新工科背景下電氣類課程教學(xué)改革思考

覃建波 韋麗蘭

摘?要：對(duì)于地方應(yīng)用型本科高校，從培養(yǎng)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的卓越工程人才的視角出發(fā)，在“新工科”這一時(shí)代背景下，本文根據(jù)當(dāng)前電氣類課程教學(xué)中存在的一些問題，從改善傳統(tǒng)教學(xué)模式、虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、共建實(shí)踐基地及完善考核評(píng)價(jià)體系等方面對(duì)新工科背景下的電氣類課程教學(xué)改革進(jìn)行思考，并提出了一些改進(jìn)措施和建議，力圖為地方高校在新工科背景下的電氣類課程教學(xué)改革提供一些參考。

關(guān)鍵詞：新工科；電氣類課程；教學(xué)改革；應(yīng)用型本科高校

中圖分類號(hào)：G642??文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Thoughts?on?Teaching?Reform?of?Electrical?Courses?under?the

Background?of?New?Engineering

Qin?Jianbo1?Wei?Lilan2

1.Intelligent?Manufacturing?College，Nanning?University?GuangxiNanning?530200；

2.College?of?Education，Beibu?Gulf?University?GuangxiQinzhou?535011

Abstract：For?local?applicationoriented?universities，from?the?perspective?of?training?outstanding?engineering?talents?to?meet?the?needs?of?economic，social?and?industrial?development，under?the?background?of?new?engineering，based?on?some?problems?in?the?current?teaching?of?electrical?courses，in?this?paper，the?teaching?reform?of?electrical?courses?under?the?background?of?new?engineering?is?considered?from?the?aspects?of?improving?the?traditional?teaching?mode，building?virtual?laboratories，co?building?practice?bases，and?improving?the?assessment?system.And?this?paper?puts?forward?some?improvement?measures?and?suggestions，trying?to?provide?some?reference?for?the?teaching?reform?of?electrical?courses?in?local?colleges?and?universities?under?the?new?engineering?background.

Keywords：new?engineering；?electrical?courses；?teaching?reform；?applicationoriented?university

2017年，新工科教育“三部曲”——“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”吹響了工程教育改革創(chuàng)新的號(hào)角，奠定了新工科教育治理的基本格局［1］。2018年，教育部新工科研究工作會(huì)議在天津大學(xué)召開，確定了首批612個(gè)新工科研究和實(shí)踐項(xiàng)目。2019年教育部深化新工科建設(shè)座談會(huì)，進(jìn)一步推動(dòng)了新工科建設(shè)由1.0向2.0跨越。新工科教育是中國(guó)高等教育改革和創(chuàng)新發(fā)展的最前沿和新方向［2］。

當(dāng)前，在充分強(qiáng)調(diào)“新工科”背景下，如何改革現(xiàn)有的教育教學(xué)模式和構(gòu)建高效的專業(yè)人才培養(yǎng)體系以適應(yīng)大環(huán)境的需求，有效提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量，已成為高校教學(xué)改革研究的重要問題。按照“新工科”特征和要求，參考文獻(xiàn)［3］、［4］研究了電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的人才培養(yǎng)模式，提出了人才培養(yǎng)目標(biāo)緊跟行業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、模塊化課程體系建設(shè)等人才培養(yǎng)模式革新的方法，為新工科背景下如何有效構(gòu)建電氣專業(yè)人才培養(yǎng)體系提供了參考。胡清華等［5］針對(duì)校企合作存在的突出問題，從課程目標(biāo)、課程體系、教學(xué)評(píng)價(jià)體系等方面探索了校企深度融合的人工智能復(fù)合型人才培養(yǎng)途徑。郭壯志等［6］針對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)特點(diǎn)，以“電力系統(tǒng)分析”課程教學(xué)為例，探索了“案例法教學(xué)+虛擬化實(shí)踐+實(shí)訓(xùn)”的教學(xué)新模式。程顯［7］通過在理論學(xué)習(xí)階段引入工程案例激發(fā)式教學(xué)，探索電氣專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)模式。趙彪等［8］在新工科背景下研究了教研融合翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)改革，并給出了具體改革措施，對(duì)地方高校的課程教學(xué)改革也具有重要的參考價(jià)值。基于新工科背景和OBE教育理念，其他學(xué)者也在人才培養(yǎng)［910］、課程教學(xué)改革和實(shí)踐［1112］、評(píng)價(jià)體系［13］等方面做了大量研究，取得了豐富的研究成果，對(duì)我國(guó)新工科人才的培養(yǎng)具有重要的參考價(jià)值。

上述研究對(duì)電氣類課程的教學(xué)改革具有一定的參考價(jià)值，但電氣類課程和其他專業(yè)課程還是存在較大的差別。本文針對(duì)地方應(yīng)用型本科高校電氣類課程教學(xué)中存在的一些問題，結(jié)合OBE教育理念，從改善傳統(tǒng)教學(xué)模式、構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室、共建實(shí)踐基地和完善考核評(píng)價(jià)體系方面探討新工科背景下的電氣類課程教學(xué)改革，旨在進(jìn)一步提高課程教學(xué)質(zhì)量。

1?課程教學(xué)現(xiàn)狀及問題

近年來，雖然學(xué)科競(jìng)賽、校企合作、大創(chuàng)項(xiàng)目等各種平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生，而且取得了一定的教學(xué)效果，但學(xué)生的覆蓋面仍顯不足。同時(shí)，由于電氣專業(yè)自身的特殊性，如電氣類部分課程理論性較強(qiáng)，教學(xué)內(nèi)容存在概念抽象、計(jì)算及推導(dǎo)比較復(fù)雜等特點(diǎn)，而實(shí)際工作環(huán)境又難以導(dǎo)入教學(xué)中，使學(xué)生感覺課程內(nèi)容較難且枯燥，極大地降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣。實(shí)踐教學(xué)由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴，可能受限于資金和外部環(huán)境，比如電力系統(tǒng)復(fù)雜、龐大，具有高電壓、大電流，設(shè)備種類多，價(jià)格昂貴等，還得考慮實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，使得電力系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)很難和實(shí)際的電力系統(tǒng)一致，而學(xué)生的企業(yè)實(shí)踐教學(xué)課程由于考慮學(xué)生的安全問題也只能以參觀為主，一定程度上影響了實(shí)踐課程的教學(xué)效果。

另外，在多數(shù)課程授課中，教師多以PPT課件結(jié)合板書的方式進(jìn)行口頭講授，課程內(nèi)容中涉及的公式推導(dǎo)過程煩瑣、枯燥，多數(shù)學(xué)生均處于被動(dòng)式的接受知識(shí)。對(duì)于這種灌輸式的教學(xué)方式，學(xué)生參與討論和提問的積極性不高，致使教師授課及學(xué)生學(xué)習(xí)效率較低。此外，課程評(píng)價(jià)主要依賴于學(xué)生的課堂考勤、學(xué)生課后作業(yè)情況和期末考試分?jǐn)?shù)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)過于單一，缺乏對(duì)學(xué)生課程參與程度及學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的評(píng)價(jià)。

2?課程教學(xué)改革思路與方法

2.1?改善傳統(tǒng)教學(xué)模式

對(duì)于電氣類專業(yè)課程，基于OBE教育理念，專業(yè)教師在課堂教學(xué)中應(yīng)明確并告訴學(xué)生，通過該章節(jié)課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，應(yīng)該掌握哪些知識(shí)，達(dá)到什么目的，或者獲得什么樣的能力，這些大多數(shù)專業(yè)教師均能做到。經(jīng)過調(diào)查和詢問發(fā)現(xiàn)，學(xué)生也明白課程的哪些知識(shí)點(diǎn)需要掌握，但他們的明白和重視更多的是局限于考試需要，他們并沒有深刻理解甚至不明白這些知識(shí)點(diǎn)在實(shí)際生產(chǎn)或系統(tǒng)運(yùn)行中的作用。因此，這些知識(shí)點(diǎn)最終并沒有引起學(xué)生足夠的重視和進(jìn)行深度思考，慢慢地，學(xué)生就會(huì)養(yǎng)成一種被動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣。當(dāng)然，也有專業(yè)教師將理論知識(shí)和實(shí)際生產(chǎn)聯(lián)系起來并講述給學(xué)生，但對(duì)于比較抽象的理論知識(shí)，學(xué)生仍然難以理解。因此，在教學(xué)中，我們不僅要講明白哪些知識(shí)需要掌握，還應(yīng)讓學(xué)生理解理論知識(shí)在實(shí)際生產(chǎn)和系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中的作用，進(jìn)而引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對(duì)理論知識(shí)的進(jìn)一步思考，使學(xué)生對(duì)知識(shí)的獲取態(tài)度由被動(dòng)接受到主動(dòng)獲取。同時(shí)在講解理論知識(shí)在實(shí)際中的應(yīng)用時(shí)，應(yīng)盡可能地輔以圖片展示、動(dòng)畫演示或視頻解說的方式說明，使繁復(fù)或抽象的專業(yè)知識(shí)更易于理解。

此外，為了拉近理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用之間的距離，許多高校聘請(qǐng)了具有豐富企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的專家進(jìn)駐高校，為學(xué)生講授專業(yè)課程，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在課程講解過程中，輔以工程項(xiàng)目進(jìn)課堂、“太空課堂”等模式，除了能傳授專業(yè)知識(shí)和技能，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)。

2.2?虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

由于電氣課程的特殊性，電氣類項(xiàng)目在實(shí)驗(yàn)室的模擬教學(xué)很難滿足實(shí)際需求。因此，部分學(xué)者提出了建設(shè)電氣虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室［1415］，通過網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)獲得真實(shí)實(shí)驗(yàn)的效果，以達(dá)到實(shí)驗(yàn)或?qū)嵱?xùn)目的。需要注意的是，在虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)過程中，應(yīng)以學(xué)生能力為導(dǎo)向，密切結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，緊跟行業(yè)發(fā)展，為學(xué)生開發(fā)豐富多樣的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。同時(shí)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)還應(yīng)支持學(xué)生的創(chuàng)新性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。此外，在虛擬實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的過程中，不僅要求學(xué)生理解其原理，還應(yīng)該告訴學(xué)生該實(shí)驗(yàn)方式、過程或結(jié)果和實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)操作存在哪些差異，讓學(xué)生明白該實(shí)驗(yàn)的重要意義，減小虛擬教學(xué)和生產(chǎn)實(shí)際的差距，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

2.3?共建實(shí)踐基地

由于電氣類部分實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴，或具有高電壓、大電流等特點(diǎn)，受限于資金和外部環(huán)境因素的影響，個(gè)別高校難以獨(dú)自完成實(shí)驗(yàn)或?qū)嵱?xùn)平臺(tái)的建設(shè)，除了建設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)室之外，還可考慮校企共建實(shí)踐基地。通過實(shí)踐基地提供的教學(xué)資源，學(xué)生可以得到更全面的鍛煉，可極大地提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和工程素養(yǎng)，同時(shí)，實(shí)踐基地也可為企業(yè)員工提供合適的企業(yè)培訓(xùn)。實(shí)踐基地的建設(shè)可以省內(nèi)或市內(nèi)多所高校共建的形式，也可以多所高校和企業(yè)共建的形式。所建立的實(shí)踐基地在政府或教職委主導(dǎo)下可以公司或企業(yè)管理模式運(yùn)行，通過統(tǒng)籌規(guī)劃，避免了實(shí)踐基地在各高校的重復(fù)建設(shè)，優(yōu)化了教學(xué)資源，提高了教學(xué)資源的利用率。另外，企業(yè)和高校還可以利用實(shí)踐基地開展科研合作或項(xiàng)目論證，進(jìn)一步深化校企合作模式。

通過共建實(shí)踐基地，緊跟行業(yè)發(fā)展，整合校企產(chǎn)教融合的優(yōu)勢(shì)特色資源，采取以企業(yè)工程師、專任教師、實(shí)驗(yàn)技術(shù)骨干等組建的科研實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，可不斷將校企合作的成果轉(zhuǎn)化為特色實(shí)驗(yàn)案例，為學(xué)生的課內(nèi)外實(shí)踐源源不斷地注入更新的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)資源。

2.4?完善考核評(píng)價(jià)體系

目前，常用的課程考核方式為平時(shí)成績(jī)+期末考試成績(jī)。期末考試為教師命題試卷的考試，主要考核學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，沒有涉及其他方面，如實(shí)踐能力指標(biāo)、創(chuàng)造能力指標(biāo)等，考核方式相對(duì)單一。筆者曾在某課程的授課過程中提出，學(xué)生若能基于該課程知識(shí)完成項(xiàng)目/作品并經(jīng)答辯且通過，所得分?jǐn)?shù)同等期末考試分?jǐn)?shù)，可不參加期末的考試，但最終沒有獲得認(rèn)可，原因是不符合評(píng)估材料規(guī)范要求，且沒有這方面的政策支持。而對(duì)于工科專業(yè)的學(xué)生，除了考核學(xué)生掌握基本知識(shí)的情況，還應(yīng)考核學(xué)生利用知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐和創(chuàng)造的能力，以及再學(xué)習(xí)能力等。因此，傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方式已經(jīng)難以滿足當(dāng)前工科專業(yè)人才培養(yǎng)的評(píng)價(jià)要求。根據(jù)OBE教育理念，考核評(píng)價(jià)的目的是真實(shí)反映學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，總結(jié)不足并予以改進(jìn)。因此，可以在原評(píng)價(jià)考核方式的基礎(chǔ)上，并存其他的考核方式，甚至可以以企業(yè)培訓(xùn)考核要求的形式進(jìn)行課程考核，在實(shí)施的過程中不斷進(jìn)行總結(jié)并完善，最終完善當(dāng)前的課程考核評(píng)價(jià)體系，使其有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

3?總結(jié)

針對(duì)電氣部分課程理論性強(qiáng)、概念抽象、計(jì)算復(fù)雜等特點(diǎn)，考慮專業(yè)自身的特殊性，本文從改善傳統(tǒng)教學(xué)模式、虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、共建實(shí)踐基地及完善考核評(píng)價(jià)體系等方面對(duì)電氣類課程教學(xué)改革進(jìn)行思考，并提出了在講解理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用時(shí)盡可能地輔以圖片展示、動(dòng)畫演示或視頻解說；在虛擬實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)讓學(xué)生明白自己和實(shí)際應(yīng)用或操作中的差異；多所高校和企業(yè)共建實(shí)踐基地，深化校企合作模式，不斷將校企合作成果轉(zhuǎn)化為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)資源等建議。同時(shí)，在實(shí)際改革中，教師必須緊跟時(shí)代發(fā)展并牢牢把握教學(xué)目標(biāo)，不斷完善課程教學(xué)評(píng)價(jià)體系，最終實(shí)現(xiàn)新工科下高質(zhì)量的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

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基金資助：南寧學(xué)院教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程項(xiàng)目（2023QJYLZY04）

作者簡(jiǎn)介：覃建波（1983—?），男，壯族，廣西象州縣人，博士，講師，研究方向：電氣工程。