四層次實驗教學(xué)體系，按照由淺入深、逐步提高的順序來安排實驗。體現(xiàn)在由“被動驗證”向主動“設(shè)計研究”型實驗轉(zhuǎn)變。充分利用校園網(wǎng)和實驗平臺等，鼓勵學(xué)員自行設(shè)計實驗電路、擬訂實驗方案步驟，準(zhǔn)備實驗器件，獨立完成實驗操作。這樣學(xué)員在實驗前就必須預(yù)習(xí)和查閱相關(guān)資料，精心準(zhǔn)備，做起試驗來也就心中有數(shù)了，使學(xué)員養(yǎng)成了良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。為了方便學(xué)員預(yù)習(xí)，把教學(xué)要求、儀器儀表的使用方法、特殊故障處理等編制成小冊子，便于學(xué)員隨時查閱。教員不再像以前那樣當(dāng)“保姆”，學(xué)員在實驗中的角色地位由“被動”變?yōu)椤爸鲃印保瑢W(xué)員不僅是實驗的主體，更是實驗過程的主導(dǎo)者，教員只起引導(dǎo)和提供技術(shù)服務(wù)的作用。開放實驗教學(xué)模式迫使學(xué)員開動腦筋，運用所學(xué)知識分析問題和解決問題，增強了學(xué)員理論聯(lián)系實際和獨立工作能力，有利于學(xué)員開闊眼界，活躍思維，提高實踐技能。學(xué)員扔掉了拐杖，學(xué)會了自己走路。

3.加強課外實踐教學(xué)培訓(xùn)

課外實踐教學(xué)培訓(xùn)能培養(yǎng)學(xué)員參與社會的獨立工作和實際動手能力。學(xué)員在參加實踐活動的過程中，必然會遇到各種各樣的難以解決的實際問題，通過這些問題的解決，提高了學(xué)員畢業(yè)后參加工作的社會適應(yīng)能力。近幾年來，通過筆者的探索，建立了集教學(xué)、科研于一體的開放模式。積極與地方工廠簽訂教學(xué)實踐合約，建立實踐教學(xué)基地，在院內(nèi)開辦“能力夜?！保刚埞S技術(shù)人員和教員為學(xué)員輔導(dǎo)。“能力夜?！币殉蔀榕囵B(yǎng)新型實踐性軍事人才的第二課堂組織。培養(yǎng)的學(xué)員中有84人取得了電子產(chǎn)品維修四級技能證書，9人參加了全國電子設(shè)計大賽并取得好名次。通過幾年來不懈的努力，“電工技術(shù)”教學(xué)改革取得初步成效，大大激發(fā)了學(xué)員學(xué)習(xí)興趣，學(xué)員自主學(xué)習(xí)、獨立思考、創(chuàng)新工作的可持續(xù)學(xué)習(xí)能力明顯提升，適應(yīng)了電工課學(xué)時減少、內(nèi)容量增大、要求提高這個教改矛盾解決的需要，教學(xué)實踐成果得到廣大學(xué)員和同行的一致好評。