電工及工業電子學教學模式改革探索與實踐

黎紅梅　王相海

摘要：本文提出，針對“電工及工業電子學”教學的現狀和存在的問題，進行教學模式改革，采取“引進來”和“走出去”的方法，同時搭建了網絡教學平臺。實踐證明，新的教學模式對提高學習興趣、培養綜合素質、提高教學質量起到了至關重要的作用。

關鍵詞：電工及工業電子學；教學模式；探索與實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）03-0115-02

“電工及工業電子學”在高等工科院校非電類專業中具有非常重要的作用。這門課程內容豐富、應用面廣，不僅具有較強的理論性，同時具有較強的應用性。課程包含了多門電類課程的基礎知識，通過對本課程的學習，學生能夠獲得有關電工電子技術的基本概念、與電工電子技術相關的基本理論和基本技能，為學生后續專業課程的學習及今后從事本專業的工程技術工作和科學研究打下堅實的基礎。在非電類專業的人才培養方案中起著承前啟后的重要作用。多年來我校“電工及工業電子學”課程教學一直致力于培養有知識、能力強、素質高的具有航空特色以及相關領域的工程應用型人才。然而，一方面，隨著科技的進步和社會的發展，電工和電子技術的信息量日漸增加，另一方面，由于不同學科專業教學計劃的改進，“電工及工業電子學”的學時數進一步減少，加之有些非電類專業學生電的基礎知識比較薄弱，在學習過程中普遍認為電工及工業電子學課程理論性太強，內容抽象，學習起來有一定困難，甚至有一部分同學干脆放棄了這門課程的學習。基于上述問題，筆者申請了校級教改立項，旨在改變傳統的教學模式，對教學方法和教學手段等方面不斷進行改革和實踐。

一、傳統教學模式的弊端

“電工及工業電子學”的教學包括理論教學和實驗教學兩部分內容，理論課上，我們采用多媒體授課，相比板書授課信息量大，又節省了教師大量的板書時間，增大了單位時間內對學生信息量的傳授，一定程度上提高了教學質量，但是也存在很大弊端，如課堂教學缺少互動、滿堂灌、理論與實際脫節等。在我校，“電工及工業電子學實驗”為單列實驗，理論課與實驗課分開教學。雖然我們采取的是先理論后實驗的方式，與實驗有關的內容，教師在課堂先講解，但是大部分學生在上理論課時沒有見到實驗室的實物，很難形成直觀的感性認識，想象不出來如何進行實驗，而當學生進到實驗室做實驗時，只是為了實驗而實驗，按照實驗教材上的步驟按部就班地完成實驗，測量完數據就算完成任務，不會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驗課與理論課的脫節。

二、教學模式的改革

1.課堂教學“引進來”，學生學習興趣得以激發。電工學包含內容廣泛、概念眾多，整個學習過程中涉及的元器件種類繁多，有些概念很難理解，同時大多數元器件學生在平時生活中應用較少，對于有些元器件的內部結構和工作原理，學生普遍認為抽象，理解上有很大困難。針對這一問題，筆者在進行教學改革的過程中，課堂教學采用了“引進來”的方法。所謂引進來就是課堂演示法，對于部分課堂上難以理解的理論內容，適當增加課堂演示，主要包括實物演示、動畫演示和Multisim仿真演示。①實物演示法，電工學這門課程與生活和工作是緊密相關的，它的應用極其廣泛，為激發學生學習的興趣，在講授一些學生不太容易理解的、比較抽象的概念時可充分利用實物來引入要講的內容。如用滑動變阻器、燈泡、電池等制作一個可以調節亮度的簡易臺燈，在課堂上展示，讓學生更直觀地理解電源、負載、功率的概念以及相互之間的關系。在講授組合邏輯電路的設計這一章節時，用一些基本的門電路、電阻、電容、發光二極管等制作了一個三人表決器，在課堂上演示。先演示表決器的邏輯功能，讓學生通過演示很直觀地列出三人表決器的邏輯狀態表，然后引導學生思考這個電路該如何設計，最后引入組合邏輯電路的設計方法。講單穩態電路時，將自己制作的單穩態電路控制的門鈴演示給學生看，如果改變不同的電阻和電容，門鈴的發聲時間長短就不一樣，結果吸引了每一位學生，也引起了學生的極大興趣。采用這種實物演示的方法，能夠充分調動學生的積極性，使學生能夠主動思考問題，最后得出結論，課堂講授效果顯著。②動畫演示法，有些元器件內部結構很復雜，工作原理不易理解，學生平時接觸的也不多，在講解時單憑文字敘述或圖片的形式已經很難讓學生直觀地了解器件的內部結構及工作原理。針對這一問題，我們制作了一系列的flash動畫，在課堂上演示。電工技術部分包括三相異步電動機的旋轉磁場的產生，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。電子技術部分包括半導體材料內部載流子的工作和PN結的工作原理，整流濾波電路的工作等內容。通過課堂上動畫的演示，學生以前不能理解的內容可以一目了然，激發了學生的學習興趣。③Multisim仿真演示法，為了提高“電工及工業電子學”教學質量和效果，在講解一些抽象的理論時將Multisim仿真軟件引入“電工及工業電子學”課程進行輔助教學。如在講解基爾霍夫定律時，學生在列方程前對結點電流、回路電壓的參考方向以及正負號的選取問題掌握得不好，筆者在講授這部分內容時通過軟件進行仿真，通過仿真結果，直觀地顯示了電壓、電流的大小和正負，有利于幫助學生理解定律的內容。計數器是學生學習的一個難點，筆者采取了先用Multisim仿真，再進行理論講解的方法，收到了事半功倍的效果。在課堂上引入Multisim仿真軟件猶如將實驗室搬到了課堂上，使以往很多難以理解的概念和定律，通過仿真實驗的方法直觀地表現出來，能夠將抽象的理論具體化、形象化，使枯燥的理論變得生動，提高了課程教學質量，同時也為學生運用Multisim軟件進行課程設計、畢業設計等奠定了基礎。通過實物、動畫、仿真演示使學生能夠有較強的感官認識，從而提高學習興趣，也使得課堂教學真正服務于實踐，使學生能切實體會到電工學課程看得見摸得著的學習意義所在。

2.課堂教學“走出去”，進一步提高學生學習興趣。鑒于電工學課程實踐性較強的特點，實驗環節非常重要，我校培養的工科學生大部分是面向工程一線的應用型人才，動手能力對于未來學生工作有很大幫助。同時實驗是課堂教學的有效保障，實驗課從視覺上比理論課更加生動，對于課堂上難以理解和應用的內容可以通過實驗課驗證和鞏固。在教學過程中，將部分理論課的課堂搬進實驗室，采用“走出去”的方法，即邊實驗、邊講解的講練結合法。對于一些可以驗證和演示的理論內容，可以先讓學生通過實驗得出結論，再進行講解，這種方法比單純在教室給學生灌輸理論知識來得更加生動和具體，學生不僅能知其然，還能知其所以然，學習效果也會大大提高，同時進一步提高了學生的動手能力。通過對理論課和實驗課的內容進行整合，筆者將“電工及工業電子學”的部分理論內容搬進實驗室進行講解，采取先做實驗驗證，再進行理論講解的方法，讓學生在動手驗證的過程中，自然而然地得出想要的結論。如疊加定理，先讓學生自己動手連接電路，分別連接兩個不同電源單獨作用時的電路，測得某支路的電壓或電流，再連接兩個電源共同作用的電路，同樣測出剛才的電壓和電流，讓學生分析結果，就會得出疊加定理的結論，這時候再把疊加定理的定義引出來，也就順理成章了，學生理解起來不會有任何困難，同時由于學生是自己動手測量結果、得出結論，所以印象會非常深刻，應用起來也就不存在問題了。筆者采用這種講練結合法進行講解的內容還包括戴維寧定理、日光燈功率因數的提高、電動機直接啟動和停止的控制電路等內容，通過學生的反饋，這種方法使學生對理論內容的理解更加透徹。同時由于做實驗的目的是要引出某些結論，而學生在做實驗之前沒有進行過理論學習，并不知道要引出的結論是什么，勢必會有很大的好奇心，做實驗的目的不再是單純做實驗、測數據，而是要通過自己的實驗得出結論，所以同學們做實驗的時候特別認真，效果非常好。講練結合的方法和原來先在課堂上講解理論，再到實驗室進行實驗相比較，學時大大縮短，學習效率大大提高。

3.課前課后有網絡，鞏固學生學習效果。2013年，在電工教研室全體教師的共同努力下，“電工及工業電子學”被評為省級精品資源共享課，所有課程資源均上傳到省精品資源共享課網站。學生可以在課前進入網站通過了解每部分內容的知識結構、學習目標、學習指南、知識內容、觀看教師講課視頻等方式預習，也可以在課后下載多媒體課件，通過完成我們每部分內容后所附的測驗和練習來鞏固課堂所學知識。網絡教學的實現使教育資源共享得以實現，學生選擇的自由度大大提高，因材施教的個別化教學也成為可能。網絡教學平臺的搭建，為教師與學生的交流提供了極大方便，逐漸成為課堂教學的有益補充，拓寬了學生的學習課堂，為學生創造了一個多角度學習、多方位交流的平臺。

三、結論

實踐證明，新的教學模式在學時減少的情況下增大了學生獲得新知識的信息量，學生在學習過程中不僅僅限于得到教學的語言信息，還有圖形信息及工作過程的動態信息，這樣做實質上進一步提高了學生的學習效率，也實現了課堂教學與實驗教學的有機結合，使學生更好地掌握理論與實際的關系，對學生提高工程意識和增強實踐能力都起到了舉足輕重的作用。通過問卷調查，學生普遍反映效果好、印象深、效率高，同時期末考試成績也證明了新的教學模式有助于教學質量的提高。

參考文獻：

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