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摘 要： 随着各大高校卓越工程师培养计划的不断扩大深入，势必会引发高等院校电工学课程的相应改革。本文详细分析了在以培养卓越工程师为目标的前提下，现有的电工学教学中存在的问题，给出了运用EDA、MOOC等现代化教学手段改进课程及提高实验教学质量的解决方案。事实证明，现代教学方法结合工程实践，不仅加强了学生的工程实践能力和创新能力，而且进一步增强了学生的工程师自我培养意识，充分开发了学生自身的学习潜力。
关键词： 电工学 EDA MOOC 教学改革
1.引言
电工学课程主要针对机械设计制造及其自动化等非电类专业，该课程对学生的培养绝不能沿袭电类课程。另外，随着各大高校卓越工程师培养计划的不断扩大和深入，针对此类学生开设的课程做相应改革创新迫在眉睫[1]-[4]。
目前电类课程都引入了EDA（Electronic Design Automation）技术用以辅助实验教学，但各门课程所使用的软件各不相同，比如电路使用PSpice，Protel，模拟电子和数字电子使用Multisim，微型计算机原理使用tpc-usb，PLC使用cx-one，除此之外，还有专门用于开发FPGA和CPLD的EDA工具。这些软件功能虽然相近，但操作大相径庭，需要较长的学习时间，电类学生学习时候尚且应接不暇，更不要提对非电类专业学生展开。针对这种情况，本次改革基于Multisim软件建立统一的EDA平台，相关课程都选取该软件的特定模块进行重点讲解并开展实验，当学生学习完相关课程后，就能熟练掌握Multisim软件，做到“一通百通”。Multisim软件功能全面强大，完全可满足群内课程实验需要。该软件集电路设计、仿真、调试于一体，独有的3Dvirtual器件和虚拟仪器，使得软件与实际硬件高度一致，通过“软硬结合”、“虚实结合”，即虚拟软件操作和实验室实际硬件操作相结合，促进学生实验技能和动手能力的提高。
MOOC是目前世界上非常流行的一种教学手段，是计算机技术、网络技术发展到今天对教育的贡献。其以一种大规模开放的在线课程教学形式进行传播，没有“门槛”限制，借助互联网技术，真正实现无校界、无国界的资源共享。但是，针对繁杂的MOOC课程，在校学生如何更有效地利用其资源、应对工程问题的复杂性，则需要专业教师的引导。
借助现代化的教育手段，利用EDA和MOOC等先进的教学工具，使学生从深奥枯燥的理论学习中解脱出来，使学生在充分掌握扎实的理论知识的同时，具备电子设计创新的热情；从不断的实践中发现问题，将学习从一种被动变成一种需要，充分开发学生的学习潜力，有意识地培养学生成为一名卓越工程师所必须具备的学习能力。
2.现阶段教学存在的主要问题
电工学作为非电类专业学生学习电类技术的基础课，其教学内容包含电路理论、模拟电子技术和数字电子技术等，其中多是与模电、数电理论教学内容密切相关的实验，往往是学生真正接触各种电子器件和测试仪器的最初体验，也是培养学生“工程师意识”基础的重要环节。然而，根据电工学理论教学和实验教学现状和教学效果调查，其中存在诸多问题。
1.纯理论教学内容过于繁杂且枯燥，学生学习起来费劲，容易产生厌学感。
2.实验学时偏少：重理论、轻实践现象比较普遍，理论/实验课时比过大。按照国家“教指委”的教学指导意见：模电教学64～72，模电实验24～34，取平均，理论课68/实验28：约2.43∶1；数电教学56～64，数电实验32～40，取平均，理论课60/实验42：约1.43∶1。而在实际教学安排上，由于电工学包含内容繁多，电子技术实验课时安排往往严重不足。
3.理论与实践教学分离。由于理论课教师不参加实验，对电工学的实验内容也不了解，导致学生做实验时发觉理论和实践不大一样，实验课只是消极、被动地“配合”，以完成教学课时内容为任务，使得实验课教师缺乏积极性。
4.实验设备设置和实验内容安排不合理。实验技术强度大，教师工作量比较大，特别是数字电路实验，往往要连接十几乃至几十根线，出了故障短时间很难排查。
另外，电子实验设备的设置往往没有从学习者的角度考虑问题，要么使用“AUTO”键（傻瓜键），要么需要按各种菜单进行选择，使用起来很不方便。
5.学生大多会做题、能考试，但实践能力差，为了好的成绩，只会按老师的要求步骤做实验，而不知道为什么这样做，实验做完也就忘了，没有思考，教学效果不好，遇到实际问题时存在“学了不会用”的情况。
3.解决方案
1.保证合理的实践教学课时。除了要安排跟课程进度匹配的实验教学外，可以通过增加课程设计、工程实训等增加实践环节的课时。学生通过自主设计电路、元件焊装、整体电路的安装调试三个阶段，完成给定的设计任务要求。通过动手实践，初步培养学生的工程能力，接触生产实际中电工电子电路的设计与安装要求。
2.利用EDA等教学手段优化教学内容。在实验教学中，模拟电子实验——以硬件调试为主、虚拟仿真为辅；而在数字电子实验中，除了一些需要做技术指标测量的硬件实验外，可采用电子仿真软件把数电实验布置为课外作业，一方面可大大减少验证性的硬件实验，另一方面可减少数电实验的“非技术性劳动”，解决实验课时偏少的矛盾。另外，利用EDA等先进教学工具，可以有效验证电路的正确性，使学生更直观、迅速地得到实验结果，并可随时改进自己的设计，以得到正确的设计方案。从设计到仿真，修改设计，再仿真……如此良性循环，使学生从工程设计过程中得到较大满足感，提高学习兴趣，培养学生作为一名优秀的工程师所必须具备的基本思路和素质。
3.指导学生充分利用MOOC的网络资源。每个学生对课堂所学的要求是不同的，根据学生的不同需要，可以有选择地让他们利用课余时间在MOOC上学习。对不同层次学生进行分组，布置相应难度的设计课题，让学生自主地在MOOC中寻找解决问题的方法，然后以小组汇报模式进行统一答辩，实现“翻转课堂”，提高学生自我培养的意识。最后由教师将这些分散的知识点整合起来，深入讲解教学重点、难点，让学生形成一整套完整的知识体系。
4.选择合适的电子实验设备，提高硬件实验效率。模拟电子实验属于基础性实验，尽量采用“实验单元模块”方式，便于实验中损坏的及时更换，减少占用实验课内时间。采用多种“实验单元模块”的组合，可构筑成技术要求较高的“电子系统”实验，培养学生多方案解决实践问题的思维能力。同时，在新建、扩建或改建实验室，增添电子仪器设备时，适当从使用者的角度考虑，减少不必要的“仪器调整耗费时间”，摒除一些高性能指标的复杂电子仪器。
4.结语
从整个教学系统环节入手，进行启发式教学，激发学生学习兴趣；将枯燥的电工学理论知识变为动画，让学生把课本的静态图形象成动态电路，增强学生对电类知识的学习热情和动力；充分利用已有的EDA和MOOC等现代化教学手段，培养学生的“工程师思维”，全面提高学生解决实际问题的能力；践行学做结合、项目带动、个性发展的实践教学模式；同时加强师生互动，丰富教师知识，使教学相得益彰。
当然，予人一碗水，先备一桶水。为了做好应用型人才的培养，教师自己首先必须是应用型教师。让学生从兴趣出发，在与教师的交往、互动中学习，在实际训练中成长是高校教师的职责，如何培养造就创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才，还需要不断探索。
参考文献：
[1]林健.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案研究[J].清华大学教育研究，2011，32（2）：47-55.
[2]王桂琴，王墨林，詹迪铌.电工学实验教学体系的改革与探索[J].电气电子教学学报，2010，32（4）：84-85.
[3]陈遇春，王军.高等学校教学任务约定制度的实践探索[J].中国高教研究，2011（3）：89-90.
[4]教育部关于批准第一批“卓越工程师教育培养计划”高校的通知[Z].中华人民共和国教育部，教高函[2010]7号，2010，6.
本文系安徽大学教学项目（JYXM201343）阶段性成果，受安徽省重大教学改革研究项目（2013zdjy038）资助。
关键词： 电工学 EDA MOOC 教学改革
1.引言
电工学课程主要针对机械设计制造及其自动化等非电类专业，该课程对学生的培养绝不能沿袭电类课程。另外，随着各大高校卓越工程师培养计划的不断扩大和深入，针对此类学生开设的课程做相应改革创新迫在眉睫[1]-[4]。
目前电类课程都引入了EDA（Electronic Design Automation）技术用以辅助实验教学，但各门课程所使用的软件各不相同，比如电路使用PSpice，Protel，模拟电子和数字电子使用Multisim，微型计算机原理使用tpc-usb，PLC使用cx-one，除此之外，还有专门用于开发FPGA和CPLD的EDA工具。这些软件功能虽然相近，但操作大相径庭，需要较长的学习时间，电类学生学习时候尚且应接不暇，更不要提对非电类专业学生展开。针对这种情况，本次改革基于Multisim软件建立统一的EDA平台，相关课程都选取该软件的特定模块进行重点讲解并开展实验，当学生学习完相关课程后，就能熟练掌握Multisim软件，做到“一通百通”。Multisim软件功能全面强大，完全可满足群内课程实验需要。该软件集电路设计、仿真、调试于一体，独有的3Dvirtual器件和虚拟仪器，使得软件与实际硬件高度一致，通过“软硬结合”、“虚实结合”，即虚拟软件操作和实验室实际硬件操作相结合，促进学生实验技能和动手能力的提高。
MOOC是目前世界上非常流行的一种教学手段，是计算机技术、网络技术发展到今天对教育的贡献。其以一种大规模开放的在线课程教学形式进行传播，没有“门槛”限制，借助互联网技术，真正实现无校界、无国界的资源共享。但是，针对繁杂的MOOC课程，在校学生如何更有效地利用其资源、应对工程问题的复杂性，则需要专业教师的引导。
借助现代化的教育手段，利用EDA和MOOC等先进的教学工具，使学生从深奥枯燥的理论学习中解脱出来，使学生在充分掌握扎实的理论知识的同时，具备电子设计创新的热情；从不断的实践中发现问题，将学习从一种被动变成一种需要，充分开发学生的学习潜力，有意识地培养学生成为一名卓越工程师所必须具备的学习能力。
2.现阶段教学存在的主要问题
电工学作为非电类专业学生学习电类技术的基础课，其教学内容包含电路理论、模拟电子技术和数字电子技术等，其中多是与模电、数电理论教学内容密切相关的实验，往往是学生真正接触各种电子器件和测试仪器的最初体验，也是培养学生“工程师意识”基础的重要环节。然而，根据电工学理论教学和实验教学现状和教学效果调查，其中存在诸多问题。
1.纯理论教学内容过于繁杂且枯燥，学生学习起来费劲，容易产生厌学感。
2.实验学时偏少：重理论、轻实践现象比较普遍，理论/实验课时比过大。按照国家“教指委”的教学指导意见：模电教学64～72，模电实验24～34，取平均，理论课68/实验28：约2.43∶1；数电教学56～64，数电实验32～40，取平均，理论课60/实验42：约1.43∶1。而在实际教学安排上，由于电工学包含内容繁多，电子技术实验课时安排往往严重不足。
3.理论与实践教学分离。由于理论课教师不参加实验，对电工学的实验内容也不了解，导致学生做实验时发觉理论和实践不大一样，实验课只是消极、被动地“配合”，以完成教学课时内容为任务，使得实验课教师缺乏积极性。
4.实验设备设置和实验内容安排不合理。实验技术强度大，教师工作量比较大，特别是数字电路实验，往往要连接十几乃至几十根线，出了故障短时间很难排查。
另外，电子实验设备的设置往往没有从学习者的角度考虑问题，要么使用“AUTO”键（傻瓜键），要么需要按各种菜单进行选择，使用起来很不方便。
5.学生大多会做题、能考试，但实践能力差，为了好的成绩，只会按老师的要求步骤做实验，而不知道为什么这样做，实验做完也就忘了，没有思考，教学效果不好，遇到实际问题时存在“学了不会用”的情况。
3.解决方案
1.保证合理的实践教学课时。除了要安排跟课程进度匹配的实验教学外，可以通过增加课程设计、工程实训等增加实践环节的课时。学生通过自主设计电路、元件焊装、整体电路的安装调试三个阶段，完成给定的设计任务要求。通过动手实践，初步培养学生的工程能力，接触生产实际中电工电子电路的设计与安装要求。
2.利用EDA等教学手段优化教学内容。在实验教学中，模拟电子实验——以硬件调试为主、虚拟仿真为辅；而在数字电子实验中，除了一些需要做技术指标测量的硬件实验外，可采用电子仿真软件把数电实验布置为课外作业，一方面可大大减少验证性的硬件实验，另一方面可减少数电实验的“非技术性劳动”，解决实验课时偏少的矛盾。另外，利用EDA等先进教学工具，可以有效验证电路的正确性，使学生更直观、迅速地得到实验结果，并可随时改进自己的设计，以得到正确的设计方案。从设计到仿真，修改设计，再仿真……如此良性循环，使学生从工程设计过程中得到较大满足感，提高学习兴趣，培养学生作为一名优秀的工程师所必须具备的基本思路和素质。
3.指导学生充分利用MOOC的网络资源。每个学生对课堂所学的要求是不同的，根据学生的不同需要，可以有选择地让他们利用课余时间在MOOC上学习。对不同层次学生进行分组，布置相应难度的设计课题，让学生自主地在MOOC中寻找解决问题的方法，然后以小组汇报模式进行统一答辩，实现“翻转课堂”，提高学生自我培养的意识。最后由教师将这些分散的知识点整合起来，深入讲解教学重点、难点，让学生形成一整套完整的知识体系。
4.选择合适的电子实验设备，提高硬件实验效率。模拟电子实验属于基础性实验，尽量采用“实验单元模块”方式，便于实验中损坏的及时更换，减少占用实验课内时间。采用多种“实验单元模块”的组合，可构筑成技术要求较高的“电子系统”实验，培养学生多方案解决实践问题的思维能力。同时，在新建、扩建或改建实验室，增添电子仪器设备时，适当从使用者的角度考虑，减少不必要的“仪器调整耗费时间”，摒除一些高性能指标的复杂电子仪器。
4.结语
从整个教学系统环节入手，进行启发式教学，激发学生学习兴趣；将枯燥的电工学理论知识变为动画，让学生把课本的静态图形象成动态电路，增强学生对电类知识的学习热情和动力；充分利用已有的EDA和MOOC等现代化教学手段，培养学生的“工程师思维”，全面提高学生解决实际问题的能力；践行学做结合、项目带动、个性发展的实践教学模式；同时加强师生互动，丰富教师知识，使教学相得益彰。
当然，予人一碗水，先备一桶水。为了做好应用型人才的培养，教师自己首先必须是应用型教师。让学生从兴趣出发，在与教师的交往、互动中学习，在实际训练中成长是高校教师的职责，如何培养造就创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才，还需要不断探索。
参考文献：
[1]林健.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案研究[J].清华大学教育研究，2011，32（2）：47-55.
[2]王桂琴，王墨林，詹迪铌.电工学实验教学体系的改革与探索[J].电气电子教学学报，2010，32（4）：84-85.
[3]陈遇春，王军.高等学校教学任务约定制度的实践探索[J].中国高教研究，2011（3）：89-90.
[4]教育部关于批准第一批“卓越工程师教育培养计划”高校的通知[Z].中华人民共和国教育部，教高函[2010]7号，2010，6.
本文系安徽大学教学项目（JYXM201343）阶段性成果，受安徽省重大教学改革研究项目（2013zdjy038）资助。