獨(dú)立學(xué)院機(jī)械類專業(yè)電工學(xué)課程教學(xué)改革初探

朱文偉

摘要：由于學(xué)時少、重視程度低等原因，非電子專業(yè)學(xué)習(xí)電工學(xué)的效果不理想。但是電工學(xué)又是一門必修的基礎(chǔ)課，所以通過課程教學(xué)改革，提高學(xué)習(xí)效果是刻不容緩的。本文以機(jī)械類專業(yè)學(xué)生為對象，以教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革為主要切入點(diǎn)，以學(xué)科競賽提高學(xué)習(xí)興趣為輔，使學(xué)生更好地掌握這門課程。

關(guān)鍵詞：機(jī)械類；電工學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）15-0042-03

一、引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械行業(yè)的電氣化和自動化程度不斷提高，要求機(jī)械行業(yè)的技術(shù)人員掌握越來越多的電工技術(shù)和電子技術(shù)知識與技能；同時，溫州大學(xué)甌江學(xué)院作為一所獨(dú)立學(xué)院，提出了應(yīng)用型人才的培養(yǎng)模式，注重學(xué)生實踐、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，因此，為了使學(xué)生能真正掌握這門技術(shù)，在以后的崗位上能夠更好地發(fā)展，本文結(jié)合溫州大學(xué)甌江學(xué)院機(jī)械工程及自動化專業(yè)學(xué)生的實際情況對課程的教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行改革。

二、機(jī)械專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)電工學(xué)的實際情況

（一）課程定位模糊，重視程度低

電工學(xué)是面向非電類專業(yè)學(xué)生開設(shè)的一門電類基礎(chǔ)課程。這就會出現(xiàn)這樣的疑問：“我們?yōu)槭裁匆獙W(xué)？”“跟本專業(yè)有什么聯(lián)系？”“學(xué)了有什么作用？”等，這使本課程在機(jī)械工程及自動化專業(yè)的定位不清晰，同時，部分學(xué)生覺得將來肯定不會跟電打交道的，就對這門課程不夠重視。

（二）原理知識枯燥，教學(xué)手段單一

本課程的教學(xué)目的是適應(yīng)新世紀(jì)對人才素質(zhì)要求和相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，使學(xué)生獲得電工技術(shù)和電子技術(shù)必要的基本理論、基本知識和基本技能，了解電工技術(shù)和電子技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展概況，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程以及從事與本專業(yè)有關(guān)的工程技術(shù)等工作打下寬廣的基礎(chǔ)。由于課程本身涉及的內(nèi)容以基本概念、原理和基本分析方法表現(xiàn)出來，因此，只以對原理知識的分析為教學(xué)手段存在不足，無法調(diào)動學(xué)生的積極性。

（三）理論與實踐脫節(jié)

作為技術(shù)基礎(chǔ)課，它非常強(qiáng)調(diào)基本概念、基本原理和基本分析方法，為將來在工作中應(yīng)用電工、電子技術(shù)解決實際問題打下牢固的基礎(chǔ)；內(nèi)容更接近工程實際。其次，《電工學(xué)》是一門發(fā)展十分迅速的學(xué)科，課程內(nèi)容不斷更新，新的器件和應(yīng)用電路層出不窮，因此，在本課程的學(xué)習(xí)中既要抓住基本又要注意能力的培養(yǎng)，所以電子電工技術(shù)的實踐性很強(qiáng)，實踐環(huán)節(jié)和動手能力的培養(yǎng)在本課程中占有重要的地位。但是，目前本課程的實踐環(huán)節(jié)只是12個學(xué)時的實驗教學(xué)，且時間的安排跨度很多，不能及時地跟理論課程相對應(yīng)。同時，本課程沒有相應(yīng)的課程設(shè)計，所以學(xué)到的知識不是很深刻。

針對這些問題，本文提出改革教學(xué)方法的方案，使學(xué)生清晰快速理解原理知識的同時，能夠看見原理知識在實際的電路中的體現(xiàn)。

三、教學(xué)改革的內(nèi)容和目標(biāo)

（一）改革目標(biāo)

1.使教學(xué)內(nèi)容更符合培養(yǎng)目標(biāo)，更貼近生產(chǎn)實際。

2.以更形象的形式展示教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效果。

3.提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。

4.使學(xué)生的操作技能得到鍛煉，提高實踐動手能力。

（二）改革內(nèi)容

1.明確課程在機(jī)械專業(yè)的地位及要求。電工與電子學(xué)包括電工和電子技術(shù)兩部分，它是研究電磁現(xiàn)象和電子技術(shù)在工程技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用的一門學(xué)科，是一切工程技術(shù)人員在處理實際生產(chǎn)技術(shù)問題所必須具備的基礎(chǔ)知識，是一門理論性和實踐性較強(qiáng)的課程，是所有工科類非電專業(yè)學(xué)生必修的技術(shù)基礎(chǔ)課。同時，與后繼課程《測試技術(shù)》、《機(jī)床數(shù)控技術(shù)》、《機(jī)電傳動與控制》有緊密聯(lián)系，有后繼課程所需的模擬電路和數(shù)字電路的內(nèi)容，所以其深、廣度以“必須”、“夠用”為度，突出其應(yīng)用性。通過本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)達(dá)到初步具有設(shè)計簡單電力、電子線路的能力，初步具有解決電力、電子線路常見故障能力。

2.教學(xué)方法和實驗方法的改革。本課程在教學(xué)過程中比較突出的特點(diǎn)是：原理知識枯燥，教學(xué)手段單一，且經(jīng)常遇到一些內(nèi)容比較抽象難以理解，且用語言也不易描述的內(nèi)容，使得學(xué)生在課堂上面無法掌握和理解。根據(jù)機(jī)械類專業(yè)對電工學(xué)的主要要求：突出應(yīng)用性；初步具有設(shè)計能力。對電工學(xué)課程的教學(xué)進(jìn)行以下的改革：

第一，降低對工作原理的要求，由掌握變?yōu)榱私?，突出講解應(yīng)用性。傳統(tǒng)的教學(xué)在芯片的內(nèi)部工作原理或者某一功能電路的所有器件的作用和工作原理等方面花費(fèi)了大量的課時，但經(jīng)過實踐證明，對于獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生而言，效果非常差，只有小部分學(xué)生能夠跟得上。但是，從應(yīng)用性角度出發(fā)的話，課程內(nèi)所講授的器件和功能電路已經(jīng)非常成熟，沒必要去深究內(nèi)部工作原理，只要知道根據(jù)需求，能把這些成熟的電路拿過來用就可以了。以基本放大電路為例，教學(xué)大綱中規(guī)定理解基本放大電路的組成，掌握放大電路的靜態(tài)分析，直流通路估算法、圖解法，掌握放大電路的動態(tài)分析——微變等效電路法估算等等，而動態(tài)分析因其分析過程枯燥，實際應(yīng)用性差，所以降低動態(tài)分析要求，注重講解如何調(diào)整放大電路的三個指標(biāo)：放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。因此，不詳細(xì)講授工作原理，可以采取制作原理知識的動畫，以直觀的方式解釋原理，重點(diǎn)講授器件引腳和電路功能及怎么樣調(diào)整電路滿足所需。

第二，利用EDA技術(shù)，選擇形象直觀的Electronics Workbench軟件，將EDA方法引入教學(xué)過程中。課程內(nèi)的大部分電路都可以通過EWB來形象地展現(xiàn)在學(xué)生面前，以基本放大電路為例，如何把基本放大電路的實際應(yīng)用的三個指標(biāo)：放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻講清楚呢？通過把具體的電路，將電路中元器件的參數(shù)調(diào)整后對三個指標(biāo)產(chǎn)生的影響形象直觀地呈現(xiàn)在學(xué)生面前是最好的一種方式之一，同時為了不影響課時，選用計算機(jī)仿真的方式，利用EWB搭建課本上的放大電路，通過軟件可以很方便地修改元器件的參數(shù)值，達(dá)到想要的目的。

第三，實驗課方式的改變。傳統(tǒng)的實驗課都是通過實驗平臺，按照實驗指導(dǎo)書的規(guī)定，通過導(dǎo)線連接，然后讀取、記錄數(shù)據(jù)，就完畢了。這樣的實驗對于電工學(xué)課程來講，所有的器件都被藏起來，無法給學(xué)生很直觀的感受。所以本次改革要求實驗脫離實驗平臺，所有的電路全部由學(xué)生自己完成焊接，然后測試，讀取、記錄數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)結(jié)果錯誤，分析原因。例如二極管電路實現(xiàn)限幅功能，不同的學(xué)生在電路搭建的過程中沒有認(rèn)識到二極管器件的陽極和陰極，輸入相同的波形，可能會得到不同的輸出波形。這樣，就可以讓學(xué)生們一起來分析一下原因，馬上能夠掌握二極管的內(nèi)容。經(jīng)過對學(xué)生的調(diào)查，普遍認(rèn)為這種方式非常好，都認(rèn)同這種方法。同時這種實驗方法已經(jīng)推廣了，其他教師也采用這種方法。

第四，開放式實驗室，引入學(xué)科競賽。電工學(xué)的內(nèi)容如果不通過實際電路的搭建，只是紙上談兵，過了一段時間就基本忘記。只有長時間不斷地去實踐才能鞏固知識、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、創(chuàng)新知識。通過下面兩種措施來拓展課堂的知識：

A.在計算機(jī)仿真和實驗課的基礎(chǔ)上，布置課程設(shè)計類型的題目，在期末成績中占有一定比例，要求學(xué)生利用課堂所學(xué)知識，設(shè)計實現(xiàn)一定功能的原理圖，激發(fā)積極性。針對模電的基礎(chǔ)電路——放大電路，可采用對傳感器輸出信號的放大；針對數(shù)電的門電路以及芯片，可采用跟單片機(jī)結(jié)合，讓學(xué)生掌握芯片如何應(yīng)用以及其原理。B.引入學(xué)科競賽提高興趣。興趣是最好的老師，能否調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，關(guān)系到教學(xué)的成功與否。雖然獨(dú)立學(xué)院學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)相對比較弱，學(xué)習(xí)態(tài)度欠端正，但對于感興趣的學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、學(xué)習(xí)的能力都能得到很大程度的發(fā)揮，學(xué)習(xí)的效果也能得到很好的體現(xiàn)，而學(xué)科競賽就是能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的方式之一。同時，學(xué)科競賽的內(nèi)容也有助于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛力。

因此，改革以“飛思卡爾”全國大學(xué)生智能車比賽為平臺，電磁組智能車中的電感獲取賽道信息時，由于信號太弱，無法識別賽道的路線，這時就可以利用電工學(xué)所學(xué)的由三極管、電阻等分離元器件構(gòu)成的放大電路進(jìn)行信號的放大。通過這樣的一種實際的需求，學(xué)生能夠馬上學(xué)以致用，同時非常直觀地看到書本上的電路是如何應(yīng)用到實際中的。

四、結(jié)束語

總之，經(jīng)過一個學(xué)期的教學(xué)改革嘗試，取得了比較好的教學(xué)效果，獨(dú)立學(xué)院機(jī)械專業(yè)學(xué)生對于電工學(xué)的學(xué)習(xí)效果有顯著提高，為學(xué)生將來在機(jī)械領(lǐng)域或其他相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。今后的電工學(xué)課程就按照這個教改模式下去，同時吸收其他學(xué)校的優(yōu)秀經(jīng)驗，深化改革。

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