“電工電子學”課程在學生能力培養方面的改革與實踐研究

隨著電工電子技術的發展，在信息、控制、系統三大理論支持下，現代電氣工程已發展成一個高度綜合集成的學科，如何通過“電工電子學”教學提高學生的技術綜合應用能力和創新能力，培養復合型高素質人才顯得尤為重要。本文針對學生綜合素質、職業技能提高及創新能力的培養，從解放教學思想、改革理論教學及實踐教學、探究教學方法和教學手段、更新考核方法、加強網絡資源建設等方面分別進行了探索研究。

教學中主要存在的問題

現行的課程體系注重理論化、分立化，在這個體系下實施的課程教學，往往只能講到元器件、電路，幾乎觸及不到系統。目前，該課程教學基本能滿足人才培養的需求，但對培養學生職業崗位技能、提高學生創新創業能力以適應快速發展的社會需求尚顯得不足，主要表現如下。

現行課程內容面窄且重微觀細節

該課程歷來的教學重點是電子電路分析的各種方法及元器件特性，學生花費較多時間和精力去記憶、去計算，卻對于系統工程電路的分析設計無從下手。另外，許多現代電氣工程中實用的概念及全新的應用技術也相對缺乏，這就導致學生不能從宏觀上全面系統分析及設計電路，不能滿足市場對專門人才的需求。

教學內容未能充分體現重實踐的目標

隨著市場經濟的迅速發展和各位地方區域轉型的推進，高等教育也正朝著系統工程基礎教育和智力開發轉變。另外，現有的教材內容多、學時少，理論與實驗教學沒有緊密結合，實驗項目更新慢，導致很多學生對實驗應付了事，甚至不愿意做實驗。很多學生在實驗中遇到問題就不加思考、急于問老師，主要原因是對電路整體工作原理尚不理解；還有些學生雖理論知識掌握較好，但照電路圖連線都不知道從何下手；甚至有些學生根本不動手做實驗，最后抄別人的實驗數據上交。因而教師如何改進講課內容及講課方式、加強理論結合實踐的訓練從而激發學生的學習積極性顯得刻不容緩。

教學方法和教學手段單一、落后

該課程目前主要是板書授課，這種授課方式節奏適中，給學生時間思考、練習及討論，知識掌握牢固。但板書授課也存在一些缺點：不形象、不直觀、教學面窄，這樣就會使學生普遍感覺該課程知識枯燥難懂，缺乏一定的學習興趣和自主性。另外，沒有結合matlab、multism等仿真軟件輔助學生分析電子電路，這與黃河科技學院“應用型人才”的培養宗旨和本專業職業技能人才培養目標有一定差距。

針對以上問題，在課程改革建設中筆者主要做了以下內容的探索研究。

解放思想，更新教學理念

根據黃河科技學院“應用型普通本科院校”的辦學定位和“應用科技大學”的目標要求，同時為了適應現代科學技術的迅猛發展，學校近幾年逐漸增開了職業技能課程、創新型課程等，這樣使得“電工電子學”的學時不斷減少。目前理論為50學時，實驗為10學時，教師面臨著學時少、內容多與能力培養出現缺口的問題，所以，急需教師通過到院校、企業調研，解放思想，提升教學理念。

優化理論教學內容，體現能力培養

現行教材內容體系包括電路分析基礎與模擬電子技術兩大部分，內容較全面。其中涉及到電工電子領域必備的知識，如線性電阻電路分析、動態電路分析、放大電路分析、波形產生電路分析、直流穩壓電源等。每一部分內容都有詳細系統的介紹，但缺少計算機輔助電路分析和實用電路分析設計部分，這就導致學生概念清楚，電路分析方法熟練，只會解題而缺乏系統分析能力。對于本校三本類的學生來說，應注重電路的系統分析設計而不是細節研究及計算能力。

教學內容改革方面，應避免繁復枯燥的公式推導及復雜電路的內部結構分析，增加電阻、電容、二極管及集成運放等元器件的外特性、選型及實際應用舉例；增加實用系統電路設計，如涉及信號和能量處理領域的手機、音響設備等；重點講解與目前新技術新產品聯系較多的內容，強化器件外部特性、淡化內部原理，強化系統宏觀設計、淡化微觀細節，強化電路定性分析、淡化定量推導。例如：對于分立器件部分，加強應用廣泛的MOS管應用講解；對集成電路，把重點放在器件和模塊的選用、連接、匹配等外部特性上；增加高速、低噪聲及高、低電壓芯片的特性及應用內容。同時引入Multisim仿真技術，輔助分析設計電路系統。

改革實踐教學環節，重在提高學生的創新能力

實踐教學部分是整個教學過程必不可缺的環節。現行的實踐教學中實驗內容大多是驗證性的，學生只需按照電路圖機械式地連接好線路并簡單記錄數據即可，無需動腦筋去思考、去分析。另外，開設“電工電子學”課程時，學生剛剛接觸專業基礎課，缺乏系統的電子電路知識和動手實踐能力，更缺乏活躍的設計思維能力，不足以進行大型綜合性的實驗。

筆者計劃采用一種新的實踐教學方案，即由淺入深、由理論到實踐、由基礎到綜合創新的層次化、階梯式的總體教學方案。該方案將實驗內容分成基礎驗證型、仿真型、綜合設計型、創新型四個層次，對不同層次的實驗，教師和學生的主導地位各有側重，從而多方位加強學生能力的培養。

驗證型實驗不僅要驗證理論，更要通過實驗使學生掌握如何發現問題、分析數據、總結規律，從而掌握實驗的基本技能和方法。由于在實驗初期階段，很多學生不能正確識別基本元器件及使用常用儀器，所以在教學內容上首先安排驗證型實驗。

引入仿真型實驗，使學生掌握現代電子電路一般設計方法，把EDA技術引入實驗教學，可讓學生了解新技術新方法的運用，從而拓寬思維，激發學生學習的積極性和自主性。

通過綜合設計型實驗進一步提高學生對知識的綜合運用能力，在學生具有一定的實驗技能和仿真能力后，再安排設計型實驗，可擴展學生的知識面，培養學生一定的創新能力。

通過創新型實驗，可使實踐能力強的學生進一步提高自我，充分發揮學生的聰明才智，為以后的崗位就業奠定良好的基礎。

同時，加大實驗室開放力度，給實驗技能差的學生提供二次動手實踐的機會，同時也給實驗技能強的學生提供創新實踐的平臺，最終提高學生整體的系統設計能力，引導學生邁出創新創業的關鍵一步。

豐富教學手段及教學方法

改革教學方法、教學手段，使之成為貫徹新教改理念的最佳授課方式。

理論結合實踐教學

例如，在講完電阻、電容、三極管及集成運放等元器件的特性后，可以在課堂上發給學生一些實際元器件，并結合實際應用講解一些諸如元件值讀法、三極管極性判斷、集成塊額定工作參數及選用等問題，使學生針對實際問題會選擇合適的元器件。還可以引入仿真軟件輔助理解、分析、設計電路。力爭做到理論與實踐相互聯系，相輔相成。

同時，課堂上學生對新知識的接受和掌握都有一個思考、整理和再加工的過程，這就要求課堂教學必須做到張弛有度，教師應控制好講課節奏。

多媒體輔助教學

利用多媒體輔助教學，有利于突出教學重點、突破教學難點。有些章節的內容比較抽象，比如三極管內部載流子的運動、基本共射放大電路圖解法分析、各參數對靜態工作點的影響、變壓器的工作原理等等，如果采用純粹的板書教學，學生不易理解，為此，可以制作相關的多媒體課件，引入錄像、錄音、幻燈片等，有助于學生更直觀地理解其工作原理。

通過matlab和multisim軟件進行仿真實驗演示，將理論分析與實驗仿真結果加以對比，可以加深學生對電路現象的理解，激發他們的學習熱情。對網孔法和結點法解方程組時，可利用matlab軟件強大的計算功能進行輔助求解，從而節省時間，把學生從大量的計算中解放出來。仿真演示時，可以邊演示邊講解，電路的波形、特性曲線及電路參數等都直觀顯示在屏幕上，且可以實時修改電路參數，演示電路的不同特性，從而加深學生形象記憶，提高學生的學習興趣和學習效率。

啟發式教學

通過精心設問的方法，充分發揮學生的主體作用。教師可就重點章節內容有針對性提出問題，鼓勵學生大膽思考、回答，然后再逐個加以對比分析，找出解決方法。教師提出的問題應具有層次性、系列性、綜合性和拓展化。例如，求解一電路中某支路電流或某兩點間電壓，可提問學生有哪些解決方法，然后鼓勵學生采用不同的方法（如支路電流法、節點電壓法、疊加定理等）解題，最后對比找出最優解決方案，若答案不同進而查找原因，從而營造一個活躍、熱烈的課堂氛圍，激發學生認真聽課的積極性，引導學生領會思路、學習解決問題的途徑。

討論教學法

在講完一些重要知識點后，可以安排一定的時間做一些討論。例如：在講集成運放的特性及應用前，可以讓學生課下提前搜集相關資料，講解過程中針對和本專業相關的實際典型應用進行課上討論，從中更切身體會理論知識在實際生活中的具體應用。

項目促進教學法

讓更多學生參與教師科研項目，同時教師也可以指導學生申報創新型科技項目，讓學生像一名科研人員一樣主動去研究、去發現、去探索。這樣可以更好地鍛煉學生搜集資料、知識轉化技術及開發創新等各方面的綜合能力。

加強網絡資源建設，豐富第二課堂

利用網絡平臺建立教學內容課件、授課錄像、問題答疑、新技術應用資料、試題庫等模塊，為學生創造一個多角度學習、多方位交流的自主學習平臺，讓學生利用課余時間自行學習，并與最終的課程考核緊密結合。

網絡資源的建設需要本課程的多位骨干教師根據本校學生的實際情況，結合實驗課程、學生興趣、參照網絡資源共同建設，并且要不斷更新、提高。

改革考核方法，加大考查實踐能力

長期以來，“電工電子學”課程考試都是以一份試卷決定學生的優劣。學生為了應付考試，把主要精力放在死記硬背上，不利于學生對知識的全方位掌握，也難以衡量學生真正的水平。期末考試不但要考核理論知識，還要進行綜合能力的考核，其中制作、調試等應占有相當大的比例，從而以考促學。在原有基礎增加仿真型和設計型實驗項目的考核，同應加大課程體系的過程性考核力度，以課堂表現、作業、實踐技能、平時測試等方式多方考查學生的能力。減少理論課成績比例，加重綜合技能的成績比例，將學生從大量記憶、計算中解放出來。

平時成績包括：出勤率、作業、課堂問答及討論，作業中增加仿真練習，占總評成績的10%。

實驗項目包括：戴維南定理的驗證、RLC元件阻抗特性測試、模擬運算電路等驗證型實驗，從連線操作過程（30%）、實驗結果（30%）、實驗報告（40%）三方面進行考核，占總評成績20%。

綜合設計型項目包括：電阻電路的仿真設計、低通濾波器的設計與仿真、集成穩壓電源系統的設計與仿真等，考核方式：從電路設計過程（20%）、仿真結果（30%）、調試結果（30%）、實驗報告（20%）四方面進行考核，占總評成績的20%。期末考試成績占總評成績的50%。

“電工電子學”課程的改革是一項長期工作，經過幾年的建設與積累，雖取得一定成效，但我們還需繼續努力。我們將以學生為主體、能力培養為導向，積極探索、研究和創新，為培養工程實踐能力、職業技能、創新創業能力強的高素質人才而不斷努力。（作者供職于黃河科技學院信息工程學院。基金項目：本文系黃河科技學院2013年教育教學改革研究項目（項目編號：JG2013029）的研究成果）