專業(yè)認(rèn)證背景下非電類專業(yè)電工電子學(xué)教學(xué)方法探討

梅 菲* 周遠(yuǎn)明 張 鵬

（湖北工業(yè)大學(xué)理學(xué)院 湖北·武漢 430068）

“電工電子學(xué)”是電類學(xué)科學(xué)習(xí)的專業(yè)基礎(chǔ)課，電工電子技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，日益滲透到其他學(xué)科領(lǐng)域。我校是“以工為主”的綜合性大學(xué)，“電工電子學(xué)”作為一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，它是與諸多學(xué)科或行業(yè)相聯(lián)系的，比如我校土木建筑與環(huán)境、機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)、生物工程與食品等專業(yè)。這種以“電工電子學(xué)”為主體內(nèi)核，緊密結(jié)合相應(yīng)實(shí)踐應(yīng)用問題的教學(xué)方法，希望在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法手段上進(jìn)行改革，引出本課程與相應(yīng)學(xué)科領(lǐng)域相關(guān)的基本概念原理，希望提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

1 擴(kuò)展教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生興趣和積極性

非電理工類專業(yè)均需要開設(shè)電工電子學(xué)課程，但是部分專業(yè)學(xué)生不能深刻理解該學(xué)科在其專業(yè)中的作用，例如化學(xué)分子、工業(yè)設(shè)計(jì)等專業(yè)學(xué)習(xí)主動性不強(qiáng)，造成學(xué)生在課程學(xué)習(xí)時(shí)缺乏動力和熱情。

因此，教學(xué)過程中通過播放IBM、蘋果等公司的企業(yè)發(fā)展史和文化宣傳視頻，不僅可以讓學(xué)生了解電工電子技術(shù)對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展歷程的巨大貢獻(xiàn)，還可以讓學(xué)生從中領(lǐng)會到科學(xué)思想和科技知識對人文和藝術(shù)的深入影響。

其次在課程講授過程中穿插電工電子學(xué)知識點(diǎn)在日常生活中的應(yīng)用，讓學(xué)生找到課程與專業(yè)及生活的關(guān)聯(lián)。講解電容的基本定理之前先介紹電容元件在生活中應(yīng)用，如常見的觸屏手機(jī)、觸摸燈、電蚊拍，講述RLC電路的時(shí)候引入電影急救場景中經(jīng)常出現(xiàn)的心臟除顫器。

講述正弦電量三要素中頻率概念的時(shí)候，通過介紹頻率跟電磁波之間的關(guān)系以及頻率在生活、通訊、醫(yī)療中的實(shí)際應(yīng)用讓同學(xué)們對頻率有直觀的認(rèn)識，不再是空洞的運(yùn)算符號。介紹不同頻率的電磁波在不同領(lǐng)域發(fā)揮的巨大價(jià)值，如日常生活中的電磁爐、串聯(lián)RLC諧振電路在收音機(jī)調(diào)頻中的應(yīng)用、特定頻段的電磁波為醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展帶來巨大的推動作用。醫(yī)療領(lǐng)域常利用X射線極強(qiáng)的穿透能力用于醫(yī)療診斷，射線破壞組成細(xì)胞的蛋白質(zhì)、酶和核酸等有機(jī)分子從而促使腫瘤細(xì)胞死亡。

2 結(jié)合專業(yè)特色，教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)背景對接

授課教師可將電工電子學(xué)課程特點(diǎn)和各專業(yè)特色相結(jié)合，在理論授課過程中針對不同專業(yè)增加案例的講析，達(dá)到學(xué)以致用的目的。

如機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)：在機(jī)電一體化時(shí)代背景下，結(jié)合電工電子學(xué)課程內(nèi)容在智能機(jī)器人、汽車控制系統(tǒng)中的具體案例進(jìn)行教學(xué)討論。汽車電子控制系統(tǒng)智能化的基礎(chǔ)是電工電子學(xué)，而且通過傳感技術(shù)以及通訊技術(shù)等信息化技術(shù)能進(jìn)一步確保汽車對環(huán)境進(jìn)行智能化的識別和分析。

建筑專業(yè)：數(shù)字化建筑，BIM引領(lǐng)的建筑設(shè)計(jì)吸引了大量眼球，其控制效率的核心是基于電工電子學(xué)中的控制和數(shù)字信息，特別是5G網(wǎng)絡(luò)的概念為未來智能建筑的快速發(fā)展指明了新的方向。

材料專業(yè)：傳感材料和器件的研制是材料學(xué)專業(yè)學(xué)生目前的前沿課題，傳感器器件的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)離不開電學(xué)性能的測試，因此掌握電工學(xué)的基本原理對材料專業(yè)學(xué)生的職業(yè)拓展至關(guān)重要。特別是隨著集成電路在現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展中的重視，所涉及到的半導(dǎo)體材料的研究也跟電學(xué)性能息息相關(guān)，在給材料專業(yè)同學(xué)教學(xué)過程中可以介紹相關(guān)能源光電器件，如發(fā)光二極管，光電探測以及電池材料的基本結(jié)構(gòu)和原理，及其基于電工電子學(xué)的相關(guān)知識點(diǎn)。

生物專業(yè)：介紹新冠肺炎診斷過程中非常重要的一項(xiàng)檢測手段-血清抗體檢測的基本檢測原理-電阻抗法，即不同血細(xì)胞對應(yīng)不同的導(dǎo)電性質(zhì)，從而對應(yīng)不同的電阻變化，通過電信號與細(xì)胞的對應(yīng)關(guān)系從而可檢測細(xì)胞數(shù)量。

3 利用多媒體等教學(xué)手段，豐富課堂教學(xué)內(nèi)容

目前，我國已進(jìn)入了信息化時(shí)代，學(xué)生更喜歡與時(shí)俱進(jìn)的學(xué)習(xí)方式，巧妙運(yùn)用現(xiàn)代信息化教學(xué)手段輔助教學(xué)，使得授課內(nèi)容更加形象化和視覺化。

視頻動畫：教學(xué)過程中講解到正弦量和向量之間的對應(yīng)關(guān)系等抽象內(nèi)容時(shí)，采用動畫演示可以全方位多角度地表現(xiàn)物理量和數(shù)學(xué)量之間的對應(yīng)關(guān)系。講述三相交流發(fā)電機(jī)的知識點(diǎn)時(shí)，推薦同學(xué)們查找B站關(guān)于該知識點(diǎn)的動畫視頻，動畫視頻不僅可以形象生動地把三相電路的產(chǎn)生以及三相電壓之間的相位關(guān)系直觀地表現(xiàn)出來，把抽象物理公式轉(zhuǎn)化為形象生動的動畫，同學(xué)也在動手查找過程中加深知識點(diǎn)的印象。

軟件仿真：仿真軟件的應(yīng)用可以克服理論公式的抽象性，用具體的電路模擬仿真提高學(xué)生的動手能力。例如在講授功率因素提高知識點(diǎn)時(shí)，引入Multisim軟件仿真完成理論教學(xué)內(nèi)容的驗(yàn)證，分析具體的理論知識，可以讓學(xué)生更好地理解功率因素提高對于電路的整體影響效果，以及參數(shù)的正確選擇意義。

思維導(dǎo)圖：電工電子學(xué)課程公式多，推導(dǎo)煩瑣，通過在課程單元引導(dǎo)學(xué)生針對課程知識點(diǎn)的理解畫出思維導(dǎo)圖，可以提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和知識歸納總結(jié)能力。例如電工電子學(xué)正弦交流電路這章節(jié)，公式多而且關(guān)聯(lián)性較差，但是經(jīng)過認(rèn)真梳理之后可以發(fā)現(xiàn)公式之間都是圍繞相位角 而展開，無論是阻抗、電壓、功率相似三角形之間的聯(lián)系點(diǎn)，還是功率因素的提高，都跟 有著直接的關(guān)聯(lián)。所以引導(dǎo)學(xué)生通過思維導(dǎo)圖找出知識點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，不僅讓學(xué)生對公式的記憶更加深刻，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生的思維邏輯能級和專業(yè)概念的總結(jié)能力。

4 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生綜合素質(zhì)

根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求培養(yǎng)學(xué)生自我探索和終身學(xué)習(xí)的能力。

如邏輯能力：電工電子學(xué)課程解題思路形式多樣，教師在教授學(xué)生求解的過程中更多地傾向于簡單，直接的解題思路，但是不要局限在一種解題思路框架之下，也要鼓勵學(xué)生思考更多形式的解題方法。如第四章正弦量知識點(diǎn)解題過程中，鼓勵學(xué)生采用向量的方法求解，不僅形象直觀，還能把數(shù)學(xué)中矢量的知識點(diǎn)復(fù)習(xí)鞏固。通過多種解題方法的嘗試，幫助學(xué)生拓展思維，鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力，讓學(xué)生從多角度理解電工電子學(xué)課程內(nèi)容，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。

數(shù)學(xué)工具：學(xué)生在學(xué)習(xí)電工技術(shù)課程時(shí)要充分利用數(shù)學(xué)知識和物理知識密不可分的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，通過已掌握的數(shù)學(xué)工具來理解電工電子學(xué)的相關(guān)概念并歸納總結(jié)知識要點(diǎn)。將數(shù)學(xué)知識作為學(xué)習(xí)電工技術(shù)課程的工具，利用數(shù)學(xué)的優(yōu)勢簡化電工問題，幫助學(xué)生增強(qiáng)學(xué)科間的關(guān)聯(lián)，增加多學(xué)科知識的共同學(xué)習(xí)和綜合運(yùn)用，提高學(xué)生的知識遷移能力。例如講述星型電阻和三角形電阻的轉(zhuǎn)換關(guān)系的時(shí)候，涉及到數(shù)學(xué)知識體系中的對稱性。歐拉公式是電工電子學(xué)經(jīng)常用到的數(shù)學(xué)公式，也是數(shù)學(xué)中當(dāng)之無愧的最美公式，公式中包含著深刻的數(shù)學(xué)思想，也隱含了宇宙的哲學(xué)原理。通過將電工電子學(xué)與數(shù)學(xué)知識的結(jié)合，提高學(xué)生的理解能力和知識運(yùn)用能力。

文獻(xiàn)閱讀：為了培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)，教師可根據(jù)課程知識點(diǎn)結(jié)合最新科研研究進(jìn)展布置相關(guān)文獻(xiàn)閱讀任務(wù)。通過文獻(xiàn)的搜索和閱讀，可以開闊學(xué)生視野，讓學(xué)生了解科技前沿，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣和對專業(yè)知識的鉆研能力，并提高學(xué)生搜索文獻(xiàn)、整理文獻(xiàn)和提取重要信息的水平，幫助學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。如講述功率因素部分的時(shí)候可以讓同學(xué)們查找相關(guān)文獻(xiàn)熟悉了解實(shí)際生活中功率因素提高的目的和措施，通過對無功補(bǔ)償合理調(diào)控，達(dá)到提高功率因數(shù)對輸電質(zhì)量的效果，并且與軟件仿真相輔相成，加強(qiáng)學(xué)生對知識的掌握和運(yùn)用。

5 總結(jié)

在特殊時(shí)期停教不停學(xué)的常態(tài)教育下，結(jié)合我校工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，就不同非理工類專業(yè)電工電子學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容和手段等進(jìn)行了探索和嘗試，擴(kuò)展教學(xué)內(nèi)容提高學(xué)生興趣和積極性，結(jié)合專業(yè)特色教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)背景對接，利用多媒體等教學(xué)手段豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容提高學(xué)生綜合素質(zhì)，不斷提升課堂教學(xué)效果，加強(qiáng)對電工電子學(xué)課程的理解，并將電工電子學(xué)課程與專業(yè)課程和其他學(xué)科緊密聯(lián)系起來，提高學(xué)生的知識遷移能力和綜合運(yùn)用能力，鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)生科研素養(yǎng)，提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新意識。