大工程觀教育理念下《電路》課程的教學(xué)改革與思考

劉曉燕

摘 ? ?要： 大工程觀教育是高等工程教育改革的發(fā)展趨勢，它強(qiáng)調(diào)的是綜合的知識背景、工程實踐能力和社會責(zé)任感。本文分析了《電路》課程的特點及教學(xué)中存在的問題，從教學(xué)觀念、教學(xué)方法、實踐教學(xué)等方面探討了如何在課程中突出工程觀點，培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)。

關(guān)鍵詞： 大工程觀 ? ?《電路》課程 ? ?教學(xué)改革

20世紀(jì)90年代中期，美國工業(yè)界和教育界的有識之士意識到單純片面地強(qiáng)調(diào)科學(xué)、忽視技術(shù)產(chǎn)生的消極影響，呼吁要強(qiáng)調(diào)工程的整體性、綜合性和跨學(xué)科性，向科學(xué)和技術(shù)并重的方向改革，掀起美國工程教育回歸工程的浪潮，提出建立大工程觀的教育理念。簡而言之，大工程觀要求工程教育更注重培養(yǎng)學(xué)生的三個能力：工程實踐能力、綜合的知識背景和整體性的思維方式、職業(yè)道德及社會責(zé)任感，是我國高等教育應(yīng)用型技術(shù)人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

大工程觀是一種思想，其含義很豐富，無法面面俱到，只能以一些教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)活動為載體，貫徹一些先進(jìn)的工程理念讓學(xué)生融會貫通，使自身的綜合工程素質(zhì)得到全面提高。本文以《電路》課程為例，對該課程的教學(xué)改革進(jìn)行了思考與探討。

一、《電路》課程的特點及教學(xué)中存在的問題

《電路》是電氣、自動化、信息類專業(yè)必修的第一門學(xué)科基礎(chǔ)課，在整個本科教學(xué)過程中起著承前啟后的重要作用。由于課程定理、概念較多，并且理論性強(qiáng)，概念抽象，在理論推導(dǎo)過程中需要高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、積分變換等知識，對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)及其應(yīng)用能力的要求較高，初學(xué)者普遍感覺枯燥、難學(xué)。傳統(tǒng)的《電路》課程授課模式往往只注重理論、分析和計算，缺失工程背景，輕視實踐操作，使學(xué)生認(rèn)為所學(xué)內(nèi)容缺乏實用性。而且，近年來隨著課程教學(xué)總學(xué)時的壓縮，教學(xué)效果得不到保證，這無疑給學(xué)生的學(xué)習(xí)加大了難度。

大工程教育的核心是培養(yǎng)合格的高層次工程技術(shù)人員，但是從《電路》課程的現(xiàn)狀看，并不能滿足大工程教育背景下對學(xué)生實踐能力和工程素養(yǎng)培養(yǎng)的要求，體現(xiàn)在學(xué)生不能深入理解電路分析的內(nèi)在思路并應(yīng)用到實際的工程實踐中，普遍存在課程與實踐脫節(jié)的問題。

二、關(guān)于《電路》課程教學(xué)改革的幾點思考

1.明確改革思路，轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念。

《電路》課程的改革，首先必須明確人才培養(yǎng)的目標(biāo)為工程應(yīng)用型人才。圍繞這個目標(biāo)，如何在有限的課時內(nèi)，打好基礎(chǔ)，拓寬視野，讓學(xué)生掌握最有用的電路結(jié)構(gòu)、分析方法，并形成知識體系，同時，鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和動手實踐能力，培養(yǎng)工程素質(zhì)，是《電路》課程要實現(xiàn)的目標(biāo)。

然而，在目前的教學(xué)實踐中，受傳統(tǒng)教學(xué)模式的束縛，學(xué)生往往處于被動地位，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力不能充分發(fā)揮，思維得不到拓展，嚴(yán)重影響學(xué)習(xí)效果。為此，教師必須轉(zhuǎn)變兩個觀念：一是從單一傳授知識的觀念向綜合能力培養(yǎng)的觀念轉(zhuǎn)變;二是從重教輕學(xué)的觀念向以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體的觀念轉(zhuǎn)變。

在教學(xué)過程中，教師要破除“滿堂灌”的填鴨式教學(xué)模式，由知識的傳授者變?yōu)榻虒W(xué)活動的組織者，遵循以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的原則，綜合運用多種教學(xué)手段，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，讓學(xué)生體會到獲取知識的樂趣，使學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新思維能力、分析解決問題的能力等得到提高。

2.重視案例教學(xué)，體現(xiàn)工程觀點。

《電路》課程理論性強(qiáng)，并有廣闊的工程應(yīng)用背景，是學(xué)生接觸到的第一門介于科學(xué)類和工程類之間的課程。在這門課程中，不僅要培養(yǎng)學(xué)生扎實的電路分析能力，還要培養(yǎng)工程觀點、抽象觀點和等效觀點[1]。因此，在課程教學(xué)中，不能只局限在針對理想模型的分析中，更要適度體現(xiàn)工程性，即適度討論模型的背景、抽象過程、不同模型之間的區(qū)別與聯(lián)系及如何針對不同需求選擇不同模型等。同時，在教學(xué)中要多舉一些工程應(yīng)用實例，例如對以通信、信號處理、電力系統(tǒng)等領(lǐng)域為背景的實例展開討論。

針對課程內(nèi)容廣、定理多、概念比較抽象的特點，教師要思索如何在有限的學(xué)時內(nèi)，對本課程進(jìn)行富有成效的教學(xué)。在學(xué)習(xí)新定理、新概念時，應(yīng)盡可能地和具體的工程實例聯(lián)系起來，通過提出實例，解析知識點，再分析實例的方式，讓學(xué)生加深對概念的理解[2]。例如在教學(xué)功率因數(shù)的提高時，以在淘寶網(wǎng)上熱賣的節(jié)電器為例，引導(dǎo)學(xué)生思考節(jié)電器的原理是什么？真的能節(jié)電30%～50%嗎？為什么;教學(xué)動態(tài)電路時，以單片機(jī)上的電復(fù)位電路為例，說明在不同晶振頻率下R、C參數(shù)值的確定;教學(xué)電感、互感、諧振等內(nèi)容時，結(jié)合RFID（射頻識別）技術(shù)講解;講解功率的判定時，以手機(jī)的充放電為例，說明電源不一定都發(fā)出功率，也可能吸收功率。在教學(xué)過程中，讓學(xué)生意識到課堂上所學(xué)知識和他們的生活息息相關(guān)。

3.強(qiáng)化實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)工程素質(zhì)。

實踐教學(xué)是培養(yǎng)工程素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)，在教學(xué)體系中的位置至關(guān)重要。當(dāng)前，實踐教學(xué)的形式已經(jīng)呈現(xiàn)出多樣性的發(fā)展趨勢，但在多樣性中尤其要注重與工程背景相結(jié)合。

（1）采用循序漸進(jìn)的分層次階梯化實驗教學(xué)模式，增加設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗的比例，實驗選題要緊密結(jié)合現(xiàn)代電工電子技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用水平及教師的科研成果，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。

（2）采用任務(wù)驅(qū)動的實驗教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生在實驗中進(jìn)行自主探究式的學(xué)習(xí)，而不是被動地重復(fù)、模仿，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生獨立解決問題的能力、創(chuàng)新能力的目的[3]。

（3）引入計算機(jī)輔助實驗教學(xué)，可以解決兩方面問題：首先，大量驗證性實驗可以在虛擬實驗室仿真，靈活方便又節(jié)省時間，提高學(xué)習(xí)效率;其次，EWB、Multisim、Protues等仿真軟件，提供大量的虛擬元器件、儀器儀表，彌補(bǔ)實驗室元器件、儀器儀表規(guī)格、型號、數(shù)量的不足，滿足不同學(xué)生創(chuàng)新實驗的要求。

（4）組建大學(xué)生創(chuàng)新實驗室，鼓勵優(yōu)秀學(xué)生參加挑戰(zhàn)杯、大學(xué)生電子設(shè)計大賽等電子技能競賽，為有能力的學(xué)生創(chuàng)造條件，提高他們的創(chuàng)新能力和實踐能力。

三、結(jié)語

在大工程教育理念下，《電路》課程的教學(xué)改革必須適應(yīng)高等工程教育改革的發(fā)展趨勢。本文分析了《電路》課程的特點及教學(xué)中存在的問題，從教學(xué)觀念、教學(xué)方法、實踐教學(xué)等方面探討了如何在課程中突出工程觀點，培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)，以便為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉景夏，胡冰新.電路課程教學(xué)中工程觀點的培養(yǎng).中國電子教育，2009（1）.

[2]鄧菲.工程背景下的電路課程教學(xué)改革探索.電子制作，2014（12）.

[3]吳艷梅等.改革電路電子實驗教學(xué)探索培養(yǎng)3C型創(chuàng)新人才.中國現(xiàn)代教育裝備，2014（15）.