電工及工業(yè)電子學(xué)教學(xué)模式改革探索與實(shí)踐

黎紅梅　王相海

摘要：本文提出，針對(duì)“電工及工業(yè)電子學(xué)”教學(xué)的現(xiàn)狀和存在的問題，進(jìn)行教學(xué)模式改革，采取“引進(jìn)來”和“走出去”的方法，同時(shí)搭建了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。實(shí)踐證明，新的教學(xué)模式對(duì)提高學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)綜合素質(zhì)、提高教學(xué)質(zhì)量起到了至關(guān)重要的作用。

關(guān)鍵詞：電工及工業(yè)電子學(xué)；教學(xué)模式；探索與實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）03-0115-02

“電工及工業(yè)電子學(xué)”在高等工科院校非電類專業(yè)中具有非常重要的作用。這門課程內(nèi)容豐富、應(yīng)用面廣，不僅具有較強(qiáng)的理論性，同時(shí)具有較強(qiáng)的應(yīng)用性。課程包含了多門電類課程的基礎(chǔ)知識(shí)，通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠獲得有關(guān)電工電子技術(shù)的基本概念、與電工電子技術(shù)相關(guān)的基本理論和基本技能，為學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及今后從事本專業(yè)的工程技術(shù)工作和科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在非電類專業(yè)的人才培養(yǎng)方案中起著承前啟后的重要作用。多年來我校“電工及工業(yè)電子學(xué)”課程教學(xué)一直致力于培養(yǎng)有知識(shí)、能力強(qiáng)、素質(zhì)高的具有航空特色以及相關(guān)領(lǐng)域的工程應(yīng)用型人才。然而，一方面，隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，電工和電子技術(shù)的信息量日漸增加，另一方面，由于不同學(xué)科專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的改進(jìn)，“電工及工業(yè)電子學(xué)”的學(xué)時(shí)數(shù)進(jìn)一步減少，加之有些非電類專業(yè)學(xué)生電的基礎(chǔ)知識(shí)比較薄弱，在學(xué)習(xí)過程中普遍認(rèn)為電工及工業(yè)電子學(xué)課程理論性太強(qiáng)，內(nèi)容抽象，學(xué)習(xí)起來有一定困難，甚至有一部分同學(xué)干脆放棄了這門課程的學(xué)習(xí)。基于上述問題，筆者申請(qǐng)了校級(jí)教改立項(xiàng)，旨在改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，對(duì)教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面不斷進(jìn)行改革和實(shí)踐。

一、傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端

“電工及工業(yè)電子學(xué)”的教學(xué)包括理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分內(nèi)容，理論課上，我們采用多媒體授課，相比板書授課信息量大，又節(jié)省了教師大量的板書時(shí)間，增大了單位時(shí)間內(nèi)對(duì)學(xué)生信息量的傳授，一定程度上提高了教學(xué)質(zhì)量，但是也存在很大弊端，如課堂教學(xué)缺少互動(dòng)、滿堂灌、理論與實(shí)際脫節(jié)等。在我校，“電工及工業(yè)電子學(xué)實(shí)驗(yàn)”為單列實(shí)驗(yàn)，理論課與實(shí)驗(yàn)課分開教學(xué)。雖然我們采取的是先理論后實(shí)驗(yàn)的方式，與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的內(nèi)容，教師在課堂先講解，但是大部分學(xué)生在上理論課時(shí)沒有見到實(shí)驗(yàn)室的實(shí)物，很難形成直觀的感性認(rèn)識(shí)，想象不出來如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而當(dāng)學(xué)生進(jìn)到實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)時(shí)，只是為了實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)，按照實(shí)驗(yàn)教材上的步驟按部就班地完成實(shí)驗(yàn)，測(cè)量完數(shù)據(jù)就算完成任務(wù)，不會(huì)去想理論上為什么這樣，只能做到知其然，不能做到知其所以然，很大程度上造成了實(shí)驗(yàn)課與理論課的脫節(jié)。

二、教學(xué)模式的改革

1.課堂教學(xué)“引進(jìn)來”，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣得以激發(fā)。電工學(xué)包含內(nèi)容廣泛、概念眾多，整個(gè)學(xué)習(xí)過程中涉及的元器件種類繁多，有些概念很難理解，同時(shí)大多數(shù)元器件學(xué)生在平時(shí)生活中應(yīng)用較少，對(duì)于有些元器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，學(xué)生普遍認(rèn)為抽象，理解上有很大困難。針對(duì)這一問題，筆者在進(jìn)行教學(xué)改革的過程中，課堂教學(xué)采用了“引進(jìn)來”的方法。所謂引進(jìn)來就是課堂演示法，對(duì)于部分課堂上難以理解的理論內(nèi)容，適當(dāng)增加課堂演示，主要包括實(shí)物演示、動(dòng)畫演示和Multisim仿真演示。①實(shí)物演示法，電工學(xué)這門課程與生活和工作是緊密相關(guān)的，它的應(yīng)用極其廣泛，為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，在講授一些學(xué)生不太容易理解的、比較抽象的概念時(shí)可充分利用實(shí)物來引入要講的內(nèi)容。如用滑動(dòng)變阻器、燈泡、電池等制作一個(gè)可以調(diào)節(jié)亮度的簡(jiǎn)易臺(tái)燈，在課堂上展示，讓學(xué)生更直觀地理解電源、負(fù)載、功率的概念以及相互之間的關(guān)系。在講授組合邏輯電路的設(shè)計(jì)這一章節(jié)時(shí)，用一些基本的門電路、電阻、電容、發(fā)光二極管等制作了一個(gè)三人表決器，在課堂上演示。先演示表決器的邏輯功能，讓學(xué)生通過演示很直觀地列出三人表決器的邏輯狀態(tài)表，然后引導(dǎo)學(xué)生思考這個(gè)電路該如何設(shè)計(jì)，最后引入組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法。講單穩(wěn)態(tài)電路時(shí)，將自己制作的單穩(wěn)態(tài)電路控制的門鈴演示給學(xué)生看，如果改變不同的電阻和電容，門鈴的發(fā)聲時(shí)間長(zhǎng)短就不一樣，結(jié)果吸引了每一位學(xué)生，也引起了學(xué)生的極大興趣。采用這種實(shí)物演示的方法，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使學(xué)生能夠主動(dòng)思考問題，最后得出結(jié)論，課堂講授效果顯著。②動(dòng)畫演示法，有些元器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，工作原理不易理解，學(xué)生平時(shí)接觸的也不多，在講解時(shí)單憑文字?jǐn)⑹龌驁D片的形式已經(jīng)很難讓學(xué)生直觀地了解器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理。針對(duì)這一問題，我們制作了一系列的flash動(dòng)畫，在課堂上演示。電工技術(shù)部分包括三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生，一些常用的低壓電器（如按鈕、熱繼電器、交流接觸器等）的工作原理。電子技術(shù)部分包括半導(dǎo)體材料內(nèi)部載流子的工作和PN結(jié)的工作原理，整流濾波電路的工作等內(nèi)容。通過課堂上動(dòng)畫的演示，學(xué)生以前不能理解的內(nèi)容可以一目了然，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。③Multisim仿真演示法，為了提高“電工及工業(yè)電子學(xué)”教學(xué)質(zhì)量和效果，在講解一些抽象的理論時(shí)將Multisim仿真軟件引入“電工及工業(yè)電子學(xué)”課程進(jìn)行輔助教學(xué)。如在講解基爾霍夫定律時(shí)，學(xué)生在列方程前對(duì)結(jié)點(diǎn)電流、回路電壓的參考方向以及正負(fù)號(hào)的選取問題掌握得不好，筆者在講授這部分內(nèi)容時(shí)通過軟件進(jìn)行仿真，通過仿真結(jié)果，直觀地顯示了電壓、電流的大小和正負(fù)，有利于幫助學(xué)生理解定律的內(nèi)容。計(jì)數(shù)器是學(xué)生學(xué)習(xí)的一個(gè)難點(diǎn)，筆者采取了先用Multisim仿真，再進(jìn)行理論講解的方法，收到了事半功倍的效果。在課堂上引入Multisim仿真軟件猶如將實(shí)驗(yàn)室搬到了課堂上，使以往很多難以理解的概念和定律，通過仿真實(shí)驗(yàn)的方法直觀地表現(xiàn)出來，能夠?qū)⒊橄蟮睦碚摼唧w化、形象化，使枯燥的理論變得生動(dòng)，提高了課程教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)也為學(xué)生運(yùn)用Multisim軟件進(jìn)行課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等奠定了基礎(chǔ)。通過實(shí)物、動(dòng)畫、仿真演示使學(xué)生能夠有較強(qiáng)的感官認(rèn)識(shí)，從而提高學(xué)習(xí)興趣，也使得課堂教學(xué)真正服務(wù)于實(shí)踐，使學(xué)生能切實(shí)體會(huì)到電工學(xué)課程看得見摸得著的學(xué)習(xí)意義所在。

2.課堂教學(xué)“走出去”，進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。鑒于電工學(xué)課程實(shí)踐性較強(qiáng)的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)非常重要，我校培養(yǎng)的工科學(xué)生大部分是面向工程一線的應(yīng)用型人才，動(dòng)手能力對(duì)于未來學(xué)生工作有很大幫助。同時(shí)實(shí)驗(yàn)是課堂教學(xué)的有效保障，實(shí)驗(yàn)課從視覺上比理論課更加生動(dòng)，對(duì)于課堂上難以理解和應(yīng)用的內(nèi)容可以通過實(shí)驗(yàn)課驗(yàn)證和鞏固。在教學(xué)過程中，將部分理論課的課堂搬進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，采用“走出去”的方法，即邊實(shí)驗(yàn)、邊講解的講練結(jié)合法。對(duì)于一些可以驗(yàn)證和演示的理論內(nèi)容，可以先讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，再進(jìn)行講解，這種方法比單純?cè)诮淌医o學(xué)生灌輸理論知識(shí)來得更加生動(dòng)和具體，學(xué)生不僅能知其然，還能知其所以然，學(xué)習(xí)效果也會(huì)大大提高，同時(shí)進(jìn)一步提高了學(xué)生的動(dòng)手能力。通過對(duì)理論課和實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容進(jìn)行整合，筆者將“電工及工業(yè)電子學(xué)”的部分理論內(nèi)容搬進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行講解，采取先做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，再進(jìn)行理論講解的方法，讓學(xué)生在動(dòng)手驗(yàn)證的過程中，自然而然地得出想要的結(jié)論。如疊加定理，先讓學(xué)生自己動(dòng)手連接電路，分別連接兩個(gè)不同電源單獨(dú)作用時(shí)的電路，測(cè)得某支路的電壓或電流，再連接兩個(gè)電源共同作用的電路，同樣測(cè)出剛才的電壓和電流，讓學(xué)生分析結(jié)果，就會(huì)得出疊加定理的結(jié)論，這時(shí)候再把疊加定理的定義引出來，也就順理成章了，學(xué)生理解起來不會(huì)有任何困難，同時(shí)由于學(xué)生是自己動(dòng)手測(cè)量結(jié)果、得出結(jié)論，所以印象會(huì)非常深刻，應(yīng)用起來也就不存在問題了。筆者采用這種講練結(jié)合法進(jìn)行講解的內(nèi)容還包括戴維寧定理、日光燈功率因數(shù)的提高、電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)和停止的控制電路等內(nèi)容，通過學(xué)生的反饋，這種方法使學(xué)生對(duì)理論內(nèi)容的理解更加透徹。同時(shí)由于做實(shí)驗(yàn)的目的是要引出某些結(jié)論，而學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)之前沒有進(jìn)行過理論學(xué)習(xí)，并不知道要引出的結(jié)論是什么，勢(shì)必會(huì)有很大的好奇心，做實(shí)驗(yàn)的目的不再是單純做實(shí)驗(yàn)、測(cè)數(shù)據(jù)，而是要通過自己的實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，所以同學(xué)們做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候特別認(rèn)真，效果非常好。講練結(jié)合的方法和原來先在課堂上講解理論，再到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)相比較，學(xué)時(shí)大大縮短，學(xué)習(xí)效率大大提高。

3.課前課后有網(wǎng)絡(luò)，鞏固學(xué)生學(xué)習(xí)效果。2013年，在電工教研室全體教師的共同努力下，“電工及工業(yè)電子學(xué)”被評(píng)為省級(jí)精品資源共享課，所有課程資源均上傳到省精品資源共享課網(wǎng)站。學(xué)生可以在課前進(jìn)入網(wǎng)站通過了解每部分內(nèi)容的知識(shí)結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)指南、知識(shí)內(nèi)容、觀看教師講課視頻等方式預(yù)習(xí)，也可以在課后下載多媒體課件，通過完成我們每部分內(nèi)容后所附的測(cè)驗(yàn)和練習(xí)來鞏固課堂所學(xué)知識(shí)。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的實(shí)現(xiàn)使教育資源共享得以實(shí)現(xiàn)，學(xué)生選擇的自由度大大提高，因材施教的個(gè)別化教學(xué)也成為可能。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的搭建，為教師與學(xué)生的交流提供了極大方便，逐漸成為課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充，拓寬了學(xué)生的學(xué)習(xí)課堂，為學(xué)生創(chuàng)造了一個(gè)多角度學(xué)習(xí)、多方位交流的平臺(tái)。

三、結(jié)論

實(shí)踐證明，新的教學(xué)模式在學(xué)時(shí)減少的情況下增大了學(xué)生獲得新知識(shí)的信息量，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不僅僅限于得到教學(xué)的語言信息，還有圖形信息及工作過程的動(dòng)態(tài)信息，這樣做實(shí)質(zhì)上進(jìn)一步提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，也實(shí)現(xiàn)了課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生更好地掌握理論與實(shí)際的關(guān)系，對(duì)學(xué)生提高工程意識(shí)和增強(qiáng)實(shí)踐能力都起到了舉足輕重的作用。通過問卷調(diào)查，學(xué)生普遍反映效果好、印象深、效率高，同時(shí)期末考試成績(jī)也證明了新的教學(xué)模式有助于教學(xué)質(zhì)量的提高。

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