面向化工專業的電工電子學課程改革與實踐

宋 強，王仲莉，閆景富，3，高國剛

（1.中國石油大學（北京）克拉瑪依校區工學院，克拉瑪依 834000；2.中國石油大學（北京）機械與儲運工程學院，北京 102249；3.中國石油大學（北京）信息科學與工程學院，北京 102249）

0 引言

電工電子學是非電類工科專業學生掌握電工電子技術的一門重要基礎課。以中國石油大學（北京）克拉瑪依校區為例，機械、過控、儲運、石工、化工、軟工、數據等工科專業均開設該課，課程內容涵蓋電路理論、電機及其控制、模電技術、數電技術等。課時設置上，機械、過控、儲運專業為64學時，石工、化工、軟工、數據專業為40學時。如何讓非電類專業學生，尤其是少學時專業學生，在一個學期內系統掌握電工電子技術，并為后續專業學習奠定良好電工電子基礎，是一項極具挑戰性的課題。

1 化工專業電工電子學教學現狀

中國石油大學（北京）克拉瑪依校區化工專業以高層次、應用型人才培養為目標，專業教學強調“厚基礎、寬口徑”，重視電工電子學在專業培養中的作用。但在實際教學中，還存在學生重視不夠、內容缺乏專業針對性、實驗教學程式化等諸多問題亟待解決。

1.1 學生基礎差、興趣低，對電工電子學重視不夠

1.2 課程教學缺乏化工專業特色

電工電子學是工科專業的一門基礎課，課程教學大綱僅按課時分類，化工專業的教學大綱與石工、軟工、數據專業完全相同。但實際上，非電類專業學生具有不同的專業背景和知識架構，對電學知識有差異化需求，采用統一的教學大綱，缺乏專業針對性，無法滿足化工專業學生的專業需要。

1.3 課堂教學方式單一，缺乏學生學習效果的跟蹤反饋

電工電子學課堂教學還沿襲傳統的“灌輸式”教學模式，不符合工程教育認證的理念。工程教育認證強調以學生為中心，教學質量評價的關鍵在于學生能力的提升。同時，教學環節還要有持續反饋和改進機制，要根據學生的實際學習效果不斷調整教學方式。目前課程主要通過作業來反映學生的知識掌握情況，但作業抄襲嚴重，并不能真實反映教學效果。

1.4 實驗教學程式化嚴重，達不到實踐能力培養的要求

電工電子學的理論教學與實驗教學一般分開進行，目前實驗以驗證性實驗為主，學生實驗前就已知實驗結果，實驗過程中沒有驚喜，因此實驗對學生吸引力較小。此外，許多實驗儀器采用“黑匣子”操作模式，學生看不到具體的元器件，只能看到元器件的符號，這導致大部分學生學完這門課程后也不認識常見的元器件；實驗箱中的電路有一部分連接完成，學生只需按既定實驗步驟將剩余電路連線、調節，即可得到預期實驗結果。這種實驗教學模式使學生更多停留在理論教學階段，無法讓學生理解實際的電路運行過程和原理，只有機械性地重復操作，缺乏動手和主動思維能力的訓練。

針對化工專業電工電子學教學存在的上述問題，圍繞教學內容、教學方法、實驗教學等方面開展研究，改革成果將為非電類少學時專業的電工電子學改革提供借鑒。

2 電工電子學的改革與實踐

2.1 制定體現化工專業特色的課程教學內容

化工專業學生畢業后一般到化工廠、煉油廠工作，會接觸電機及各類控制儀表。因此，按“著眼基礎、注重概念、突出應用、減少計算”的原則，對化工專業的電工電子學內容進行適當調整，調整后的內容包括電路基本概念及元器件、電路基本定律及分析方法、正弦交流電路、電機原理及特性、信號放大與運算電路、數字邏輯電路等六部分，同時在教學中突出以下特點：

（1）避免復雜公式推導，簡化公式推導過程，降低計算復雜程度，體現“計算是為了更好地理解概念和定理”的宗旨，使學生更容易理解、掌握所學知識，減少學生學習的畏難情緒。

（2）注重實用性，將理論知識與日常用電相結合。例如講解三相交流電時，只介紹日常應用較為廣泛的三相四線制，略去應用較少的三相電源的三角形接法。對于元器件，只介紹其伏安特性、接線引腳等外部物理特性，不講解內部電路結構。

（3）將課程知識點與實際生活相結合，提煉出學生熟悉的生活實例，激發學生好奇心，引導學生主動學習。例如用電負荷估算、安全用電措施、漏電保護器設計、配電線路設計、運放混音器設計、觸摸延時開關設計、溫度測量電路設計等，使學生覺得學之有用。

聲明解釋為，“EN+、俄鋁和GAZ正在規劃企業管理調整，調整規劃可能給管控這些被制裁企業造成重大影響。”

2.2 根據工程教育認證標準設計課程教學環節

我國目前正大力開展工程教育認證工作，認證標準突出強調“復雜工程問題”，對于化工專業的電工電子學課，復雜工程問題應滿足以下特征：必須運用工程原理，經過分析才可能得到解決；涉及多方面的技術和工程因素；需要通過建立合適的抽象模型才能解決。傳統的“教師講、學生聽、課后作業、期末考試”教學方式并不能培養學生解決復雜工程問題的能力，因此，電工電子學在以下幾個方面進行了改革：

（1）將項目設計作為課程教學主線，并據此制定課程的教學內容、教學方式和考核方式，培養學生解決復雜工程問題的能力。

（2）制定了由低到高四個層次的考核標準，以反映學生不同層次的問題解決能力。第1層：對基本知識、基本原理與工程環境有所理解；第2層：能承擔設計任務，能給出直觀解決方案；第3層：能熟練運用相關原理與工具，給出子系統或子單元的解決方案，第4層：在一定指導下能解決系統問題，并表現出自主性與創造性。

（3）更多采用翻轉課堂教學模式，課程基礎內容不再過多占用課堂時間，由學生在課下通過課程網站、電子書、單元作業自主完成。學生在課堂上更專注于主動的基于項目的學習，通過項目設計獲得更深層次的理解。同時，教師將項目分解為多個知識單元，通過課堂測試考察學生對單元知識的掌握程度，并適時調整教學進度。

2.3 將綜合實訓納入實驗教學環節，突出系統性與實踐性，實現做中學、學中做

電工電子學具有實踐性強的特點，因此去掉部分驗證性實驗，將實訓納入實踐教學。實驗項目按“由單元到綜合”、“由驗證到設計”的思路開展，由簡入難，逐步提高學生自主實驗的能力。綜合實訓強調動手做電路，用電路引導學生的“學與用”，真正實現理論與實踐相融合，并培養學生分析、驗證、實踐的能力。

課程建立了基于運算放大電路的實訓教學環節，分為五步：

（1）了解電阻器、電位器、晶體管、集成電路芯片等元器件，并能熟練操作直流穩壓電源、萬用表、示波器、信號發生器、電烙鐵、吸錫器、斜口鉗、剝線鉗等常用儀表工具。

（2）根據給定的電阻，合理組合，設計放大電路各元件的參數，并計算出各輸入輸出波形的參數。

（3）將電路中的各元器件合理布局在實驗板上，使電路美觀、實用，實驗板背面焊接簡單、不易出現短路情況。

（4）焊接電路板，在實踐中掌握如何防止虛焊、假焊，電路焊接出現問題時如何拆焊。

（5）觀察電路的輸入、輸出波形，引導學生通過分析波形、電壓測量等方法獨立查找電路故障原因，排查電路故障點。

圖1 電工電子實訓教學環節——電路焊接

在實訓教學環節中，學生可對實際的元器件有具體認識；結合之前驗證性實驗中連接電路的基礎，學生親自動手焊接完整電路后，可對電路有更深刻的理解。此外，綜合實訓環節不易出現實驗的同一性問題，實驗結果的差異性能夠鍛煉學生自主實驗、自主分析的能力，學生的自主性和積極性得到明顯提高。

3 結束語

針對化工專業電工電子學課程存在的學生重視不夠、內容缺乏專業針對性、實驗教學程式化等諸多問題，對少課時電工電子學課程的教學內容、教學方法、實驗教學進行改革與實踐。制定了體現化工專業特色的課程教學內容，設計了基于工程教育認證的課程教學環節，將電子工藝綜合實訓納入實驗教學環節，這些課程改革成果將為非電類少學時專業的電工電子學課程教學設計提供借鑒。