基于教學范式的電工學實踐教學改革研究

井 巖，馬秀娟，徐 慧

（哈爾濱工業大學（威海）信息與電氣工程學院，山東 威海 264209）

實踐教學是高等教育、教學手段的重要形式，是促使學生將理論知識轉化為實踐能力的有效環節，也是最能發揮學生創新潛能的教學環節。電工學是面向我校非電類專業開設的一門電技術基礎課，包括“電工技術”和“電子技術”兩大部分，是連接基礎課和專業課學習，起承上啟下作用必不可少的重要課程，電工學教學是培養創新型人才的重要組成部分，因此，電工學實踐教學具有重要的地位。

1 教學范式簡介

教學范式主要是對教學思維的整合和歸納，是對教學活動的理性認識，是對教師和學生、教學內容、教學方法和教學手段等交互作用機理的研究，是將學術形態轉換為教育形態的意識與能力。代表性的教學范式有通識教育論、生命化教學論、二重性教學范式和后現代性教學論等幾種［1－3］。

為了培養學生的實踐創新能力，我校積極進行了電工學實踐教學改革，并在實踐教學改革中合理運用了教學范式的思想，大范圍、大力度地改革了傳統實驗教學方法，對創新型人才培養模式進行了較深入的探索。

2 教學范式在電工學實踐教學改革中的應用

教學范式中的后現代性教學論側重于啟發教學，強調以實踐觀點開展教育活動，注重培養學生的獨立精神、創新能力和批判懷疑精神［2］。我校將后現代性教學范式的思想與實際的電工學實踐教學有機結合，積極進行了電工學實踐教學改革探索。

2.1 完善電工學實踐教學體系結構，優化實踐內容

以培養學生實踐創新能力為目標，按照從簡單到復雜、從基礎到綜合、從理論到實際的過程，對電工學實踐教學環節進行了完善，形成了如圖1所示的與理論教學相互配合的實踐教學體系。

圖1 電工學實踐教學體系結構

這樣既注重了學生基本功的訓練，也注重了學生應用能力的培養，既注重了學生專業知識的鞏固與提高，也注重了學生創新思想和創新意識的激發，有利于教學目的從工具論向本體論轉變，追求人的全面發展，有利于教學內容從預設向生成轉變，實現知識、能力和素質的協調發展。

電工學實驗內容覆蓋面廣，包含電路、磁路、電動機及其控制、模擬電子技術和數字電子技術等［4］。根據不同層次的培養目標，本著“循序漸進、夯實基礎、加強實踐、服務專業、開拓創新”的理念，將教學范式理論和電工電子技術實踐相結合，優化了相應實驗內容，同時將實驗劃分為必做實驗和選做實驗［5］。

2.1.1 理解理論知識和基本實驗技能的培養

在這一層次里，可選的主要實驗項目如表1所示。

表1 理解理論知識和基本實驗技能的培養的實驗項目

通過實驗鞏固并加深理解電工學的基本理論，主要目的是訓練學生的基本實驗技能，培養學生對常用實驗儀器，如示波器、信號發生器、直流穩壓電源、交流毫伏表、萬用表、電工電子實驗臺等的使用；培養學生對常用實驗元器件，如電阻、電容、繼電器、電動機、三極管、二極管、數碼管、集成電路等的識別、檢測及了解使用注意事項；培養學生在電路安裝調試、故障分析、數據處理等方面的基本實驗方法和技能。

2.1.2 應用EDA常用軟件仿真能力的培養

引導學生掌握 EWB［6］、PSPICE［7］等軟件的使用，用其完成如表2所列的部分仿真實驗項目，建立理論與實驗之間的橋梁。

表2 部分應用EDA常用軟件仿真實驗項目

EDA軟件仿真具有節約實驗經費，促進實際實驗和虛擬實驗結合，精確分析、動態觀察實驗過程和獲取實驗結果等優點，使學生在輕松的實驗環境中學習，增加了學習的趣味性和實用性，激發了學生實驗的創造力和想象力，提高了學生的學習興趣和效率，同時彌補了某些硬件實驗難以實現的不足。

2.1.3 提高動手能力和電路設計思維模式的培養

在這一層次里，要求學生完成一些小設計性實驗項目，培養學生的設計思維模式?？蛇x擇的設計性實驗如表3所列。

表3 部分設計性實驗項目

實驗室給出小設計課題要求和所能提供的物資條件，使學生體驗了查閱資料、選擇元器件、計算機仿真、構思實驗步驟再到調試電路等各個環節。建立電路設計思維基本概念的同時培養了學生的實驗興趣，達到了調動學生的主動參與性、加強實踐能力培養的目的。

2.1.4 綜合設計能力和激發創新能力的培養

在這一層次里，設計多個具有一定深度和工作量的專題或有具體應用背景的綜合性和設計性實驗項目，部分項目如表4所示。

表4 部分綜合實驗項目

要求學生從具體的實驗項目出發，提出問題和不足，然后找出解決問題的方法和步驟，在分析過程中讓學生掌握相關的原理和技能、分析實驗現象和結果、評價實驗的創新性和正確性［8］，提高了學生的動手實踐能力、綜合設計能力，激發了學生的創新能力。

2.1.5 掌握高新技術實踐能力的培養

引導學生掌握先進的FPGA和CPLD技術，利用開發軟件完成綜合性課程設計，如可編程控制器實現運料小車控制、交通信號燈控制邏輯電路設計與制作、數字電子鐘的電路設計與制作、電子琴音階發生器設計與制作、可變量程數字頻率計設計與制作等，激發了學生積極主動思考問題、靈活綜合運用所學知識解決問題的能力，通過掌握先進的EDA技術，使學生具有了過硬的動手能力、更強的競爭力和創新能力。

2.2 建立學生自主學習為主體、教師講授為引導的新型實驗教學模式

改變以往教師講得多、學生想得少的狀態，多給學生思考的空間。教師要轉變觀念樹立新教學理念，有利于實現從教師權威向學生主體轉變，體現學生的主體地位。

教學過程不僅是傳授知識的過程，更是引導學生學習與思考的過程。只有有了濃厚的學習興趣，才能產生學習和探索的愿望，為了激發學生自主學習的內在動力，引導學生一步步進入實踐教學空間，我們一方面拓展了電工學實踐教學的內容，增加了一些實用性、趣味性的實驗，如實用門鈴電路設計、報警電路設計、霓虹燈電路設計、樓道聲控電路設計等，為實現學生自主學習創造了條件，另一方面引導學生自主設計有創造性的綜合性實驗，實現了學生與教師共同參與探究，學生為主體、教師為引導的新型實驗教學模式，從而實現了學生在實驗中主動學習、提高和成長。

2.3 探索多樣化的實踐教學方法，培養學生創新思維習慣

將啟發式教學法、體驗式教學法、研討式教學法［9］、激發興趣法、鼓勵自學法、EDA技術應用等多種教學方法相結合，實現了教學方法論從單一向多元的轉變［10］。

例如555定時器應用設計實驗。首先通過體驗式教學法，讓學生利用555集成定時器無穩態多諧振蕩電路原理，在實驗室自己組裝實用門鈴電路和模擬警笛聲電路，初步體驗555的應用；然后采用激發興趣法，在實用門鈴電路基礎上提出新的要求：能否利用紅外線發射管和接收管組成紅外報警電路？由此引起學生對555做進一步研究的愿望，同時簡單介紹以前沒有接觸過的紅外線發射管和接收管屬于光電器件，而其具體的工作原理通過鼓勵自學法，引導學生自行查閱相關資料，形成紅外報警電路的初步設計方案；再通過啟發式教學法，對學生提出的設計方案進行論證，教師在有問題的地方做適當的引導和啟發，讓學生從分析問題、解決問題過程中總結經驗教訓，不斷改進實驗設計方案，也要注意不能讓學生過多地碰壁而失去繼續做下去的信心，但教師也不可全盤包辦，掌握分寸做到初步激發學生對問題做進一步研究的靈感，產生要解決問題的愿望；最后在實驗調試過程中采用研討式教學法，對實驗中出現的故障進行研究討論，找出故障發生的原因并加以改進，最終完成紅外報警電路的設計和制作。當調試成功之后，學生所獲得的成功感是激勵他們繼續創新實踐活動的動力。培養創新能力不是一句口號，要不斷積累，要從提出問題、分析解決問題開始，促使學生主動思考，培養學生創新思維習慣，最終積累創新能力。

2.4 引導學生參與科技創新競賽，鍛煉學生實踐創新能力

為了培養大學生創新能力、協作精神，加強學生動手能力的培養和工程實踐素質的訓練，提高學生針對實際問題進行電子設計、制作的綜合能力，學校、學院采取了一些積極、有效的措施，例如我們信息與電氣工程學院面向全校學生已經舉辦了6屆電子設計大賽，僅2012年我院就拿出7.48萬元支持學生開展科技創新項目66項，同時引導學生積極參與全國大學生電子設計競賽、機器人大賽等競賽。近3年我校學生在全國大學生電子設計競賽中獲1項國家級一等獎、1項國家級二等獎、20項省級一等獎、29項省級二等獎等獎勵。大批學生在參與競賽過程中得到了良好的鍛煉，實踐和創新能力有了顯著提高。

2.5 多元化的實驗成績評定體系

傳統的實驗報告決定實驗成績的評定方法有其局限性，為了突出每個獨具價值的個體部分，并考慮到評價體系應從多角度反映學生的實踐動手能力，我們制定了新的實驗成績評定體系，由實驗預習情況、實驗方案設計優劣、實驗操作熟練程度、實驗驗收提問、實驗報告撰寫5部分組成，并合理設定了各部分的加權系數，注重了定量與定性評價的結合［11－12］。

3 結束語

我們開展的電工學實踐教學改革是一個以學生為主體的，讓學生充分體驗實踐教學的，激發學生研究靈感、提升學生強烈分析問題解決問題愿望的綜合運用各方面知識再創造的過程，是一個融觀察、思考、試驗、設計、制作、評價等活動于一體，強調創新型人才培養的實踐活動過程。從2007年電工學評為省級精品課程開始，我們就在電工學實踐教學環節一直進行著改革和完善。應用教學范式的積極主張指導實踐教學改革，對教學內容進行了優化整合，形成了較為完善的體系結構，建立了學生自主學習模式，探索了多樣化的實踐教學方法和成績評價體系，根據學生在具體實踐教學中的表現，進行分析和總結，進一步完善了實踐教學內容、方法等。學生參與各種創新設計大賽所取得的成績和畢業后用人單位的反饋信息，說明我校學生的動手實踐創新能力還是比較強的，證明了電工學實踐教學改革達到了創新型人才培養的教學目標。

（

）

［1］方澤強.高等教育研究的反思和展望：范式的視角［J］.中國高教研究，2011（12）：22－24.

［2］徐會奇，李輝.精品課教學范式的三維屬性研究［J］.中共青島市委黨校青島行政學院學報，2010（5）：114－118.

［3］胡守敏.后現代主義教學研究范式：吸納、批評與出路［J］.山西師大學報：社會科學版，2011.38（4）：37－40.

［4］秦曾煌，姜三勇.電工學 ［M］.7版.北京：高等教育出版社，2009.

［5］馬秀娟，胡屏.電工電子實踐教程 ［M］.2版.哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2007.

［6］李錫，林連山，樊薇薇，等.新形勢下EWB輔助電工學實驗教學的應用［J］.實驗技術與管理，2012，29（4）：345－348.

［7］胡屏，邵仙鶴.OrCAD PSpice在電路課程教學中的應用［J］.東北電力大學學報，2006，26（3）：60－63.

［8］張秀珍，馬秀娟，王新勝.改革實驗教學，突出學生工程實踐能力的培養［J］.實驗技術與管理，2007，24（11）：11－13.

［9］劉偉.研討式教學模式構建［J］.高等教育研究，2008，29（10）：65－67.

［10］郭廣生，李慶豐.培養創新人才呼喚教學方法大變革［J］.中國高等教育，2011（18）：7－10.

［11］樊增廣，王真真.應用型本科院校學生學習評價模式的思考與改革［J］.高等工程教育研究，2011（6）：121－123.

［12］佘遠富，王慶仁.高校研究性教學評價體系的構建［J］.高等工程教育研究，2011（6）：111－115.