“電工學”教學中工程實踐意識的培養(yǎng)

高有華，申永山，朱冬梅，龔淑秋，劉曉明

(沈陽工業(yè)大學電氣工程學院，遼寧沈陽 110870)

為了建設(shè)中國特色新型工業(yè)化道路，教育部啟動了“卓越工程師培養(yǎng)計劃”高等工程教育改革。而工程精神和工程意識是卓越工程師最本質(zhì)、最重要的素質(zhì)之一，卓越工程師的培養(yǎng)必須注重加強工科大學生工程精神和工程意識的培養(yǎng)。工科學生工程意識和實踐能力的培養(yǎng)是高等院校改革的當務(wù)之急［1］。意識是人們將自然科學原理結(jié)合人類在生產(chǎn)實踐中所積累的技術(shù)和經(jīng)驗，再應(yīng)用到人類利用和改造自然的實踐過程中，在人的頭腦中形成一種高度完善、高度有組織的人腦機能，是一種高級特殊物質(zhì)。工程意識以創(chuàng)新意識、實踐意識和團隊意識為主要特征。實踐能力包括動手操作能力、專業(yè)技能、科研能力、表達能力、人際交往能力、知識與技術(shù)的運用與創(chuàng)造能力等。因此高等工科院校應(yīng)以培養(yǎng)學生工程意思作為重要的工作來實施［2］。

1 工程意識的培養(yǎng)教師是關(guān)鍵

作為工科院校的專業(yè)基礎(chǔ)課教師，自身應(yīng)具有良好的工程素養(yǎng)，才能有助于學生工程意識的建立與培養(yǎng)。但由于客觀現(xiàn)實等因素的影響，使得高校在引進新教師時，更多地注重教師的學歷。加之目前我國工程教育出現(xiàn)的普遍問題——實踐性薄弱，重論文、輕設(shè)計、缺實踐，造成我國工科專業(yè)的畢業(yè)生工程意識嚴重欠缺，不能滿足用人單位的需要［3］。因此教師需要加強教學研究，提升自己的專業(yè)水平和綜合素質(zhì)。注重學法研究，使教法適應(yīng)學法。注重對學生的研究，在教學中應(yīng)教會學生獨立思考，獨立學習，獨立實踐，培養(yǎng)學生面對實際工程的工程意識和工作能力［4］。

目前高校教師的培養(yǎng)模式基本上是“本科—碩士—博士”一氣呵成的，因此，盡管在攻讀博士學位期間參與了許多科研項目，并積累了一定的實踐經(jīng)驗，但仍不能勝任相關(guān)課程內(nèi)容的要求，使理論與工程實踐嚴重脫節(jié)，嚴重制約了學生工程意識的建立與培養(yǎng)。為此，有計劃地選派教師到企業(yè)掛職鍛煉，進一步提高自身的實踐能力;定期聘請企業(yè)的專家到院校講學，講授生產(chǎn)一線所使用的最新技術(shù)、新工裝以及技術(shù)難點;與企業(yè)進行科研合作，使教師參與工程設(shè)計、成果轉(zhuǎn)化等工程研究、生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化等工程各個環(huán)節(jié)，提高教師的綜合素質(zhì)。教師還可以成為企業(yè)的技術(shù)顧問，在搞好技術(shù)服務(wù)的同時也使得自身的實踐能力得到了培養(yǎng)。

教學實踐表明:通過到生產(chǎn)一線參與企業(yè)產(chǎn)品或成果轉(zhuǎn)化的研發(fā)全過程，不僅教師的工程意識得到極大程度的提高，而且還可在理論教學過程中結(jié)合工程實例，除講授課程的相關(guān)內(nèi)容以外，還可拓展相關(guān)的知識點，使理論知識有機聯(lián)系起來，有利于培養(yǎng)學生的工程意識。

2 利用教學環(huán)節(jié)培養(yǎng)工程意識

盡管在大一階段的理論學習中，相關(guān)的課程(如“大學物理”等)為培養(yǎng)學生的工程意識奠定了良好的基礎(chǔ)。但教學實踐表明，在后續(xù)的專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)課的理論學習過程中，必須結(jié)合相關(guān)的授課內(nèi)容，從多角度審視、強化學生工程意識的培養(yǎng)，使得知識的傳授符合工程創(chuàng)新的特色。

2.1 從理論計算結(jié)果合理性角度培養(yǎng)工程意識

教學實踐表明，教師在授課過程中，時時刻刻利用自身的工程意識，從細微處著手，結(jié)合課程的內(nèi)容，經(jīng)常通過實例的分析、對比，可積極地強化學生的工程意識。例如講授正弦穩(wěn)態(tài)電路時，可以將日光燈電路簡單地視為RL串聯(lián)電路，在給定參數(shù)后可計算電流的有效值在0.3A～0.4A之間。通過這個結(jié)果，讓學生們掌握照明電路電流值的工程概念，進而了解導(dǎo)線線徑的選取原則。也學生們掌握了日光燈電路中整流器電感值和日光燈電阻值的范圍，建立相關(guān)的工程意識。同時作為拓展知識，講授實際的整流器是非線性元件，電路方程的建立應(yīng)以磁通為變量，進而分析其電磁過程，為后續(xù)課電機控制的相關(guān)知識打下基礎(chǔ)。若計算過程中出現(xiàn)錯誤，可依據(jù)工程概念找出錯誤所在，從而培養(yǎng)了學生的工程觀點和工程意識。

2.2 從綜合知識傳授角度培養(yǎng)和強化工程意識

在傳統(tǒng)的教學過程中，教師只重知識傳授，缺乏解決問題能力培養(yǎng):包括教師、教材、作業(yè)都把一些問題高度提煉成可以解決的問題。學生不能夠自己發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、簡化問題并最終解決問題。同時缺乏好奇心培養(yǎng)氛圍:好奇心是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，有成就的科學家和學術(shù)帶頭人大多具有較強的批判精神，不囿于固定思維定式，敢于問為什么，并從中找到了科學創(chuàng)新點。因此教師從綜合知識傳授的角度培養(yǎng)和強化學生的工程意識。

例如:電阻這個元件，一般教師和學生在學習中僅滿足于對歐姆定律的理解，掌握和計算。學生掌握的僅是一些計算電壓、電流、功率的習題。教師認為學生會做這樣習題就等于掌握了該課的內(nèi)容，而涉及不到學生在專業(yè)課程中急需解決的問題。顯然，電阻在電工學僅是一個單純的電阻，而在冶金、環(huán)保、材料、建筑等專業(yè)中，有著更為廣泛的工程應(yīng)用。例如在一些工程實際中，我們經(jīng)常要對溫度這個參數(shù)進行測量或進行控制。我們知道電阻的另一個性質(zhì)是當電阻周圍的溫度發(fā)生變化時，會引起電阻值的變化，根據(jù)這一性質(zhì)，電阻這個元件廣泛被應(yīng)用于溫度測量、控制工程中，作為感溫元件(或稱傳感器)。在供熱通風專業(yè)的恒溫室、冶金等專業(yè)中冶金爐的溫度控制、材料專業(yè)烘窯的恒溫控制、廣泛應(yīng)用熱電阻作為溫度傳感器，熱敏電阻將感受到的溫度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，這個信號一部分供給顯示儀表，一部分信號送到控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)(調(diào)節(jié)器)，按照事先設(shè)計的調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)其溫度，滿足生產(chǎn)和科研要求。

這種以電工學為主體內(nèi)核，緊密結(jié)合相應(yīng)實踐應(yīng)用問題的教學方法，在培養(yǎng)學生綜合能力的過程中，學生經(jīng)過潛移默化作用，形成一種綜合性思維的科學素養(yǎng)。他們將來走向工作，面臨的是不同的具體的行業(yè)，有了這樣的工程意識，就具備了創(chuàng)新能力和綜合能力，符合卓越工程師的潛質(zhì)。

2.3 利用課程關(guān)聯(lián)性培養(yǎng)和強化工程意識

雖然電工學課程的內(nèi)容十分繁雜，容易使學生感到各課程之間以及課程內(nèi)容各章節(jié)關(guān)聯(lián)性差，自成體系，造成學生在學習過程中，理解和掌握課程內(nèi)容困難，因此，授課教師應(yīng)特別注意課程內(nèi)容關(guān)聯(lián)性的講解。例如電工學的許多分析方法是建立在某種條件上的，教師或?qū)W生提出若改變條件用這種方法行不行，若行，如何分析;鼓勵啟發(fā)學生可以對一道習題用多種方法進行求解，并從多種不同的解法中選擇好的解題方法;提出綜合性的問題，把知識點串起來引導(dǎo)學生思考，提高學生分析問題的能力。

比如說，在介紹“電阻、電感和電容的正弦交流特性”時，首先用示波器將三者的電壓電流波形分別顯示出來，以此激發(fā)學生思考:為什么示波器中三者的電壓電流波形相位是不同，頻率是相同?然后老師推導(dǎo)一個電阻電壓電流的表達式，并總結(jié)其特性。而電感和電容的電壓電流的表達式由學生親自來推導(dǎo)，并根據(jù)表達式總結(jié)其特性，解釋示波器中所看到的電壓電流波形的現(xiàn)象。最后，由老師進行一定的補充、解釋和歸納。這樣很容易激發(fā)學生的學習興趣，促進師生互動，使學生更好地掌握所學知識點，并提高學生自己主動解決問題的能力，增強自信心。教學實踐表明，通過上述方法并結(jié)合教材的內(nèi)容講述本課程所涉及到的知識，更易使學生體會到課程之間的關(guān)聯(lián)性，為課程后續(xù)內(nèi)容的學習以及分析問題能力的提高提供了良好基礎(chǔ)。

3 借助創(chuàng)新意識培養(yǎng)強化工程意識

創(chuàng)新是推動工程發(fā)展的不竭的動力源泉，是民族工業(yè)進步的靈魂。創(chuàng)新精神是工程師綜合能力的體現(xiàn)，是興趣的指引，人格機能的體現(xiàn)，是一種孜孜以求的堅韌，是一種靈感和頓悟的狀態(tài)。現(xiàn)代工程所要求的創(chuàng)新性日益突出。勇于創(chuàng)新，是卓越工程師最為重要的品質(zhì)之一。工程創(chuàng)新，包括理論創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、制度創(chuàng)新等多方面的內(nèi)容。

由于創(chuàng)新是技術(shù)和經(jīng)濟發(fā)展的動力，是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，因而，創(chuàng)新意識的培養(yǎng)是教育的核心。為此，國家相關(guān)部門采取了一系列措施積極培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新意識。如教育部所設(shè)立的“國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃”以及國內(nèi)各工科高校所開設(shè)的創(chuàng)新設(shè)計課程等，均希望通過學生在實踐中來培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。教師必須結(jié)合自己的專業(yè)知識，結(jié)合所授課程的內(nèi)容，讓學生感到創(chuàng)新處處有，創(chuàng)新就在我們身邊。

4 改革教學手段強化工程意識

電工學課程是涉及綜合性及工程背景強的課程，其授課內(nèi)容不僅涉及電工技術(shù)、電子技術(shù)、電機、電器、電氣控制及計算機等多門學科的基礎(chǔ)知識，還涉及到相關(guān)學科的最新成果及其應(yīng)用。顯然，采用多媒體教學可以緩解目前相關(guān)課程的教學所面臨的諸如課時不斷被縮減、相關(guān)領(lǐng)域新技術(shù)和新工藝不斷涌現(xiàn)等矛盾。盡管多媒體教學具有授課內(nèi)容生動、信息量大等優(yōu)勢，但實踐也表明，單純采用多媒體教學，教學效果不會提高，反而會下降，不利于學生工程意識的培養(yǎng)。授課時對于公式的推導(dǎo)、基礎(chǔ)理論等相關(guān)知識，提倡板書教學，以便對相關(guān)問題進行詳細、充分的說明，使學生更多地關(guān)注事物的發(fā)展過程，而非事物發(fā)展的結(jié)果。在教學過程中，為充分調(diào)動學生的積極性，建議安排學生講解一定的相關(guān)內(nèi)容。這不僅能使學生的角色發(fā)生變化，由學的過程參與到教的過程中，學生可在教的過程中鍛煉語言的表達能力以及提高自信心等，為以后的工作奠定良好的基礎(chǔ)。實踐表明:多元化的教學手段不僅能顯著地提高教學效果，而且還可提高學生實踐應(yīng)用能力、思維開創(chuàng)性能力和創(chuàng)新性能力。

5 結(jié)語

本文結(jié)合筆者在電工學課程授課中的一些體會，從教師自身素質(zhì)、理論教學改革，創(chuàng)新意思培養(yǎng)及教學方法多元化等方面探討了培養(yǎng)本科生工程意識的若干關(guān)鍵問題，特別是要培養(yǎng)工科大學生像未來卓越工程師那樣具有卓越的工程精神和工程意識。當然，教學改革是一個不斷探索、不斷總結(jié)、不斷改進的過程，我們的改革仍在探索當中，如何建設(shè)出更有特色、更體現(xiàn)工程意識培養(yǎng)的電工學課程教學新模式，仍是我們努力探索的方向。

［1］ 林健.“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”通用標準研制［J］.北京:高等工程教育研究，2010，(4):21-29

［2］ 林健.面向“卓越工程師”培養(yǎng)的課程體系和教學內(nèi)容改革［J］.北京:高等工程教育研究，2010，(5):1-9

［3］ 鄧紅雷，李春茂，張廷鋒.“電工學”教學方法的研究與實踐［J］.南京:電氣電子教學學報，2009，31(4):108-109

［4］ 賈致榮，曲國慶，李雅琴.工科學生工程意識和實踐能力培養(yǎng)研究及實踐［J］.北京:高等建筑教育，2011，20(5):13-15