浅析电工电子学课程教学改革

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  【摘 要】电工电子学是高等工科院校非电类专业的一门重要的专业基础课程,其教学内容广泛,涉及专业之多,内容包括电路理论、模拟电子技术、数字电子技术,电机与电气控制等方面的知识。而不同的专业对该课程知识点需求的侧重点又有一定的差异,同时课时少而内容多的矛盾较为明显,为能使学生在有限的课时内把握住与其专业知识联系更紧密的知识点,经过同各院系不同专业教研室领导及指导教师沟通,对这门课程的教学内容及方法作出进一步的改革。
  【关键词】电工电子学;创新;改革
  一、明确学习目标,激发学习兴趣
  从本课程特点来看,电工学与电子学发展飞速,应用非常广泛,但在课程中却表现为概念性强,理论多,电路变化灵活,还涉及到不少高等数学及大学物理相关的基本知识。对于才开始涉及到专业知识的大二学生来说,难理解、难记、难学是该课程的主要特点。特别是基础薄弱、理解力不强的学生,更容易感到枯燥乏味。甚至有的学生觉得《电工电子学》与他们所学的专业没有多大关系,只是为了能顺利通过考试、避免挂科不得不学,对该课程没有什么兴趣,主观学习的意识不强,学习中如果遇到困难就很容易放弃。这时,教学定位尤为重要了。
  学习动机是在一定的学习目标下形成的,只有学生确立了明确的学校目标,意识到本课程与其专业的紧密性,才会更加重视该课程,进而产生浓厚的学习兴趣,其学习主动性和自觉性才会被激发出来。对于土木系的学生来说,很多学生误以为电学和他们专业关系不大而将其忽视,而电却是建筑工程中不可缺少的一部分,很多学生在工作后才会意识到,为此,对该专业的学生将《电工电子学》这样的课名改为《建筑电工学》,以更能引起学生的重视。另外,教师从第一节课开始,就要通过身边生动的例子,让学生体会到学好这门课程在今后的学习及生活中的重要作用,使学生明确学习目标,激发他们学习该门课程的兴趣。
  二、合理选择教学内容,突出学以致用理念
  《电工电子学》是一门专业基础学科,对象是非电类专业学生,其内容必须与后续专业相符合,同时,为了处理好学时少而内容多的矛盾,其基本理论以必要够用为度,减少数理论证,以掌握概念、突出应用、培养技能为教学重点。
  首先,注意课程中基本定律和基本概念的讲授。如直流电路中的KCL定律、KVL定律、戴维南定理、诺顿定理、叠加原理等,它们都是电路理论中的精华。因此,在讲授过程中,必须要清楚地告知学生,让学生有重点地进行这些知识的学习,使其能够更好地掌握这类基础知识,为后续的学习打好良好的基础。
  其次,根据各专业的需要,对不同专业的学生,教学内容作适当的取舍。对于机械电子工程专业的学生,特添加了4学时的磁路与变压器的相关知识,以对变压器结构及工作原理有了初步的认识,为能给后续的专业课做好铺垫。而对于土木系的学生,侧重点则放在电工学上,删除了电子部分的章节内容,还有电路的暂态分析对其意义不大也作了一定的删减,同时,添加了支路电流分析法和回路电流分析法两个较实用的电路分析方法有助于往后的电路分析,并增加了电动机这一章节使学生对电工这部分的实际应用有了更深刻的了解。根据这些教学内容的修改,教材的选取也作了变更,将原来的《电工电子学》教材更换为《电工学》。为配合这一教学内容的修改,实验课程也增加了电动机的使用这部分内容,为此在实验设备上也作了一定的更新。
  再次,优化教学内容,避免繁复的推导,精简内容,牢固掌握基本概念及基本原理后,重点突出应用。如对电路的时域分析,以一阶线性电路暂态分析的三要素法为主,淡化求解微分方程的数学过程,主要让学生掌握稳态分量和暂态分量的物理意义以及这两个分量的变化规律;在分析二极管管时,将时间和精力重点放在PN结的特性及功能上,而对于PN结的形成只需有个大致的了解即可。
  三、采用多种手段,丰富教学形式
  《电工电子学》教学内容的发展要与新技术、新器件、新应用、新标准相配合,必备的经典内容不能删,新知识要加进,这无疑更加突出了学时少而内容多之间的矛盾。这就使得教师在教学过程中只采用传统的教学手段很难讲清楚这些内容,必须突破传统课堂教学模式单一的缺点,通过多种教学手段丰富教学形式,加强师生互动,充分调动学生的积极性及兴趣,引导他们生动活泼的学习。
  1. 采用多媒体教学可以在一定程度上可优化教学效果,尤其可使抽象的或难以进行教学操作的和电路图复杂得内容得以形象直观地展现,如电子器件的实物图、变压器的结构部分的教学、晶体管内部载流子的运动等采用课件都是有益的,可大大提高授课效率和教学效果。但要注意多媒体教学与传统教学要各取所长,和谐统一。不是多媒体用得越多越好,而要注意适时地进行板书以及和学生的交流。比如在实际教学过程中,对于电路的具体分析、推导过程,重难点的讲解,还得用板书的形式体现出来,以便学生能够跟着教师的思路逐步领会。因此,多媒体作为有效的辅助教学工具要用得恰到好处,对它的优越性一定要把握得当,“点”到的同时留给学生一些“悟”的时间。将多媒体教学与传统方法完美地结合起来,最终达到教学效果的最优化。
  2. 适当地采用短片、视频教学,更具吸引力。在教学过程中,偶尔利用短片、视频实施教学,既可以化繁为简,又可以丰富课堂。以讲解三相异步电动机为例,如果在讲结构时,在课件中插入一个2~3分钟的小短片,效果非常好,短片将一个电机实体解剖开来,分别呈现出机座、电子铁心、定子绕组、转子铁心、转子绕组等部件,学生如亲临现场,看得即清晰又具体。据观察,看短片时是学生注意力很集中的时候。
  3. 在分析电路原理时,将相关实验仪器带入课堂现场进行演示,对需验证的原理结果会更具说服力。例如在分析三极管的共射特性曲线时,可通过示波器观察到三极管输入特性曲线。这些曲线的变化过程形象、逼真地呈现在学生面前,从而加强学生的感性认识,强化了学生对该知识的记忆,同时也可以进一步提高学生的学习兴趣。   图1 三极管输入特性曲线
  四、强化实践教学,注重创新能力培养
  实践教学环节是整个教学中最重要的环节之一,许多知识点可以通过这一环节加深印象,许多能力也可以通过这一环节得到培养。
  为使学生能更全面地掌握实验技能,配合学生专业需要,在原有的实验设施基础上,我们电工电子教学基地计划再添设一批相关的新的实验设备,体现了实验教学的先进性。实验设备的综合性、适应性、科学性和开放性都很强,为高质量的实验教学提高保障。
  在实验内容上,精选了一些具有基础课教学特点的验证性实验,如“戴维南定理的验证”、“三相电路中电压、电流之间的关系”、“共射级放大电路”等。每次实验所使用的实验仪器和仪表都不同,学生在加深对理论课内容理解的同时接触、认识到更多的仪器仪表,也锻炼了对其使用的能力。对强电专业的学生,特增设了“异步电动机”的实验以加强其理论知识的实用性。在此基础上,重点加强设计性、综合性实验,每次实验除了大纲上要求的基本实验内容,还设立了扩展实验,让学生充分发挥自己的主观能动性。教师只需列出实验任务、要求与目标,要求学生根据实验任务需要,自拟实验方案,制定实验步骤,观察、分析实验现象,记录、整理实验结果。在此过程中,教师对学生所遇到的问题仅作启发性,提示性解答,引导学生自己找出问题的答案,从而深化和扩展课堂所学知识,促使学生思索、设计、创新,也在这种宽松、自由的实验环境中充分发挥个性。
  在实验室充分开放的同时,校园网站上也上传了每次实验课的课件内容,以便于学生做好充分的预习工作,也提高了实验课的效率。另外,校网上还专设立了留言板,学生在实验中所遇到的问题都可在上面交流,对于学生的疑问我们教师也会随时跟进解答。通过此种方式,教师改变以往单纯的课题知识传授者的角色,逐渐成为全方位学习指导者、帮助者以及学习资源管理者,教师通过网上互动来引导学生学习,而不再局限于有限的课题时间。
  五、结语
  教研室通过一系列的改革、创新教学,创造了一个有利于学生个性发展的宽松的学习环境,使知识传授与能力培养融为一体,为培养适合社会需要的机电复合型创新人才探索了新的模式。
  参考文献:
  [1] 朱定华,方奕乐. 电工电子学[M]. 北京:清华大学出版社,2012.
  [2] 秦曾煌. 电工学[M]. 北京:高等教育出版社,2003.
  [3] 吴建强. 电工学新技术实践(第二版)[M]. 北京:机械工业出版社,2009.
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