面向工程能力培養的“電工電子實訓”課程改革

張圓圓，王躍飛，莊遠，李紅星

（北部灣大學 機械與船舶海洋工程學院，廣西 欽州 535011）

0 引言

越來越多地方本科院校將人才培養目標定位為培養與地方經濟發展相銜接的應用型人才[1]，加上當地產業不斷地轉型升級改造等形勢，企業的人力資源結構逐漸對學生的工程實踐能力提出了更高的要求。工程實踐能力表明：學生分析問題及解決問題的能力，是現代工程技術人才必備的工程素養[2]，因此，將培養學生的工程實踐能力貫徹到實訓課程的教學設計當中，也體現了應用型高校的人才培養要求。

作為非電專業引導學科交叉的基礎應用技術，電工電子技術在其他工科專業領域的地位日益凸顯[3-4]。高等院校的電工電子實訓課程涉及各個工科專業，是一門基礎性專業課程，也是本科生入學后較早接觸到的體現工程實踐能力、創新思維的課程。該課程所需的基礎理論知識包含“電工電路”“三相異步電機控制電路”“模擬電路”“數字電路”四部分內容，涉及面比較廣。面向非電專業的學生，學時數比較有限的情況下基礎知識的薄弱表現的比較明顯。同時，地方高校還存在傳統的“研究型”教育模式，重視理論講解，輕視實踐能力的鍛煉，更加缺乏工程意識的培養[5]，致使地方高校的人才培養與企業的人才需求產生偏差。因此，通過對“電工電子實訓”課程的內容進行改革，完善相應的考核模式，突出學生的工程素養，提高學生創新的實踐意識。

1 電工電子實訓現狀

一方面，傳統的“電工電子實訓”課程以短期的強化培訓為主，使學生掌握生產當中需要的技能為目標，這樣的教學目標導致學生提升的是熟練工人的技能，不能達到應用型高校所需求的工程素養。且這樣整合的教學內容涵蓋范圍較廣，有用電安全、導線基本操作、電工電表的使用、電動機的拆卸、低壓電器的使用[6]等，教學內容比較多，學生學習不夠精。再者，針對具體如表1所示的實訓內容，教師往往采取一邊講解一邊演示的教學策略，學生則根據教師指導進行實驗驗證，這樣導致學生不加思考，只是單純應用元器件，未能掌握元器件工作機理，不能根據不同的使用場景靈活應用。

表1 傳統實訓內容

另一方面，學生通過的是一個實訓內容到另一個實訓內容的訓練，實訓內容之間沒有拉開層次，且學生只是機械地完成實驗內容的操作，不能從項目的角度去考慮問題，僅能鍛煉其動手能力，工程素養和創新意識[7]很難得到發揮。工程能力要求學生具有工程思維的角度，根據問題的需求來解決問題的能力，是培養學生運用工程領域的思想方法界定問題、將抽象的問題具體化、建立解決問題的方案，但傳統的電工電子實訓內容結束后，學生沒有經過項目式實訓的訓練，無法建立應有的工程素養，且沒有形成交叉學科的問題解決思路，很難建立與所學專業的聯系。

2 優化實訓項目

隨著電工電子技術在各行業的飛速發展以及教育技術的進步，使得電工電子的實訓內容有了更加智能化的元素。電工電子實訓課程可以是一個產品設計，該設計思路結構流程如圖1所示，從問題入手經過整體設計到仿真驗證，然后選擇實踐方案，進一步安裝、調試，分析實驗結果反饋到產品要求進一步調試。整個過程是一個閉環的模式，是電工電子理論導向項目工程應用的總結，這一特性決定了實訓課程的內容可以做到系統化。

圖1 項目式實訓流程圖

結合不同層次學生及其電工電子專業背景知識薄弱的學生，設置不同類別的實訓項目，且項目之間有難易度的區分，基于表1中所必備的基本實驗訓練內容完成的基礎上，整合出具有工程特色的獨立實訓項目如圖2所示，每個項目采用分步完成，每個實訓項目在固定的實訓室完成，學生可以在兩周內完成設計，中間可以自行查閱資料，結合團隊成員的分工實施，選題后依據項目實施方案進行，最終完成作品的提交申請考核。

圖2 整合優化的項目內容

整合優化的項目主要針對的是具有學習過電工電子技術理論課后的學生，主要目標是以項目的形式培養學生的工程實踐能力。其中包括硬件電路的設計：第一步是驗證電路的可行；第二步是元器件的選型，包括電機控制里面涉及的一些低壓電器的使用；第三步是進行電路的測試與故障的排查，找到解決問題的方法進一步完善項目需求；第四步是進行結果分析。學生通過一個項目的分步訓練，學會發現問題，主動解決問題，完成項目的同時獲得工程實踐能力的同時提升了團隊合作的精神。

3 多元化教學手段

3.1 虛實結合的實驗教學手段

區別于傳統的電工電子實訓課堂教學模式，以工程實踐能力培養的項目式實訓內容重點將傳授知識變為知識探索，要求學生在項目實踐中把自身具備的基礎知識體系與經驗創造性地結合起來，通過探究項目的結果來構建自己的認知系統。像以往一樣，手把手地針對實訓內容進行操作練習來說，課堂的實踐時間是遠遠不夠的，所以結合線上先進的教育輔助，完成學生在課外所需的工程素質培養是很有必要的[8]。

為滿足學生不受實踐空間與時間的限制，引入了大連海事大學研發的線上電工電子實訓仿真平臺，如圖3所示，包括教師講解實訓內容涉及的理論知識、學生完成自主學習、在線考核等過程、獲得實訓的基礎訓練。另外，學生在項目式實訓內容時會發現問題，教師可基于電工電子技術的背景知識與自主研發的電工電子作品，引導學生在實訓時間內根據已有的知識搭建項目設計所需的軟件平臺，然后查閱資料選取相應的元器件進行安裝調試。最后，基于教師提供的一些軟件程序進行改進與開發，激發學生探究欲望，完成項目調試。

圖3 電機控制基礎實訓仿真圖

3.2 項目式選題實施過程

學生根據團隊基礎選擇綜合性實驗項目，在下發實訓計劃開始的第一周，提交項目計劃、分工、所需元器件、整體設計方案以及完成指標。第二周，學生依據掌握的資料和經驗，搭建電路的軟件平臺，理論上驗證方案的可行性，進行電路板的制作、元器件的選擇及安裝調試，其中軟件的測試需要反復檢驗硬件電路是否合理。最后依據實驗結果進一步完善項目的結果分析，撰寫項目報告，并以小組的形式匯報。

4 面向工程能力的實訓考核模式

以工程能力為培養導向的電工電子實訓教學，其考核模式也不同于以往，考核的重點由原來的實驗報告評分轉變為分層次的考核，即將知識的訓練轉變為知識的探究。

在學時有限的情況下，教師可以利用線上先進的教學手段輔導學生完成基礎的電工電子實訓內容的理論教學；基礎層次考核由教師線上布置作業，學生基于軟件平臺練習后，在實驗室進行驗證和測評，測評過程老師負責考核。項目考核基于基礎考核后，依據項目完成度及項目參與成員的個人貢獻進行評價，其中項目評價的整體評價中由教師及其他項目組進行評分，這樣其他項目組可以學習到不同的設計思路和實施策略，同時也能讓評價更加客觀與有效，考核具體權重如表2所示。

表2 基于工程能力培養的實訓考核模式

5 結語

“電工電子實訓”是一門工科生中涉及專業面較廣的基礎技術學科，也是一門引導學科交叉的實踐性較強的課程，因此，需將工程能力培養融入電工電子的實訓當中。通過現代的教育技術對電工電子實訓的基礎技能進行展示與測評，結合項目式實訓內容開展真環境實踐，客觀考核學生解決工程問題的能力，構建了系統的面向工程能力的“電工電子實訓”方案，以適應地方產業對工科學生的工程實踐能力需求。