比較中美教學(xué)特點(diǎn) 探索電氣工程類課程教學(xué)改革方法

姜文穎 王 愈

南京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 江蘇南京 211106

隨著我國可再生能源發(fā)電、智能電網(wǎng)和電動(dòng)汽車等先進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展，需要培養(yǎng)出大批具有創(chuàng)新意識(shí)的電氣工程專業(yè)的人才。美國大學(xué)的工科教育因其帶動(dòng)了美國科技的高速發(fā)展而受到世界各國的推崇，研究中美電氣工程類課程教學(xué)的差別，汲取美國大學(xué)教育中的精髓，將為我國高等學(xué)校電氣工程專業(yè)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提供借鑒[1,2]。

筆者曾在美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校(UWMadison)電氣與計(jì)算機(jī)工程系攻讀碩士、博士學(xué)位。六年留學(xué)期間曾擔(dān)任電機(jī)實(shí)驗(yàn)和電子線路兩門本科生課程的助教。現(xiàn)任教于南京航空航天大學(xué)(以下簡稱“南航”)電氣工程系。因此，本文以UW-Madison電氣工程專業(yè)作為美國方面的代表，以南航電氣工程專業(yè)作為我國方面的代表，開展中美電氣工程類本科課程教學(xué)的比較研究。

1 課程教學(xué)比較

1.1 教材與教輔

UW-Madison電氣工程專業(yè)本科生課程在開課時(shí)通常會(huì)發(fā)給每名學(xué)生一份教學(xué)大綱，里面有關(guān)教材的一欄通常會(huì)出現(xiàn)兩種情況：一種是指定一本教科書，另一種是同時(shí)推薦幾本教科書，而具體授課內(nèi)容以教師的課堂講義為準(zhǔn)。就第一種情況而言，指定的這一本教科書通常里面有大量的描述性的語言，配以許多直觀清晰的解釋性的圖表，非常易于理解，有助于學(xué)生的課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。就第二種情況而言，授課的教師一般具有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。在汲取多本教材的長處的基礎(chǔ)上，根據(jù)自身在教學(xué)科研工作中的積累以及多年來授課學(xué)生的反饋情況，總結(jié)出具有自己獨(dú)特風(fēng)格的教案。南航與國內(nèi)大多數(shù)院校類似，一般每門課程都會(huì)指定一本教科書。國內(nèi)教科書的特點(diǎn)是基本理論闡述的比重較重、體系嚴(yán)密、例題和習(xí)題的難度較大。這給學(xué)生的自學(xué)帶來了一定的困難，同時(shí)對(duì)教師的課堂講授提出了較高要求，即如何將艱澀難懂的知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化成學(xué)生能夠理解的形式是值得思考的問題。

1.2 教學(xué)內(nèi)容

美國教師在講解各知識(shí)點(diǎn)時(shí)十分注重聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用，將抽象的知識(shí)點(diǎn)形象化地表現(xiàn)出來。例如在UWMadison電力系統(tǒng)課程中講授電力系統(tǒng)的概念時(shí)，教師要求學(xué)生在一個(gè)模擬實(shí)際電力市場的網(wǎng)站上進(jìn)行交易，并于一周后匯報(bào)各自盈利或虧損的情況。又如在電力電子課堂講解電感元件的選取時(shí)，教師要求學(xué)生根據(jù)一定的指標(biāo)自主設(shè)計(jì)一個(gè)電感，要求算出電感的各項(xiàng)參數(shù)、確定導(dǎo)線的型號(hào)和鐵芯的具體尺寸，以及根據(jù)產(chǎn)品性能和價(jià)格選擇適合的生產(chǎn)廠家。課堂上討論這類問題的趣味性很強(qiáng)，易啟發(fā)學(xué)生自己去思考、分析和解決問題。由于電氣工程專業(yè)的本科課程涉及許多抽象概念和數(shù)學(xué)知識(shí)，在國內(nèi)的課程教學(xué)中，往往過于注重公式的推導(dǎo)和證明。這雖然奠定了學(xué)生扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，但很難引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)創(chuàng)造性的思維[3]。

1.3 課堂教學(xué)方法

在UW-Madison幾乎每門課程都有自己的網(wǎng)頁，教師將課程的教學(xué)大綱、補(bǔ)充資料、布置的作業(yè)等發(fā)布在網(wǎng)頁上，便于學(xué)生獲得全面的課程信息。同時(shí)學(xué)生還可以通過這個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提交作業(yè)，以網(wǎng)絡(luò)留言的方式與教師或助教進(jìn)行交流。在課堂上，教師通常根據(jù)課程不同階段具體的教學(xué)內(nèi)容選擇適合的教學(xué)手段，如實(shí)物投影儀、電子課件、板書等。在講解例題時(shí)，有關(guān)數(shù)學(xué)方面的計(jì)算過程通常借助MatLab，MathCAD或Mathmatica等軟件工具實(shí)現(xiàn)。這大大降低了課程的難度，同時(shí)為學(xué)生學(xué)習(xí)如何使用這類功能強(qiáng)大的工程計(jì)算軟件做出了示范。美國的課程教學(xué)除了重視課堂上的知識(shí)講授，還十分關(guān)注課后學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和鞏固。一般每門課程都至少配備一名研究生助教，每周給學(xué)生上一節(jié)習(xí)題課。教師和助教每周還分別要抽出一定量的時(shí)間專門用來解答課程班學(xué)生遇到的問題。現(xiàn)在國內(nèi)大學(xué)在多媒體教學(xué)的硬件配備上并不落后于美國，但是部分教師過分依賴于使用電子課件，在課堂上扮演了“放映員”的角色，從而忽視了與學(xué)生的互動(dòng)，使得課堂氣氛嚴(yán)肅[4]。給本科生課程配備研究生助教這一做法在國內(nèi)大學(xué)中并不普遍，教師平時(shí)的工作繁忙，往往只能利用課間和課后的短暫時(shí)間給學(xué)生答疑，不能滿足學(xué)生的需要。

1.4 課程考核

在美國的電氣工程專業(yè)本科生課程中，教師對(duì)學(xué)生知識(shí)掌握情況的考核方式多種多樣，主要包括出勤率、課后作業(yè)、隨堂考試、期中考試、期末考試、設(shè)計(jì)大作業(yè)(工程項(xiàng)目)、論文等。一般期末考試成績?cè)谡n程總成績中所占的比重并不大(30%左右)，考核的重點(diǎn)一般為平時(shí)的作業(yè)和隨堂、期中考試以及對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解應(yīng)用方面(設(shè)計(jì)大作業(yè)、論文)等。國內(nèi)的考核方式比較單一，普遍的是平時(shí)成績和期末考試成績分別占課程總成績的30%和70%左右。這種考核方式存在諸多弊端，學(xué)生即使平時(shí)不認(rèn)真學(xué)習(xí)，只在考試前夕突擊復(fù)習(xí)，往往也能通過考試，但這有悖于課程考核的初衷。

2 課程教學(xué)改革方法

2.1 教材選取靈活化

近年來，有很多國內(nèi)出版社通過影印或引進(jìn)等方式出版了電氣工程方面的專業(yè)書籍，有很大的選擇余地，這也為國內(nèi)電氣工程專業(yè)課程教材及教輔的靈活選擇創(chuàng)造了條件。因此，參照UW-Madison電氣工程專業(yè)本科生課程教材的選擇方法，在國內(nèi)進(jìn)行電氣工程專業(yè)課程教學(xué)也可以靈活選擇不同教材和教輔的形式，讓不同類型的學(xué)生有更大的余地選擇適合自己的教學(xué)材料，從而達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果。

2.2 教學(xué)內(nèi)容趣味化

近年來，國內(nèi)各大高校逐漸開展的工程教育專業(yè)認(rèn)證工作也強(qiáng)調(diào)了電氣工程教學(xué)中的工程教育，這與美國UW-Madison的教學(xué)方法的理念是一致的，也要求電氣工程專業(yè)課程的教學(xué)增加工程特色及趣味性。教師可以在課程中各個(gè)環(huán)節(jié)更多地融入有趣的展示實(shí)驗(yàn)以及工程方面的設(shè)計(jì)，從而把抽象的工程、數(shù)學(xué)知識(shí)有機(jī)轉(zhuǎn)化成有趣而生動(dòng)的工程展示，使得課程內(nèi)容更加豐富有吸引力，對(duì)學(xué)生的理解能力、興趣的培養(yǎng)都有益處。

2.3 課堂教學(xué)人性化

極具特色的中式傳統(tǒng)課堂教學(xué)一直以來占據(jù)絕大多數(shù)中國高校課堂，與美國課堂截然相反，參考美國UW-Madison課堂教學(xué)的方法，教師可以融入更多現(xiàn)代化的教學(xué)手段，豐富課堂教學(xué)形式，而更重要的是重視學(xué)生的學(xué)習(xí)效果、學(xué)習(xí)心態(tài)，并注重學(xué)生學(xué)習(xí)的反饋，打造更加人性化、更加積極的學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，從而提高教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)更好的教學(xué)效果。

2.4 課程考核多樣化

參照美國UW-Madison的電氣工程專業(yè)課程，中國高校可以采用多樣化的課程考核方法，例如利用貫穿整個(gè)課程學(xué)時(shí)的課程工程設(shè)計(jì)，把對(duì)課程的考核以及對(duì)學(xué)生的考查從最終結(jié)課時(shí)間轉(zhuǎn)移到課程的整個(gè)過程。這樣也促使學(xué)生把精力和時(shí)間均勻地分配到整個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)課程內(nèi)容更好地學(xué)習(xí)和理解。

3 結(jié)語

通過對(duì)中美兩國電氣工程類本科課程教學(xué)中教材選擇、教學(xué)內(nèi)容、課堂教學(xué)方法以及課程考核等方面的比較，發(fā)現(xiàn)了美國大學(xué)教育中一些值得學(xué)習(xí)、借鑒的地方，為學(xué)校開展教學(xué)改革提供了有益的啟示：(1)選擇易于學(xué)生理解的教材，激發(fā)學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)的自覺性。例如，可以引進(jìn)一些國外優(yōu)秀教材進(jìn)行翻譯。(2)課堂教學(xué)內(nèi)容注重聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用，引起學(xué)生的興趣，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。例如，可以通過觀看視頻的方式，形象生動(dòng)地幫助學(xué)生了解所學(xué)知識(shí)在實(shí)際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。(3)根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容，選擇合適的教學(xué)手段；安排充足的答疑時(shí)間，幫助學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行鞏固消化。例如，可以實(shí)行學(xué)生助教制度，提供助教崗位給學(xué)有余力的研究生，請(qǐng)他們協(xié)助教師的教學(xué)工作。(4)采用多種形式的考核方法，綜合評(píng)估學(xué)生課程學(xué)習(xí)、知識(shí)掌握的情況。例如，除考試外，還可以采用做課程設(shè)計(jì)、文獻(xiàn)調(diào)研、寫項(xiàng)目研究論文等方式進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

以上對(duì)比主要是針對(duì)美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校和南京航空航天大學(xué)兩所院校，并不能全面概括中美電氣工程類課程教學(xué)的不同之處。盡管如此，通過這個(gè)對(duì)比分析仍可以發(fā)現(xiàn)中美大學(xué)課程教學(xué)存在的差別，有一定參考價(jià)值。而要具體實(shí)現(xiàn)電氣工程類專業(yè)課程的改革，也需要教師課程教學(xué)和學(xué)生共同的努力。