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摘要:本文总结了笔者从事“电工电子技术”课程教学的经验和体会。从理论教学与实践教学出发,提出了该课程从教学内容,教学方法和教学手段等多方面进行改革的具体措施。
关键词:电工电子技术;教学改革;实验教学
作者简介:乐宋进(1971-),男,江西宜黄人,井冈山大学数理学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:电机与电器;吕敬祥(1978-),男,湖南邵阳人,井冈山大学数理学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:电子技术。(江西 吉安 343009)
电工电子技术在工科各专业有着广泛的应用,电工电子课程群作为技术基础课,起着承上启下的纽带作用。[1]它在“高等数学”、“大学物理”这两门重要课程的基础上,把学生引领到专业课和相关应用领域之中。随着教育部对实践教学培养有关文件的实施,以及一般本科院校对应用型人才培养规格的定位,素质教育的观念已深入人心。[2]而如何使电工电子技术实践教学的目标更加符合社会发展的需求,如何使电工电子技术的实践教学模式更有利于人才的培养,成为电工电子技术实践教学中亟待解决的首要问题。笔者在多年的实践教学中,不断探索、研究、实施,取得了一系列成果。
一、电工电子实践教学存在的问题
1.实践性不够
先进的模块化实验教学设备使实验误差减小、实验时间缩短,但同时使学生在做实验时观察不到实验器件,对实际的元器件缺乏认识,不了解元件参数,对实际电路缺乏感性认识等等。比如有的实验箱元器件是藏于实验箱中的,且线路除电源外已经连接好,在做完实验后很多学生都不知电感、电容等器件是何模样,更不了解器件参数,这显然和实验教学目的相违背,学生的实践能力得不到训练。
2.创新性不够
传统的教学手段单一,课堂气氛不活跃,电工电子是一门专业基础课,同是也是电子电工专业的核心内容,但由于其原理抽象,内容繁杂,大部分学生在学习中感到规律很难掌握,无法想象完整的情景,无法准确地弄清过程。有许多摸不着、看不到的现象。学生对那些抽象的概念和现象缺乏丰富的感性认识,很难理解和掌握,例如:电场、磁场、电流方向等,加上实践又少,久而久之,学习的积极性不高。[3]
3.实验教学单一化
综合性实验是连接理论知识各环节的纽带,对锻炼学生的实践和科研能力非常重要。但由于设计实验由教师统一给定,甚至年年设计同样的实验,造成学生缺乏好奇心,达不到培养科研能力的目的,而且不便于教师对学生实验成绩的确定。
4.计算仿真型实践不足
随着计算仿真技术的发展和普及,仿真功能强大的电子设计EDA工具为我们提供了新的教学手段。通过EDA仿真软件,既可消除人为因素对精度造成的影响,又利于激发学生的实验兴趣和主动性,提高创新能力,但不利于培养学生的实践操作能力,不能掌握完整的电路设计制作过程。
二、电工电子实践教学的改革和实践
基于上面几点,以井冈山大学电工电子中心为例,着重从以下几方面研究和实践。
1.改革教学方法,激发学习兴趣
电工电子的部分内容,非常贴近生活和实际。如安全用电,可在现场向学生进行理论讲解和实际线路连接的操作。如线电压、相电压的定义与测量以及火线和零线的判断等;照明线路的开关应与火线串接;对于异步电机的原理,正反转控制等内容,可以现场演示;通过实际例子展示和讲解,让学生真真切切感受这门课程在现实生活中的作用,从而激发学习的兴趣。特别对非电专业学生,这一点非常重要。
2.革新教学手段,提高教学效果
传统的教学手段是以教师为主导的板书式教育,它所营造的学习环境与教学气氛,多年来为人们所接受,特别是教师生动形象的讲解,节奏快慢的掌握,对学生情绪的调整及激发学生的学习兴趣等,目前都是多媒体无法比拟和替代的。但它也存在许多难以克服的缺陷,如人的因素太多,节奏慢,所能表现的内容的深度、广度及手段等也极其有限。
(1)在教学中引入多媒体辅助教学,充分利用计算机对声音、图像、文字、动画信息的处理能力,形成声、图、文并茂的形象化教学,使教学过程更加生动、更富有感染力,特别适于突出重点、攻克难点,弥补了传统教学的不足。例如比较抽象的微观问题(电场线、磁场线、铁磁性物质的磁化过程);很快的动态过程(电子在导线中运动、半导体中空穴与电子的扩散)等教学内容采用多媒体进行教学,生动、形象、感染力强,有助于学生理解和提高教学效果。
(2)在教学中引入形象比喻教学,生动有趣的比喻可以引发学生兴趣,激发学生的学习动机,保持最佳的记忆效果。采用贴切生动的比喻把一些枯燥抽象的知识生动、形象化,可以补充直观实验无法达到的教学效果。学生对“电容器充电结束后与电源断开极板上的电荷保持不变”这个知识点不是很好理解,教师不妨可以打这样一个比喻:“好比在平静河面漂浮着的木板上放入100只蚂蚁,不管水面是上升了还是下降了,100只蚂蚁还是留在木板上没有少掉”,学生听了不仅觉得有趣,而且非常容易理解。又如学生对计算电路中某点的电位,很多学生都是只记牢“遇正取正,遇负取负”进行计算,并不理解其中的原因,如果把题型变一下,就很容易搞错。教师在上这节课时不妨先让学生对非常熟悉的楼梯模型进行计算,如图1所示。已知A楼共有3级楼梯每级高10cm,B楼共有4级楼梯每级高5cm,请问A楼比B楼高多少?学生非常容易计算出结果为H=(10×3)cm-(5×4)cm=10cm,此时教师特意要求学生不妨假设自己从A楼走下去爬上B楼体会一下哪些地方高度是下降的?哪些地方高度是上升的?并引导学生将上式改写为:H=10cm+10cm+10cm-5cm-5cm-5cm-5cm=10cm,要求学生从中总结出高度下降时取正号,高度上升时取负号。这样用熟悉的梯度模型比喻电路中各点电位的关系,就能使学生非常容易理解一些较难的概念。
(3)在教学中引入仿真软件为授课的辅助手段。对于课程中一些重要的知识点和相对抽象的内容,如果仅是传统的讲授,学生不易领会。为此在授课过程中加入EWB或MULTISIM仿真演示,帮助学生深入理解教学内容。如在讲授晶体管放大电路中,可以演示不同参数时静态工作点和动态性能指标的变化,观察失真现象。使呆板的难于理解的知识变得生动起来,提高了学生的学习兴趣。教授数字电子技术内容同样采用仿真,更能收到很好的教学效果。
3.加强实验教学,培养学生的综合能力
电工电子技术实验是该课程的一个重要环节,是培养学生动手能力、独立分析能力、解决问题能力、创新能力和理论联系实际能力的重要教学手段。因此搞好实验教学是提高该门课程教学质量的一个重要方面。
井冈山大学数理学院通过虚拟仿真与现实技术相结合,软件和硬件相结合开展实验教学。在实验教学方法的改革中,以学生为主体、以教师为主导,针对不同的实验课程分别采用了自主探究式、合作讨论式和研究启发式的实验教学方法,使学习成为一种积极、主动的探索过程,引导学生将所学到的知识转化为获取知识、应用知识的能力和创新能力,充分调动了学生的主观能动性、创新性和积极性,很好地培养了学生勇于探索和创新的精神以及协作意识和团队精神。
井冈山大学数理学院为加强实验教学改革,开设了电子工艺实习、电子技能训练等实践课,建立了可供学生开展电子实践活动的实习基地。以开放式实验教学平台为基础,开展课外科技活动,为学生提供了更加广阔的自主研究空间。经过系统的实验教学和技能训练,我院学生实践能力和创新意识显著提高,在历届全国大学生电子设计竞赛中都取得了较好的成绩。
三、结束语
在新知识、新技术日新月异,层出不穷的时代,电工电子教学要与时俱进跟上科技发展的步伐,改革是必然的选择,所以我们要改变传统的教学模式和教学内容体系,从以教师为主体转向以学生为主体,使学习从被动学习转变为主动学习。因此,构建一个真正能培养学生创新意识和创新精神的电工电子实践教学体系是一个系统工程。除了上述因素外,教学设施(如实验室、实习场所)的合理规划,教师教学的积极性和创造性,也是决定教学效果的关键。所有这些促使从事电工电子教学的教育工作者和管理者要不断开发实践教学的潜力,只有从思想上重视实践教学,从行动上给予落实,即使在投资少的条件下,也会培养出真正高素质的应用型工程技术人才。
参考文献:
[1]唐介.电工学[M].北京:高等教育出版社,2005.
[2]苏荣.开展应用型人才的教育[N].江西日报,2009-03-15.
[3]邓红雷.电工学教学方法的研究与实践[J].电气电子教学学报,2009,31(4):108-109.
(责任编辑:苏宇嵬)
关键词:电工电子技术;教学改革;实验教学
作者简介:乐宋进(1971-),男,江西宜黄人,井冈山大学数理学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:电机与电器;吕敬祥(1978-),男,湖南邵阳人,井冈山大学数理学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:电子技术。(江西 吉安 343009)
电工电子技术在工科各专业有着广泛的应用,电工电子课程群作为技术基础课,起着承上启下的纽带作用。[1]它在“高等数学”、“大学物理”这两门重要课程的基础上,把学生引领到专业课和相关应用领域之中。随着教育部对实践教学培养有关文件的实施,以及一般本科院校对应用型人才培养规格的定位,素质教育的观念已深入人心。[2]而如何使电工电子技术实践教学的目标更加符合社会发展的需求,如何使电工电子技术的实践教学模式更有利于人才的培养,成为电工电子技术实践教学中亟待解决的首要问题。笔者在多年的实践教学中,不断探索、研究、实施,取得了一系列成果。
一、电工电子实践教学存在的问题
1.实践性不够
先进的模块化实验教学设备使实验误差减小、实验时间缩短,但同时使学生在做实验时观察不到实验器件,对实际的元器件缺乏认识,不了解元件参数,对实际电路缺乏感性认识等等。比如有的实验箱元器件是藏于实验箱中的,且线路除电源外已经连接好,在做完实验后很多学生都不知电感、电容等器件是何模样,更不了解器件参数,这显然和实验教学目的相违背,学生的实践能力得不到训练。
2.创新性不够
传统的教学手段单一,课堂气氛不活跃,电工电子是一门专业基础课,同是也是电子电工专业的核心内容,但由于其原理抽象,内容繁杂,大部分学生在学习中感到规律很难掌握,无法想象完整的情景,无法准确地弄清过程。有许多摸不着、看不到的现象。学生对那些抽象的概念和现象缺乏丰富的感性认识,很难理解和掌握,例如:电场、磁场、电流方向等,加上实践又少,久而久之,学习的积极性不高。[3]
3.实验教学单一化
综合性实验是连接理论知识各环节的纽带,对锻炼学生的实践和科研能力非常重要。但由于设计实验由教师统一给定,甚至年年设计同样的实验,造成学生缺乏好奇心,达不到培养科研能力的目的,而且不便于教师对学生实验成绩的确定。
4.计算仿真型实践不足
随着计算仿真技术的发展和普及,仿真功能强大的电子设计EDA工具为我们提供了新的教学手段。通过EDA仿真软件,既可消除人为因素对精度造成的影响,又利于激发学生的实验兴趣和主动性,提高创新能力,但不利于培养学生的实践操作能力,不能掌握完整的电路设计制作过程。
二、电工电子实践教学的改革和实践
基于上面几点,以井冈山大学电工电子中心为例,着重从以下几方面研究和实践。
1.改革教学方法,激发学习兴趣
电工电子的部分内容,非常贴近生活和实际。如安全用电,可在现场向学生进行理论讲解和实际线路连接的操作。如线电压、相电压的定义与测量以及火线和零线的判断等;照明线路的开关应与火线串接;对于异步电机的原理,正反转控制等内容,可以现场演示;通过实际例子展示和讲解,让学生真真切切感受这门课程在现实生活中的作用,从而激发学习的兴趣。特别对非电专业学生,这一点非常重要。
2.革新教学手段,提高教学效果
传统的教学手段是以教师为主导的板书式教育,它所营造的学习环境与教学气氛,多年来为人们所接受,特别是教师生动形象的讲解,节奏快慢的掌握,对学生情绪的调整及激发学生的学习兴趣等,目前都是多媒体无法比拟和替代的。但它也存在许多难以克服的缺陷,如人的因素太多,节奏慢,所能表现的内容的深度、广度及手段等也极其有限。
(1)在教学中引入多媒体辅助教学,充分利用计算机对声音、图像、文字、动画信息的处理能力,形成声、图、文并茂的形象化教学,使教学过程更加生动、更富有感染力,特别适于突出重点、攻克难点,弥补了传统教学的不足。例如比较抽象的微观问题(电场线、磁场线、铁磁性物质的磁化过程);很快的动态过程(电子在导线中运动、半导体中空穴与电子的扩散)等教学内容采用多媒体进行教学,生动、形象、感染力强,有助于学生理解和提高教学效果。
(2)在教学中引入形象比喻教学,生动有趣的比喻可以引发学生兴趣,激发学生的学习动机,保持最佳的记忆效果。采用贴切生动的比喻把一些枯燥抽象的知识生动、形象化,可以补充直观实验无法达到的教学效果。学生对“电容器充电结束后与电源断开极板上的电荷保持不变”这个知识点不是很好理解,教师不妨可以打这样一个比喻:“好比在平静河面漂浮着的木板上放入100只蚂蚁,不管水面是上升了还是下降了,100只蚂蚁还是留在木板上没有少掉”,学生听了不仅觉得有趣,而且非常容易理解。又如学生对计算电路中某点的电位,很多学生都是只记牢“遇正取正,遇负取负”进行计算,并不理解其中的原因,如果把题型变一下,就很容易搞错。教师在上这节课时不妨先让学生对非常熟悉的楼梯模型进行计算,如图1所示。已知A楼共有3级楼梯每级高10cm,B楼共有4级楼梯每级高5cm,请问A楼比B楼高多少?学生非常容易计算出结果为H=(10×3)cm-(5×4)cm=10cm,此时教师特意要求学生不妨假设自己从A楼走下去爬上B楼体会一下哪些地方高度是下降的?哪些地方高度是上升的?并引导学生将上式改写为:H=10cm+10cm+10cm-5cm-5cm-5cm-5cm=10cm,要求学生从中总结出高度下降时取正号,高度上升时取负号。这样用熟悉的梯度模型比喻电路中各点电位的关系,就能使学生非常容易理解一些较难的概念。
(3)在教学中引入仿真软件为授课的辅助手段。对于课程中一些重要的知识点和相对抽象的内容,如果仅是传统的讲授,学生不易领会。为此在授课过程中加入EWB或MULTISIM仿真演示,帮助学生深入理解教学内容。如在讲授晶体管放大电路中,可以演示不同参数时静态工作点和动态性能指标的变化,观察失真现象。使呆板的难于理解的知识变得生动起来,提高了学生的学习兴趣。教授数字电子技术内容同样采用仿真,更能收到很好的教学效果。
3.加强实验教学,培养学生的综合能力
电工电子技术实验是该课程的一个重要环节,是培养学生动手能力、独立分析能力、解决问题能力、创新能力和理论联系实际能力的重要教学手段。因此搞好实验教学是提高该门课程教学质量的一个重要方面。
井冈山大学数理学院通过虚拟仿真与现实技术相结合,软件和硬件相结合开展实验教学。在实验教学方法的改革中,以学生为主体、以教师为主导,针对不同的实验课程分别采用了自主探究式、合作讨论式和研究启发式的实验教学方法,使学习成为一种积极、主动的探索过程,引导学生将所学到的知识转化为获取知识、应用知识的能力和创新能力,充分调动了学生的主观能动性、创新性和积极性,很好地培养了学生勇于探索和创新的精神以及协作意识和团队精神。
井冈山大学数理学院为加强实验教学改革,开设了电子工艺实习、电子技能训练等实践课,建立了可供学生开展电子实践活动的实习基地。以开放式实验教学平台为基础,开展课外科技活动,为学生提供了更加广阔的自主研究空间。经过系统的实验教学和技能训练,我院学生实践能力和创新意识显著提高,在历届全国大学生电子设计竞赛中都取得了较好的成绩。
三、结束语
在新知识、新技术日新月异,层出不穷的时代,电工电子教学要与时俱进跟上科技发展的步伐,改革是必然的选择,所以我们要改变传统的教学模式和教学内容体系,从以教师为主体转向以学生为主体,使学习从被动学习转变为主动学习。因此,构建一个真正能培养学生创新意识和创新精神的电工电子实践教学体系是一个系统工程。除了上述因素外,教学设施(如实验室、实习场所)的合理规划,教师教学的积极性和创造性,也是决定教学效果的关键。所有这些促使从事电工电子教学的教育工作者和管理者要不断开发实践教学的潜力,只有从思想上重视实践教学,从行动上给予落实,即使在投资少的条件下,也会培养出真正高素质的应用型工程技术人才。
参考文献:
[1]唐介.电工学[M].北京:高等教育出版社,2005.
[2]苏荣.开展应用型人才的教育[N].江西日报,2009-03-15.
[3]邓红雷.电工学教学方法的研究与实践[J].电气电子教学学报,2009,31(4):108-109.
(责任编辑:苏宇嵬)