在電工學教學中培養(yǎng)學生思維能力和職業(yè)技能

劉 宏，么艷平，陳卓然，王廣德

（1.吉林師范大學信息技術(shù)學院，吉林 四平 136000； 2.吉林師范大學博大學院，吉林 四平 136000）

一、引 言

電工學教學的基本任務是把電磁學理論和生產(chǎn)、生活實踐結(jié)合起來，從而培養(yǎng)學生的思考問題的能力和創(chuàng)新素質(zhì)。由于電工學的概念多、知識面廣、實踐性強等特點，在課時少的情況下，能讓學生理解、接受并能運用課程的全部內(nèi)容，則教師本人必須認真?zhèn)湔n、認真探索教學規(guī)律、確保每次課堂教學的質(zhì)量，才能提高教學水平。為此，我們在教學中做了積極探索，從教學態(tài)度、內(nèi)容和方法進行了提高，如重視每一教學環(huán)節(jié)、注重教學內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系、更新以及理論與實際應用相結(jié)合等方面來提高本門課程的教學水平。

二、教學改革實踐

1.端正教學態(tài)度，樹立教學理念

教學態(tài)度決定著教學質(zhì)量，因此教學水平的提高取決于教師的責任心。只有教師愛崗敬業(yè)，對工作認真負責，一絲不茍，才能提高教學質(zhì)量，以及考慮如何開拓學生的思維和培養(yǎng)職業(yè)技能。同時我們在教學改革中，以“學以致用實踐育人”的教學理念為指導，使教學改革有的放矢。

（1）把握每次課堂教學。在主觀上重視每次課堂教學，在每一次上課前，精心考慮每個教學環(huán)節(jié)。不僅準備好掛圖、多媒體課件及講稿，而且要清楚每堂課的重點難點及所采用的教學方法。講課時要做到思路清晰、內(nèi)容連貫、重點突出。邏輯推理比較強的內(nèi)容，采用黑板授課方式；對于半導體器件等直觀性強的內(nèi)容可結(jié)合圖片或多媒體等形式向?qū)W生展示；而放大電路、邏輯電路和繼電控制電路可在課堂進行仿真。在課堂教學中適當引入一些仿真內(nèi)容［1］，通過典型實例演示可增加學生的興趣，同時也可以使學生更深入理解不同電路的特點和信號的具體變化過程。每次課結(jié)束時教師都要給學生留思考題和作業(yè)，并在下次課前及時檢查思考題和作業(yè)完成情況。對于每次課堂教學盡心準備，不僅講解清楚教學內(nèi)容，更要調(diào)動學生的積極性，使學生由被動的學習狀態(tài)轉(zhuǎn)入主動的理性思維狀態(tài)，提高思維品質(zhì)。

本校承擔電工學教學不僅有老教授也有年青教師，在教學改革中實施老教師和年青教師互動聽課評課。年青教師在聽資深老教授的講課過程中，可以深刻領(lǐng)會知識點如何講解，直接獲得老教授多年的教學經(jīng)驗。而老教授去聽年青教師的課時，可對后者的課堂教學作出點評指出不足，有利于年青教師的提高和完善。這種互動的聽課每月都不定時開展，每名教師都在會增加自身的約束力，端正教學態(tài)度，注重每次課的教學和每個教學環(huán)節(jié)［2］。

（2）重視基礎(chǔ)并學以致用。我們反對死記硬背，但是一些基本的電路是要求學生必須牢記的。如三極管的共發(fā)射極、共基極、共集電極三種基本放大電路，基本的差分電路和基本運算放大電路，基本集成穩(wěn)壓電源和分離元件穩(wěn)壓電源，繼電器控制電路中的自鎖、互鎖、聯(lián)鎖，以及PLC中的典型程序等，要求學生在熟悉其基本原理的基礎(chǔ)上能熟練的畫出電路圖。要求學生會用仿真軟件對電路進行仿真，會用實際元件組裝。在基本技能訓練中，我們從培養(yǎng)學生的最基本的習慣入手，如測量元件時表筆的正確拿法、接地線電源線和信號線的顏色的選擇、實驗中的開關(guān)電源的順序（如聯(lián)結(jié)完電路檢查無誤再接通電源，做完實驗先關(guān)電源再拆線路）等，使學生養(yǎng)成良好的職業(yè)習慣。在此基礎(chǔ)上進行元件測量、基本儀器的使用、基本電路的組裝、實用電路設(shè)計等基本技能的訓練。

2.優(yōu)化教學內(nèi)容 注重前后聯(lián)系

（1）注重內(nèi)容前后聯(lián)系。電工學中前后內(nèi)容相互聯(lián)系，而不是簡單地堆砌，因此在教學中注意教學內(nèi)容的宏觀把握，揭示知識的聯(lián)系，引導學生建立系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)。以電阻電路的分析為例，首先提出集總假設(shè)，然后引出兩類約束。兩類約束是分析電路的基本依據(jù)，能夠?qū)λ须娮桦娐愤M行分析。但是對于復雜電路，往往涉及求解大量聯(lián)立方程式的問題，計算繁瑣，因此，需要尋求減少聯(lián)立方程式的電路分析方法。于是提出了完備的獨立電路變量的概念，由此引出了網(wǎng)孔法、節(jié)點法等一般分析方法。進一步提出，通過把一個復雜電路分解，引出單口網(wǎng)絡(luò)的概念。但是直流電路、正弦交流電路、動態(tài)電路、二端口網(wǎng)絡(luò)都遵守最基本的電路定律，如KCL、KVL以及KVL［3，4］。

（2）教學內(nèi)容時時更新。隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，電路的復雜度日益增大。而面對這種情況，必須經(jīng)常對教學內(nèi)容進行適當?shù)卦鰟h、調(diào)整和修改，使學生學習使用系統(tǒng)化的步驟和方法來處理，習慣由計算機去完成列寫的電路方程和求解的工作。另外，隨著實際研究中非線性問題的要求日益突出，以及狀態(tài)變量分析方法的廣泛應用，都需要在作為基礎(chǔ)理論的電路課程中將網(wǎng)絡(luò)拓撲分析、非線性電路以及狀態(tài)變量分析這些重要內(nèi)容包含進來［5］。在教學中還應該結(jié)合電工電子新技術(shù)、新器件和新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，介紹電工電子技術(shù)的新的發(fā)展概況，讓學生深刻的體會到這是一個飛速發(fā)展的科學領(lǐng)域。因此在全球高等教育奮力追求科技創(chuàng)新的今天，每位教師有義務跟蹤學術(shù)研究和科學技術(shù)的進展，給學生傳授更新的內(nèi)容，以開闊學生的思維、提高創(chuàng)新能力。

（3）增加適當?shù)娜宋闹R。在教學內(nèi)容選擇時可以適當增加人文知識，擴寬學生知識面，使教學內(nèi)容更加生動有趣。例如緒論中回顧了法拉第電磁感應定律的發(fā)現(xiàn)過程。法拉第原來是學習化學的青年化學家，1920年奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，即電能生磁。于是，法拉第反向思維：那么磁能否生電呢？1922年他在自己的筆記本上寫道：“磁能轉(zhuǎn)變?yōu)殡姟薄７ɡ诖_定了反向思維的方法，并且搞了十年實驗，到1931年做了160多次實驗，大部分實驗都失敗了。最后才發(fā)現(xiàn)變化的磁場產(chǎn)生了渦旋的電流，在導體上的感應電動勢為，這就是法拉第電磁感應定律［6］。有了這個定律之后，才有了后來的電氣化時代和今天的電子時代。這樣具有創(chuàng)新的導入，可以激起學生注意力，引導學生思考，激發(fā)學習電工課的學習興趣。

（4）增強理論和實際應用相結(jié)合。課堂教學如果單純講述理論，學生會感覺很枯燥而沒有興趣，如果我們把每次理論課都能和實際應用結(jié)合起來，這樣會大大地提高學生的興趣。例如：講串聯(lián)諧振的時候，可以結(jié)合串聯(lián)諧振在收音機接收電路中的應用來講解。收音機選臺時，改變諧振電容的容量，從而改變諧振頻率，當收音機的諧振頻率和某一電臺的頻率相同時，那么這時LC回路中該電臺頻率的電流最大，在可變電容兩端的這種頻率的電壓也較高。其他各種不同電臺頻率的信號雖然也都存在，但由于沒有達到諧振，在回路中引起的電流很小。這樣就起到了選擇信號和抑制干擾的作用［7］。再有，如果單純講品質(zhì)因數(shù)學生不容易接受，如果結(jié)合收音機來講，告訴學生減小串聯(lián)電阻，品質(zhì)因數(shù)升高，通頻帶變窄，收音機的選擇性增強，但捕捉能力下降，不好選臺；反之，如果增大電阻，品質(zhì)因數(shù)會降低，通頻帶會增寬捕捉能力增強，但選擇性下降，容易混臺。這樣聯(lián)系實際應用來講，學生就容易理解和記憶，教學效果明顯比單純的理論教學效果要好。

3.教學方法靈活多樣 教學過程層層遞進

在教學過程中，讓學生在掌握系統(tǒng)的理論知識和分析方法的同時，更重要是在創(chuàng)新思維和實際技能的培養(yǎng)。我們積極進行啟發(fā)式教學，采用了疑問法、比較法和歸納法等教學方法。例如講解戴維南定理時，從前面分析的例題出發(fā)，利用學過的四次電源的等效變換知識，一個含源線性單口網(wǎng)絡(luò)簡化為一個電壓源與電阻串聯(lián)的支路。并且指出這種處理方法比較繁瑣，而且單口網(wǎng)絡(luò)中如果含有無伴電源，則不能進行電源的等效變換。接著采用疑問法，提出是否含源線性單口網(wǎng)絡(luò)都可以簡化為一個電壓源與電阻串聯(lián)的支路？如果是的話，那么能否有一種簡便而普遍適用的方法來求出這個等效電路呢？由已知方法的局限性提出問題，引入新內(nèi)容。下去再講戴維南定理就水到渠成了。然后先不加證明，運用該定理來分析前面的例題，得出與先前相同的結(jié)果，而過程則簡捷得多，通過比較法，使學生認識到戴維南定理的價值。這樣的啟發(fā)式教學方法，培養(yǎng)了學生追求科學的思維方式，提高了學生分析問題、解決問題的能力，達到對于一個具體電路問題的分析能夠準確地應用有關(guān)的基本概念，選擇科學的分析方法的目的。為此，在電路課程的課堂教學中，精心設(shè)計講授的內(nèi)容，精心編輯所講授內(nèi)容之間的邏輯關(guān)系、認知上的層層遞進關(guān)系以及凸顯所選擇方法上的科學思考。這樣的課堂教學內(nèi)容組織，很好地保證了啟發(fā)式教學方法的開展［3，8］。

三、結(jié)束語

獵人在教授徒弟時，不是給徒弟“獵物”，而是給徒弟以“獵槍”，教會他獵槍的使用方法及技巧，并且讓徒弟熟練地掌握這種方法和技巧。同樣教師在教授學生時不單單傳授知識，更重要的是在教會基本知識基本技能的同時，督促學生熟練地掌握這些基本技能，并培養(yǎng)他們的思維能力，以便他們將來自己去探索去學習新知識，熟練地運用這些知識為社會服務。

［1］ 楊風，郝騫.計算機仿真軟件在電工學教學中的應用［J］.電器電子教學學報，2009，（31）：93-94.

［2］ 張海峰，閆文利，李嘉，等.資深教師聽課在青年教師培養(yǎng)中的作用探討［J］.山西醫(yī)科大學學報（基礎(chǔ)醫(yī)學教育版）2008，10（6）：756-758.

［3］ 趙萬明.電路課程教學方法的探索［J］.中國電力教育，2008，（121）：124-125.

［4］ 馬小三，章家?guī)r，李紹銘，王彥.電路課程教學改革研究［J］.安徽工業(yè)大學學報（社會科學版），2011，28（2）：113-114.

［5］ 劉沛津，韓行.電路課程雙語教學的實踐與探討［J］.西安建筑科技大學學報（社會科學版），2005，24（3）：74-78.

［6］ 趙凱華，陳熙謀.電磁學［M］.北京：高等教育出版社，1985：461.

［7］ 秦曾煌.電工學［M］.北京：高等教育出版社，2009.

［8］ 張偉志，譚震宇，李龍云，范成賢.電路課程教學改革的探索［J］.電氣電子教學學報，2008，（30）：62-64.