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[摘 要] 《电工基础》是中技学校电子类专业的一门重要的专业基础课。通过本课程的学习,学生应掌握直流电路和交流电路的一些基本理论、实践知识和基本分析方法,为后续各专业课程的进一步学习提供基础。
[关键词] 中技课程 《电工基础》 教学改革
1.前言
《电工基础》是中技学校电子类专业的一门重要的专业基础课。通过本课程的学习,学生应掌握直流电路和交流电路的一些基本理论、实践知识和基本分析方法,为后续各专业课程的进一步学习提供基础。各中技学校也把该课程的教学提到了很重要的地位。笔者参与该课程的教学有十多年,由于学生的素质、教学条件和教学资源都在不断发生变化,教学也就不断地受到冲击。面对今天的新知识、新技术、新方法、新工具,传统的教学模式以及一些教学内容已经不能适应时代的要求。为进一步提高该课程的教学质量,培养具有创新精神和实践能力的应用型人才,笔者在优化教学内容、改革教学方法与教学手段、建立仿真教学平台等方面进行了不断的尝试、研究和改革,取得了良好的效果。
2.研究课程特点,优化教学内容
《电工基础》的教材有的很厚,有的相对比较薄,内容和知识点的差别重在理论分析过程的不同。根据目前中技学生的特点以及学时的限制,笔者认为选用教材不宜厚,必须精选教学内容。理论知识应本着实用、够用的宗旨,合理优化课堂教学内容,以下几点做法供读者参考。
2.1 简化复杂的公式推导证明及计算等
适当删减细节问题的定量分析计算,有些内容还可略去一些复杂公式的数学推导而直接给出结论。例如复杂的直流电路这一章,教材一般会阐述6-8种定理或法则来解决电路中未知量的求解。笔者认为这些计算量太大,所以一般选择3种左右学习,已经够用了。目前中技学生的数学基础相对比较薄弱,计算太多只会打击学生的学习积极性。
2.2 适当删减一些不易理解且应用不多的理论分析
作为中技学生,日后从事设计工作的机会相对比较少,在内容讲授上可以适当删除一些相对复杂的内容。例如在讲授正弦交流电的表示方法的时候,课本一般会列出三种表示法,解析式、图形和相量表示法。笔者认为重点学习解析式和相量表达式(相量图)就够用了。因为解析式表示形式能反映出正弦交流电的三要素,在一些简单的分析和计算中使用很方便,而相量表示形式则比较直观,因为通过画相量图,学生在定性分析RLC串并联谐振时就不难理解了。
2.3 理论结合实际组织教学
《电工基础》课程的内容与我们的日常生活息息相关,通过引入实例能充实学习内容,理论知识更具体化,并提高学生的学习积极性。例如学习电阻的串并联引入万用表电压表、电流表的原理;学习电感知识的时候引入日光灯的工作原理;学习谐振电路时引入电视机、收音机的接收原理;学习三相交流电时引入教学楼的供电布局等等。
3.教学方法与教学手段的改革
《电工基础》是一门实践性很强的课程,作为一门专业基础课,它主要对一些基本的概念、定理和元件进行理解、熟悉和运用,不通过实践有些抽象的知识比较难以理解。另外在传统的教学模式中,课堂教学主要以教师讲授为主,学生是被动的知识接受者,学生往往只是在等待答案而不会主动去寻求答案,易于形成一种惰性。为了改变这种状态,真正形成学生主动学习的气氛,笔者认为在教学上应该注意两点,一、理论和实践结合,实施一体化教学;二、采用启发式、提问式和互动式等多种教学方法,让学生化被动学习为主动学习。
3.1 课堂教学与实践相结合,实施一体化教学
中技学生的特点是偏向于喜欢动手操作,不喜欢理论。如果每次课都能设计一些动手和理论结合,课堂效果会非常好。例如在学期初讲授电压、电流的概念时,笔者让学生先连接一个简单的电阻串联电路,然后测量电路中的电压和电流;在学习基尔霍夫定律的时候先让学生连接电路,再分别测量各个支路的电流和回路中各个元件上的电压,让学生自己根据测量结果归纳出定律的内容;在学习电容的充放电时,让学生把电源、发光二极管和电容串联,观察充电时发光二极管的发光现象并测量电容上的电压,然后把电源撤掉,使发光二极管和充满电的电容(注意极性)连接,观察电容放电时二极管的发光现象并测量电容上的电压。通过这样的操作和观察,学生对电容充放电过程中电压和电流的变化过程就有了深刻的认识。诸如此类的小操作,基本上每次课学生都要接触到。理论和实践合一,学生理解比较容易。这种教学还有一个优势是学生对电压、电流的测量、电阻的识别和根据电路图连接电路等实操进行了反复练习,到期末的时候实操部分也掌握得很牢固。当然实施这种教学要有基本的资源保证,要求学校能提供常见的电容、电感、电阻、变压器和电源等元器件,并且学生人手必须有一套万用表、斜口钳等工具,这样才能保证教学顺利实施。
3.2 教师讲授和学生自学、讨论相结合
《电工基础》中大部分内容理论性比较强,中技班教学一方面要依赖老师的讲解分析,老师将所学的知识按掌握、理解和了解不同的层次教给学生。如果老师不注意教学方法,很容易造成学生觉得枯燥乏味,从而导致厌学,所以需要老师采用灵活、形式多样的教学方法,交互式教学,做到重点突出,难点巧取。例如可使用类比的教学方法,学习电流的时候,可以和水流进行类比,电压和水压进行类别,电位和水位进行类别……可通过巧妙的导入、设疑问等让学生思考,激发学生的学习兴趣。例如在讲授RLC串联电路中各元件上的电压与总电压之间的关系时,大家都觉得比较难。在导入的时候首先让学生自己连接一个RLC串联电路,接在220V的交流电路上,然后让学生测量各个元件上的电压。根据已学过的电阻串联电路中,各个电阻上的电压之和等于总的电压,而在交流电路中,R、L、C三个元件上的电压之和大于了总电压220V,为什么会发生出现这种现象?通过这个疑问,让学生思考,再慢慢地引导学生回忆复习纯电阻、纯电感和电容元件上电压和电流的特点,一步步的把问题解决。
另一方面老师要把学生参与到课堂贯穿整个教学过程,教师可以提前布置预习作业。部分学生不会主动去看书预习,这时,网络往往起到了很重要的作用,布置一些作业让学生去网上查询,如了解一些元件参数要求、电路原理等,同学们就很乐意去做。在课堂上还可以布置一些任务让学生分组讨论,教师将教学内容的基本要点讲清后,布置讨论的任务,在下次课进行讨论,或专门开设的讨论课进行。通常在正常教学时间安排的讨论是启发式教学性质的内容。对重点和难点内容可组织专题讨论课,由同学们自由组队参与,这种方式有助于提高掌握知识的效率,有助于培养学生分析问题和解决问题的能力。
3. 3 多媒体教学与传统教学相结合
目前大部分学校对多媒体配套建设都比较重视,投入比较大。课堂教学采用以多媒体电子课件为主、黑板为辅,两者相辅相成,效果较好。多媒体教学有着传统教学手段所不可比拟的优越性:形象、生动、高效。例如《电工基础》课程中讲到三相交流电的时候,对于交流电的产生过程、三相电的相位和大小关系、三相电源及负载的连接方式等,如果通过黑板画图的话,时间长,板书的效果又差,而通过课件展示则既标准又清晰,有利于问题的分析与讲解,节省了画图时间,再通过动画的展示,能吸引学生的注意力。但多媒体教学要注意把握节奏,需要记笔记的地方、难理解的地方速度要慢一点,否则会影响听课效果。
4.建立仿真教学平台
仿真技术在教学中也日趋普及,先进的电路EDA技术引入教学为传统的教学手段注入了新的活力。应用计算机及EDA 技术进行系统仿真,建构虚拟实验室,可将一些抽象的理论、复杂电路的信号变化过程和运动形式,以内容生动、形象逼真、声音动听的教学信息展现在学生面前,既验证了电路理论的正确性,又使抽象的理论变得具体而形象。《电工基础》教学中笔者在电磁感应、交流电和谐振电路等方面采用了仿真技术教学,使学生对实验电路及实验结果产生动态的感性认识,增强了学生对电路理论的深入理解,提高了学生的学习兴趣和学习热情。
5.结束语
教学改革就是不断地尝试,教学经验就是不断地积累。笔者通过多年的实践,在教学内容、方法和手段上不断进行改革,取得了较好的教学效果,也获得了学生的认可。同时也深刻地认识到只有结合学生实际不断进行教学改革才能尽快提高教学质量,才能培养学生自主学习的兴趣, 提高学生实际应用的能力。
[关键词] 中技课程 《电工基础》 教学改革
1.前言
《电工基础》是中技学校电子类专业的一门重要的专业基础课。通过本课程的学习,学生应掌握直流电路和交流电路的一些基本理论、实践知识和基本分析方法,为后续各专业课程的进一步学习提供基础。各中技学校也把该课程的教学提到了很重要的地位。笔者参与该课程的教学有十多年,由于学生的素质、教学条件和教学资源都在不断发生变化,教学也就不断地受到冲击。面对今天的新知识、新技术、新方法、新工具,传统的教学模式以及一些教学内容已经不能适应时代的要求。为进一步提高该课程的教学质量,培养具有创新精神和实践能力的应用型人才,笔者在优化教学内容、改革教学方法与教学手段、建立仿真教学平台等方面进行了不断的尝试、研究和改革,取得了良好的效果。
2.研究课程特点,优化教学内容
《电工基础》的教材有的很厚,有的相对比较薄,内容和知识点的差别重在理论分析过程的不同。根据目前中技学生的特点以及学时的限制,笔者认为选用教材不宜厚,必须精选教学内容。理论知识应本着实用、够用的宗旨,合理优化课堂教学内容,以下几点做法供读者参考。
2.1 简化复杂的公式推导证明及计算等
适当删减细节问题的定量分析计算,有些内容还可略去一些复杂公式的数学推导而直接给出结论。例如复杂的直流电路这一章,教材一般会阐述6-8种定理或法则来解决电路中未知量的求解。笔者认为这些计算量太大,所以一般选择3种左右学习,已经够用了。目前中技学生的数学基础相对比较薄弱,计算太多只会打击学生的学习积极性。
2.2 适当删减一些不易理解且应用不多的理论分析
作为中技学生,日后从事设计工作的机会相对比较少,在内容讲授上可以适当删除一些相对复杂的内容。例如在讲授正弦交流电的表示方法的时候,课本一般会列出三种表示法,解析式、图形和相量表示法。笔者认为重点学习解析式和相量表达式(相量图)就够用了。因为解析式表示形式能反映出正弦交流电的三要素,在一些简单的分析和计算中使用很方便,而相量表示形式则比较直观,因为通过画相量图,学生在定性分析RLC串并联谐振时就不难理解了。
2.3 理论结合实际组织教学
《电工基础》课程的内容与我们的日常生活息息相关,通过引入实例能充实学习内容,理论知识更具体化,并提高学生的学习积极性。例如学习电阻的串并联引入万用表电压表、电流表的原理;学习电感知识的时候引入日光灯的工作原理;学习谐振电路时引入电视机、收音机的接收原理;学习三相交流电时引入教学楼的供电布局等等。
3.教学方法与教学手段的改革
《电工基础》是一门实践性很强的课程,作为一门专业基础课,它主要对一些基本的概念、定理和元件进行理解、熟悉和运用,不通过实践有些抽象的知识比较难以理解。另外在传统的教学模式中,课堂教学主要以教师讲授为主,学生是被动的知识接受者,学生往往只是在等待答案而不会主动去寻求答案,易于形成一种惰性。为了改变这种状态,真正形成学生主动学习的气氛,笔者认为在教学上应该注意两点,一、理论和实践结合,实施一体化教学;二、采用启发式、提问式和互动式等多种教学方法,让学生化被动学习为主动学习。
3.1 课堂教学与实践相结合,实施一体化教学
中技学生的特点是偏向于喜欢动手操作,不喜欢理论。如果每次课都能设计一些动手和理论结合,课堂效果会非常好。例如在学期初讲授电压、电流的概念时,笔者让学生先连接一个简单的电阻串联电路,然后测量电路中的电压和电流;在学习基尔霍夫定律的时候先让学生连接电路,再分别测量各个支路的电流和回路中各个元件上的电压,让学生自己根据测量结果归纳出定律的内容;在学习电容的充放电时,让学生把电源、发光二极管和电容串联,观察充电时发光二极管的发光现象并测量电容上的电压,然后把电源撤掉,使发光二极管和充满电的电容(注意极性)连接,观察电容放电时二极管的发光现象并测量电容上的电压。通过这样的操作和观察,学生对电容充放电过程中电压和电流的变化过程就有了深刻的认识。诸如此类的小操作,基本上每次课学生都要接触到。理论和实践合一,学生理解比较容易。这种教学还有一个优势是学生对电压、电流的测量、电阻的识别和根据电路图连接电路等实操进行了反复练习,到期末的时候实操部分也掌握得很牢固。当然实施这种教学要有基本的资源保证,要求学校能提供常见的电容、电感、电阻、变压器和电源等元器件,并且学生人手必须有一套万用表、斜口钳等工具,这样才能保证教学顺利实施。
3.2 教师讲授和学生自学、讨论相结合
《电工基础》中大部分内容理论性比较强,中技班教学一方面要依赖老师的讲解分析,老师将所学的知识按掌握、理解和了解不同的层次教给学生。如果老师不注意教学方法,很容易造成学生觉得枯燥乏味,从而导致厌学,所以需要老师采用灵活、形式多样的教学方法,交互式教学,做到重点突出,难点巧取。例如可使用类比的教学方法,学习电流的时候,可以和水流进行类比,电压和水压进行类别,电位和水位进行类别……可通过巧妙的导入、设疑问等让学生思考,激发学生的学习兴趣。例如在讲授RLC串联电路中各元件上的电压与总电压之间的关系时,大家都觉得比较难。在导入的时候首先让学生自己连接一个RLC串联电路,接在220V的交流电路上,然后让学生测量各个元件上的电压。根据已学过的电阻串联电路中,各个电阻上的电压之和等于总的电压,而在交流电路中,R、L、C三个元件上的电压之和大于了总电压220V,为什么会发生出现这种现象?通过这个疑问,让学生思考,再慢慢地引导学生回忆复习纯电阻、纯电感和电容元件上电压和电流的特点,一步步的把问题解决。
另一方面老师要把学生参与到课堂贯穿整个教学过程,教师可以提前布置预习作业。部分学生不会主动去看书预习,这时,网络往往起到了很重要的作用,布置一些作业让学生去网上查询,如了解一些元件参数要求、电路原理等,同学们就很乐意去做。在课堂上还可以布置一些任务让学生分组讨论,教师将教学内容的基本要点讲清后,布置讨论的任务,在下次课进行讨论,或专门开设的讨论课进行。通常在正常教学时间安排的讨论是启发式教学性质的内容。对重点和难点内容可组织专题讨论课,由同学们自由组队参与,这种方式有助于提高掌握知识的效率,有助于培养学生分析问题和解决问题的能力。
3. 3 多媒体教学与传统教学相结合
目前大部分学校对多媒体配套建设都比较重视,投入比较大。课堂教学采用以多媒体电子课件为主、黑板为辅,两者相辅相成,效果较好。多媒体教学有着传统教学手段所不可比拟的优越性:形象、生动、高效。例如《电工基础》课程中讲到三相交流电的时候,对于交流电的产生过程、三相电的相位和大小关系、三相电源及负载的连接方式等,如果通过黑板画图的话,时间长,板书的效果又差,而通过课件展示则既标准又清晰,有利于问题的分析与讲解,节省了画图时间,再通过动画的展示,能吸引学生的注意力。但多媒体教学要注意把握节奏,需要记笔记的地方、难理解的地方速度要慢一点,否则会影响听课效果。
4.建立仿真教学平台
仿真技术在教学中也日趋普及,先进的电路EDA技术引入教学为传统的教学手段注入了新的活力。应用计算机及EDA 技术进行系统仿真,建构虚拟实验室,可将一些抽象的理论、复杂电路的信号变化过程和运动形式,以内容生动、形象逼真、声音动听的教学信息展现在学生面前,既验证了电路理论的正确性,又使抽象的理论变得具体而形象。《电工基础》教学中笔者在电磁感应、交流电和谐振电路等方面采用了仿真技术教学,使学生对实验电路及实验结果产生动态的感性认识,增强了学生对电路理论的深入理解,提高了学生的学习兴趣和学习热情。
5.结束语
教学改革就是不断地尝试,教学经验就是不断地积累。笔者通过多年的实践,在教学内容、方法和手段上不断进行改革,取得了较好的教学效果,也获得了学生的认可。同时也深刻地认识到只有结合学生实际不断进行教学改革才能尽快提高教学质量,才能培养学生自主学习的兴趣, 提高学生实际应用的能力。