面向創新能力培養的“電工電子學”實踐教學探究

佟麗娜，秦傳磊

面向創新能力培養的“電工電子學”實踐教學探究

佟麗娜，秦傳磊

（中國礦業大學（北京），機電與信息工程學院，北京 100083）

為切實有效地支撐創新教學,結合大學生創新訓練研究項目的開展，闡述了對基礎技術課程“電工電子學”在課堂教學、實驗教學及課程后續的長期輔助指導方面的實踐教學綜合改革方法，提出在整個大學本科期間全面支撐創新教學環節，以提高大學生創新及學科綜合交叉能力，并在創新教學實踐中取得了良好的效果。

創新教學；電工電子學；創新訓練項目；教學改革

自教育部下發《關于大力推進高等學校創新創業教育和大學生自主創業工作的意見》以來，高校將創新教育納入學分體系，作為專業教育和文化素質培養計劃的重要組成部分廣泛推廣，培養大學生的創新精神和實踐能力已經成為高校人才培養的一項重要戰略性任務。

為開展大學生創新教育，鍛煉創新及動手能力，一個有效的途徑是讓學生直接參與教師的科研項目，為創新能力的形成提供外部環境和條件[1]。然而科研項目的完成需要交叉學科的支持，尤其是通用的基礎技術學科，其相關課程及課后輔助對學生創新教育具有不可或缺的支撐作用；同時，結合創新教學的實施對基礎技術課程進行改革，以優化課程結構、整合課程體系、完善課后輔助，亦能全面推動該課程的改革，達到有效支撐創新人才培養的目的。

1 “電工電子學”對創新能力培養的支撐作用

當今時代是人工智能的時代，電工電子技術作為人工智能實現的重要載體與各行各業緊密結合，不僅高科技領域，還與衣食住行和文化生活息息相關。“電工電子學”課程是高等院校為非電類本科各專業設置的技術基礎課，目的是使學生獲得電工電子技術的基本理論知識及初步的實驗技能，為學科的交叉提供延伸的接口，培養適應時代發展的高素質人才[2]。現今很多學科實驗及科研項目的開展離不開電工電子學的技術支持。“電工電子學”課程的教學及后續實踐指導使學生創新活動的展開得以智能化實現，讓各專業學生的創新實驗從想法變為可行，并且為后續的創業活動開啟學科交叉之門。

在傳統教學的理論傳輸型教育模式下，電工電子課程以傳播人類已知知識經驗為核心，以講授電工電子基礎理論并進行相關的驗證性實驗[3]為主，在一學期內對不同專業的低年級學生進行統一的課堂及實驗教學。盡管在較多學時的理論課和高強度實驗課的基礎上可以習得普適性的理論并鍛煉基礎實驗技能，但是各專業授課內容陳舊一致，實驗脫離生產實際，缺乏與各專業相關的學科交叉及生活實踐知識，課程結束后也與學生切斷了聯系。然而創新教學對實踐性要求很高，要求學生在解答實際問題過程中對已有知識創造性地應用，逐步構建屬于自己的知識體系[4]。

為了更好地支撐創新教學，“電工電子學”作為一門廣泛應用的基礎技術課程在實踐教學方面迫切需要改革，不僅要在理論課程及實驗課程方面做出改革，還應結合各校創新教學環節的實施做出長期的輔助支撐工作，全面提高實踐教學的強度。

2 改革與建議

以創新教育為方向指導的“電工電子學”實踐教學改革應結合各高校的創新教育環節實施，以達到相輔相成的作用。例如我校創新教學環節的重要組成部分是大學生創新訓練項目[5]（以下簡稱“大創”），始于二年級，歷時4個學期，由1名指導教師和2~6名學生組成，第一學期由教師指導學生選題，3個學期用于完成項目研究，最終要求通過考核和成績評定，課題來源主要來自指導教師的科研項目。筆者所在“電工電子學”教學團隊的教師每年均擔任“大創”導師的工作，結合“電工電子學”教學及創新教學指導經驗，提出以下幾點改革建議。

2.1 理論課內容改革

創新教學強調的是知識的適用性。知識不是外在的、與學生個體經驗毫不相干的客觀存在，而是與個體密切相關的，學生正是因為在實踐中遇到問題而自己已有知識無法解決才會激發強烈的求知欲，投身到知識探究中去[6]。

因此，理論課的授課內容必須改變“大鍋飯”的形式，在抽象的基礎理論中加入實踐內容，使其生動起來。首先，應該根據授課對象的專業特點和現實需求增加相應的學科交叉案例[7]，例如面向化學專業的多試管同步振動裝置、面向機械專業的機械人操作臂電控。如此，不僅可以引導學科交叉，還可以進一步增加學習興趣，調動學生的積極性。各專業的課程案例可以結合各專業創新教學的具體實施，授課教師需要與該專業教師建立聯系，從該專業歷年“大創”研究中選取典型項目，因材施教，收集整理典型教學案例。這是一個溝通和積累的過程，可以相對固定各專業的“電工電子學”授課教師，做出與時俱進，并有專業針對性的教學案例。

另外，針對非電專業學生的實踐需求，教學案例可結合生活實際，由于進入人工智能時代后設備器件高度集成化，學生在日常生活中很難見到課本上單獨的電子元件及組合應用，使得學生對電學的學習感到更為抽象。對此，筆者在近5年的課堂教學中采用生活案例教學，例如家電內部結構及原理，學生對此更感興趣些，可營造電工電子無處不在的氛圍，有利于激發學生的學習興趣。

2.2 實驗課程設計改革

實驗授課應強調學以致用，故課程的設計要結合應用背景，全面構建實踐性實驗課程方案。同時為跟隨科技的飛速發展，也必須避免出現實驗內容陳舊、脫離生產實際等現象，否則會難以激發學生的學習興趣和創新意識[8]。然而，“電工電子學”作為一門基礎性的技術課程，必然會有較多的經典理論驗證性實驗，因此其實驗設計必須結合實踐并做到與時俱進，讓學生以解決實際問題的形式驗證理論。問題情景的設計可與學生當下、以往和未來生活需求以及專業發展相結合，盡可能貼近學生的實踐需求。基礎性實驗可結合日常應用設計，例如驗證基爾霍夫定律時結合時代背景下的照明系統的控制，觸發器實驗結合報警裝置等；同時鼓勵學生將實驗課自制的小裝置帶入日常生活中，例如宿舍臺燈的定時關閉器等。專業案例教學實驗對低年級學生來說總體上難度較大，可在綜合講解后抽取合適的部分展開，引導學生理論聯系實際，交叉“電工電子學”與本專業知識，增強興趣，鍛煉動手能力，進一步幫助學生構建屬于自己的知識脈絡。

2.3 創新教學環節的長期課下輔助

區別于傳統教學，創新教學觀念的重點將傳授知識變為知識探求[6]，學生在創新教學實踐中把自身的經驗創造性地與知識體系相結合，通過探究來構建屬于自己的、穩定的個性化認知系統[9]。在這樣的培養模式下，一些技術基礎課程僅僅完成有限學時內的課堂教學及實驗是遠遠不夠的[10]，因此與課上教育相輔相成的課外教育對創新素質的培養是至關重要的[11]。

“電工電子學”理論課及實驗課僅僅陪伴學生一個學期，在創新教學重頭戲“大創”伊始便走向結束，但是之后各專業學生對電工電子學知識和技能的需求才剛剛開始。這就需要為學生在課程結束之后提供課下實踐教學指導，配備長期的電工電子創新教學輔導教師，例如在學生“大創”小組提出申請后配備授課教師及其助教作為創新輔導教師，指導學生進行學科交叉實踐，讓教師辦公室成為各專業學生另一種形式的實驗室，教學相長、不斷革新。同時配備基礎電工電子實驗設施的開放實驗室，面向全校各專業、各年級學生長期開放。筆者在近幾年的課下時間接到過數次輔導申請，收效較好，解決了學生在授課結束后對電類知識的輔導需求，增加了學生對學科競賽及項目研究的信心，此外跨專業申請我系“大創”項目的學生逐年遞增。

因此，面向非電專業的“電工電子學”的授課必須跳出短短一學期的限制，在競賽、“大創”及畢業設計活動中按需求給予指導，如圖1所示，做到在整個大學本科期間全面支持創新實踐教學。至此，“電工電子學”教師不再僅僅是知識的傳授者，還將成為各專業學生研究過程的指導者和疑難的咨詢者。

圖1 “電工電子學”對創新實踐教學的支撐過程

3 結語

在創新教學指導下將人才培養重心從“獲得知識”變為“培養能力”[12]。在這個過程中，“電工電子學”作為一門引導學科交叉的基礎技術性課程需要結合各高校創新教學環節的實施做出實踐教學改革。各專業區別對待，結合該專業“大創”項目案例進行理論教學，實驗設計結合生產實際及生活問題情境驗證基礎理論，做到因材施教，并且在課程結束后為學生創新項目小組配備長期的電工電子輔導教師及咨詢教師，這是面向創新教學的“電工電子學”實踐課程改革的有效途徑。

[1] 王洪才.論大學創新教學的三要素[J]. 復旦教育論壇，2012, 10(4): 41–45.

[2] 魏玲，耿大勇，朱延楓. 電工電子技術課程教學改革研究[J]. 電子測試，2017(2): 94–96.

[3] 郭志雄. 電工電子實踐教學改革的探索與實踐[J]. 教育與職業，2013(2): 155–156.

[4] 王洪才，劉雋穎，解德渤. 大學創新教學：理念、特征與誤區[J]. 中國大學教學，2016(2): 19–23.

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[7] 朱小龍. 礦山類專業電工電子技術課程教學改革探討[J]. 煤炭技術，2012, 31(7): 210–211.

[8] 唐力，張文娟. 實驗創新教育與創新人才培養探索[J]. 實驗技術與管理，2017, 34(5): 11–13.

[9] 趙光鋒，解德渤. 我國大學創新教學的誤區、難點與突破[J]. 高等教育管理，2017, 11(4): 113–118.

[10] 陳國金. 工科類大學生創新教學實踐[J]. 實驗室研究與探索，2010, 29(3): 95–97.

[11] 騰萬慶. 高校課外創新教學策略探究[J]. 黑龍江教育（高教研究與評估），2015(6): 1–3.

[12] 程淑華，李欣，韓毅初，等. 自主學習與創新人才培養的實踐教學探索[J]. 實驗技術與管理，2017, 34(7): 11–14.

Exploration on practical teaching of “Electrical engineering and electronics” oriented to innovative ability training

TONG Lina, QIN Chuanlei

(School of Mechanical Electronic and Information Engineering, China University of Mining and Technology, Beijing 100083, China)

In order to effectively support innovative teaching, and in combination with the development of innovative training projects for university students, this paper expounds upon the comprehensive reform methods of practical teaching in classroom teaching, experimental teaching and long-term auxiliary guidance for the basic technology course of “Electrical engineering and electronics” and proposes that innovative teaching links should be fully supported during the whole undergraduate period in order to improve university students’ innovative ability and comprehensive interdisciplinary ability. The good results have been achieved in innovative teaching practice.

innovative teaching; electrical engineering and electronics; innovative training project; teaching reform

G642.0

A

1002-4956(2019)09-0016-03

2019-02-06

中國礦業大學（北京）創新型“電工電子學”教學團隊建設項目（J170411）

佟麗娜（1982—），女，吉林臨江，工學博士，副教授，主要從事電工電子學理論與實踐教學及研究。

E-mail: linatong@cumtb.edu.cn

10.16791/j.cnki.sjg.2019.09.005