機械工程專業創新班電工學教學改革初探*

鄧紅雷 黃振琳 （華南理工大學電力學院）

為了響應國家增強學生創新精神和創業能力的號召，我校分別開設了多個專業的創新班，其中2013年開設的機械工程創新班，提出了培養具有堅實的機械學科理論基礎、實踐技能和創新能力，具有優化的知識結構和國際化視野，能在機械裝備相關領域進行研究、設計、管理工作的學術型人才和高級工程技術人才的目標。具體辦學方式為：小班全英授課，.實行“3+1+2”本碩、“3+1+4”本博培養模式，實行淘汰制，有掛科即退回普通班，必須修完足夠的創新實踐、創業教育課程。

正所謂機電不分家，電氣是核心、大腦，機械部件主要是執行元件，所以電工學是機械工程專業的一門非常重要的專業必修課，它給該專業提供了必要的電路、電子、電機與電氣控制的相關專業知識。機械工程創新班的出現，對原有的機械工程專業的電工學課程教學改革提出了新的更高要求，急需對現有課程教學做出大的改革，以適應新的培養目標的需要。

一 機械工程專業創新班電工學課程面臨的困難

當前我校全英班級的電工與電子技術教學模塊已經固化，教材以教師自編全英講義和中國電力出版社的Electric Circuits and Electronics 為主，教學內容由電路基礎、電氣控制、模擬電子技術和數字電子技術四大模塊以及其下的多個細分小模塊組成，理論課和實驗課分開授課，分別為88 學時（5 學分），32 學時（1 學分）。

目前機械工程專業創新班電工學課程面臨的困難主要如下：第一，教學內容創新性不夠，部分內容急需縮減調整。當前信息技術飛速發展，但是當前機械工程創新班電工學還是沿用老的教學內容，創新性不夠。另外，我校啟動了新一輪的教學改革，要求縮減本科生總學分，同時要求創新班額外增加4個創新學分，一減一加，需要壓縮包括電工學在內的其他課程的學分。故需要對電工學的教學內容和學分做出調整。第二，教學方法陳舊，創新班的理論和實驗考試還是照搬普通班的教學和考核方式，沒有體現創新班的創新性要求。第三，目前能夠從事全英電工學教學的教師嚴重缺乏。隨著學校與國際交流間的加深，我校各個專業都新涌現出了各種各樣的創新班、中澳班以及國際校區，都迫切需要能夠適應電工學全英教學的復合型教學人才。

二 機械工程專業創新班的電工學教學改革思路

我們從以下幾方面對機械工程專業創新班的電工學教學改革進行了嘗試。

（一）做好加減法，推行模塊化分級分層次教學

根據學校要求精簡教學學分和學時的要求，通過調研和對學科知識點的梳理，將機械工程創新班電工學理論教學從88 學時降到了64 學時，5 個學分降到了4 個學分。考慮到電工學是一門應用性、實踐性很強的學科，實驗課的教學學時（32 學時）和學分（1 個學分）保持不變。為了保證教學內容的關聯性、完整性和創新性，在保持原有的四大基本模塊的基礎上，根據電路基礎和模電模塊做減法（減學時減內容），電氣控制和數電模塊既做加法又做減法的原則，將總的教學內容分解為必修模塊、選修模塊、自學模塊和創新模塊，再根據各個模塊的重要性，不同模塊采用相應的教學層次。

必修模塊，包括四個基本模塊中的各基本方法、基本原理，比如電路分析中的原理與方法、同異步電機的原理、基本放大電路組合邏輯和數字邏輯電路等，這些內容都采用詳細重點講解的方式；選修模塊主要包括三相電路、磁路部分、模擬電子器件、集成運放、多級放大和差分放大、觸發器結構等，這部分內容只講基本概率和方法，復雜計算不做要求；自學模塊包括功率放大、場效應管、A/D 轉換等，由學生通過網絡平臺課外自學，不占用課堂時間；創新模塊是根據創新班的特點新增的內容，主要包括最新的電工前沿成果、創新性試驗與設計、PLC 編程設計等，這也是需要重點講解的內容。

（二）多種舉措，提高學生學習興趣和效率

第一，開設學科導論課，人文激勵與激發興趣并重，提高學生學習的興趣。針對非電類學生對電工學學習積極性普遍不高的情況，我們在機械工程創新班的第一次課特意開設了電工導論課，主要是以視頻的方式，講述本學科和機械專業的聯系與作用，增強學生學習電工學的興趣。在教學過程中，也注意人文激勵與激發興趣并重，引入一些最新的成果，增設相關歷史典故、最新成果、關聯知識點的拓展等。比如講交流電路時，講述特斯拉和愛迪生的交直流之爭，以及中國和大多數國家為什么采用220V，50Hz，而美國與日本采用120V，60Hz的來由，不僅可以促進了學生對現有知識點的了解，而且增加了學生的課堂樂趣。

第二，采用翻轉課堂的教學模式。機械工程創新班的人數為40 人左右，學生的基礎比較好，自學能力也很強，這為部分教學內容采用翻轉課堂教學提供了極大的便利。

多媒體技術信息量大，可以將一些抽象的原理，以圖、文、聲、像并茂的方式展示給學生。通過將一些難點以視頻動畫的形式做成短視頻，推介給學生，學生可以反復觀看，能極大地幫助學生理解教學中的疑點和難點。比如在講解交流異步電動機時，利用多媒體向學生展示各種電動機及其結構的照片，用動畫效果來介紹電動機的轉動原理，可以極大地提高學生的感性認識。

課前組織學生觀看一些經典的電工學MOOC 視頻、自制視頻與課件，讓學生先對相關課程知識的進行自學，課堂上再通過小組討論、深入探究、教師解答、課堂練習等方式完成知識的理解與消化，提高學生學習的參與度與主動性，避免“滿堂灌”，能夠更好地保證學生對課程內容的掌握及吸收，實現教學和學習的雙個性化，有效提高課堂教學效率。

（三）采用綜合評價方式

機械工程創新班采取本碩或者本碩博連讀的培養方式，對學生的成績要求非常嚴格，學生一旦有掛科，就要被退回普通班，由于創新班和普通班教學培養計劃不一樣，到時還須重修普通班的相關課程，所以學生考試壓力很大，為了減輕學生期末考試壓力，增強學生的自學和創新學習的能力，在實施電工學翻轉課堂的教學過程中，我們利用雨課堂這個教學工具，增設了隨堂點名、隨堂小測驗、平時自學測評、自主實驗等環節，多主措、多途徑，綜合評價學生的學習效果，避免了以往期末考試一卷定終身的不足。

對于理論課程，期末考試卷面分、平時隨堂小測試、平時自學測評、平時作業和點名在期末總評的占比分別為50%，20%，10%，20%。實驗課程采用單獨授課計算學分的形式，其中必選項、實驗考試、自由選項分別占實驗總評成績的40%、30%、30%。必選項是必須完成的基礎性實驗和難度較低的綜合性實驗。實驗考試是在必選項的基礎上，對實驗要求做了小的改進，學生隨機抽取考試內容，在規定要求的時間內，獨自設計電路與實現方案，獨自完成實驗。自由選項著重培養學生的創新意識，給出4～6 周時間，學生查找資料，自由選擇感興趣的內容，設計實驗方案，選擇實驗設備，完成實驗并整理實驗數據，錄制實驗視頻，最后由實驗老師組成的小組給出學生在該項中的得分。由于所有實驗都要求一人一組，杜絕了學生的偷懶和等靠思想。

幾年的實踐經驗表明，這樣的綜合考核方式，對于提高學生的自學能力、創新意識、綜合分析解決問題的能力確實是有幫助的。

（四）加強師資培訓，提高教師積極性

由于現有的許多高校的考核標準基本上都是圍繞著項目、論文來展開的，教學教得再好，沒有項目沒有論文，收入和職稱上不去也是白搭，所以基礎教學費力不討好，從事基礎學科的教師積極性不高這是一個普遍的現象。我校電工學教學團隊也存在這個問題，隨著老教師陸續退休，受困于學校新的高進人科研標準，想進入教學團隊的老師進不來，科研能力強，滿足高標準的新進教師不愿加入教學團隊，使得教學團隊人員得不到補充，日益萎縮，能從事電工學全英教學的教師更是稀缺資源。

在學院和教務處的大力支持，一方面積極向學校爭取博士后留電工教學團隊的名額，另一方面直接從本學院其它團隊特別是創新團隊爭取外援。

由于機械工程創新班要求采用全英教學，因此該班的電工學教學基本上都是由海外歸來或者外語水平較好的青年教師來擔任的。但是青年教師也面臨授課經驗不足，科研壓力大，上課積極性不高的問題。近年來，學校加大了對青年教師的教學培訓工作，促進了他們教學水平的提高。另外，學校從提高全英教學的考核工作量、全英教學的課酬方面都做了很大的傾斜，也有力地調動了年輕老師電工學全英授課的積極性。

創新班的電工學改革，是一個新鮮事物，本文對機械工程創新班的電工學教學改革思路進行了初步的探討與嘗試，提出做好加減法，推行模塊化分級分層次教學、多種舉措，提高學生學習效率和積極性，建立綜合評價方式，加強師資培訓，提高教師積極性等應對措施，從這幾年的實踐來看，取得了一定的效果，為機械工程創新班的電工學教學改革提供了新的途徑。