基于電工電子課程組的教學改革

在當前信息化浪潮席卷全球、我國科技實力不斷突破攀升的新形勢下，電工和電子信息技術及其所催生的智能電網、“互聯網+”、物聯網等技術正日益滲透到各學科領域，前所未有地推動了各行業的技術變革和進步。電工電子作為非電專業人才了解并掌握電類基本原理和技能的一門基礎課程，是高等學校面向工科非電專業開設的一門重要的技術基礎必修課程，對于新形勢下各專業人才的培養和后續發展起著至關重要的基礎性作用。
目前，電工和電子技術的應用極為廣泛，發展非常迅速，并且日益滲透到其他學科領域以促進其發展，在我國當前經濟建設中占有重要的地位。學生通過本課程的學習，獲得電工和電子技術必要的基本理論、基本知識和基本技能，了解電工電子技術的應用和我國電工電子技術發展的概況，為今后學習后續課程以及從事有關的工程技術工作和科學研究工作打下一定的基礎。學生通過實踐教學環節，鞏固和加深理解所學的知識，更重要的是訓練實踐技能，掌握理論并指導實踐。
1、電工電子技術系列課程面臨5個主要的突出問題
1.1 教學內容未充分體現專業特點
教學對象涉及專業較多，不同專業對電類基礎知識的需求不同。如物理類專業要求扎實的電工及電路基礎能力，計算機專業側重于電子技術，軟件工程等專業對數字邏輯與數字系統的要求很高，大量普通非電專業要求基本而全面的電工、電子知識和能力，服裝設計與工程等少量專業僅要求學生對相關知識有初步了解。現有的教學內容傳統而復雜、涉及知識全面但理論較為抽象，未能有效體現專業特點，學科式教學方法使學生在枯燥的理論學習中喪失對課程的學習興趣。
1.2 教學要求未充分適應學生素質的差異
任課教師在本課程的教學實踐中發現：由于本系列課程受眾極廣，在大眾教育的背景下，學生基礎素質和個體化發展目標的差異非常明顯。如有志于未來從事相關工程技術工作和科學研究工作的學生，本身基礎扎實，對電類課程教學內容的廣度和深度都有較高的要求，并期望具備較為扎實的電學基礎和接近于專業化的能力素養；而部分學生自身在電學及相關的物理學方面基礎薄弱，加之專業本身對電學知識的依賴度較低，使其對電工電子課程的學習興趣不大。針對學生的不同情況，應采用不同的教學方案和教學要求，通過開展分層教學、分流培養，助力于學生達到多元成才的教育培養目標。
1.3 新技術的發展與應用未充分反映在現有教學體系中
隨著電子信息技術的飛速發展，自動控制技術、物聯網技術等的工業應用水平有較快的進步，“互聯網+”關聯各學科領域，并引領行業的快速發展和技術升級，這就為學生的理論知識學習找到了實際的應用背景。因此，將信息與控制技術融入如紡織制造等不同專業的工業流程，成為激發學生學習興趣、提高學生創新與實踐能力的有效途徑。因此有必要改革教學內容，在減少復雜計算和理論推導的基礎上，將部分教學的重心放在信息技術在相關行業應用與系統集成上面，開闊學生的眼界，提高學生理論聯系實際的能力，為其后續的專業發展打下堅實基礎。
1.4 實驗設備陳舊　實驗內容單一
實驗室很多設備都達到或者接近國家報廢要求時間，大部分設備都是模擬設備，很多設備使用操作不方便，實驗課程有相當一部分時間被講解儀器、使用儀器、儀器故障等占據，影響實驗教學效果，同時與當前企業、工業界的數字化發展需求不吻合。實驗室很多檢測設備易損壞或者燒壞。實驗內容方面，部分實驗內容重復，很多年還在使用，內容涉及使用的芯片多年未變，教學內容缺乏綜合型實驗。
1.5 大班教學　實驗教學效果差
實驗室場地面積有限，小教室少。電工電子實驗課程面向全校很多專業，導致實驗課程排課緊張、專職教師不足、實驗教師工作量大、學生批次多等問題。基于現實需求，很多課程都是大班教學。大班教學有利于解決課程緊張、課時多等現實問題，但是同時也帶來一些問題：課時內學生過多，指導教師不能顧及所有學生；最后幾排的學生不是看不清PPT就是聽不清楚講述內容；大多數是雙人組實驗，部分學生喪失動手實踐的機會，部分學生過度依賴同桌，自己很少實際操作，從長遠角度看不利于學生個性化發展和實踐能力的提高。
2、課程建設的基本內容與改革措施
遵循技術的新發展，服務于人才培養的多元化目標，是電工電子課程教學研究和改革的宗旨。課題組廣泛調研了國內外高校相關課程教學情況，并與我校各學院針對電工電子課程的需求進行了直接的交流對接，從而在課程體系、教學內容、實驗方法和考核方式、建立新教學場地與購置新設備、優化網絡資源等6個方面進行了全方位整體性的探索和改革。
2.1 課程體系改革
根據專業特點及需求，將全校非電專業分為3種專業門類。課程體系按照“大電工電子平臺+專業特色”的模式，將目前的課程調整為3個層次。第一層次：6學分/96學時(理論) + 1學分/32學時(實驗)，分兩個學期完成；第二層次：4學分/64學時(理論) + 0.5學分/16學時(實驗)，一個學期完成；第三層次：2學分/32學時(理論) + 0.5學分/16學時(實驗)，一個學期完成。
2.2 教學內容改革
對于非電類學生而言，教學目標是使學生在掌握基本概念的基礎上，能對相關知識進行應用，不需像電類專業那樣要求學生掌握大量系統的理論知識和繁多復雜的公式推導，故在電工電子技術課程新教學內容中，不過多地講授煩瑣的理論與推導，重點介紹基本概念與基本原理，結合大量實例講授概念與原理的應用。同時將先進的計算機仿真軟件應用到電工電子實驗教學中去，使之為教學服務，提高教學質量。實驗教學內容，增加仿真案例分析，刪除內容類似的重復性實驗；增設仿真軟件介紹、仿真設計練習、實物搭建等綜合型實驗環節，將Multisim引入實驗教學中，開發不同層次的設計型和綜合型實驗，豐富實驗教學內容。部分實驗只要求學生進行仿真設計，還有一部分實驗要求學生課前仿真設計，指導教師上課抽查。有些專業的學生，基于實際調查分析研究，將不再設置本門課程實驗內容：如計算機學院學生前期開設的電路與模擬電子技術課內實驗和數字邏輯課內實驗，服裝學院前期開設的電工電子技術實驗等。
2.3 實驗方法改革
引入軟件實驗，將軟件實驗與硬件實驗相結合，利用多種手段提高教學效率、綜合實踐能力和認知。同時，在實驗內容方面，改革單純驗證性的實驗，增加綜合性實驗，以提高學生對本課程的興趣。實驗教學過程中，引入實物展示、作品展示、案例分析、對比分析等實驗教學方法。對于特別復雜的環節，先播放一段視頻給學生，然后再進行重點講解，有很好的效果。實驗報告突出數據測試、分析、思考、設計、研究過程，適當加入仿真和分析。
2.4 考核方式改革
改革電工電子系列課程的考核方式，由主要依賴期末卷面考試的傳統考核方式，逐漸推進到兼顧隨堂及平時測驗、期中考試、針對綜合項目及應用案例的課程研究報告、期末考試等多種考核方式并存且互為依托的綜合考核方法。實驗內容考核，普通班抽取一次實驗進行考查，考查過程注重學生操作過程而不僅僅注重操作結果。卓越班不進行測驗考查，但是增加綜合實驗仿真、設計。實驗報告重點考查數據分析、思考、設計、討論過程，不注重文字數量、形式結構等。對報告內容一致的學生，都給予零分處理；實驗過程中，額外進行了設計性、探究性實驗的學生，給予加分；給予其他學生適當指導的學生，給予加分；不操作過度依賴同桌的學生，給予適當減分；促進學生動手實踐、團結互助學風的形成。
2.5 建立新型教學場地與購置新設備
建立了新型的教學實驗場地，形成了數量較多、面積適宜的多功能教室，大量購置了一批低、中、高三檔位組合式的測試測量設備。課程安排全部實現小班教學，實驗設備全部更換數字化多功能的儀器儀表、專用強電大型模塊、工業級PLC模塊和專用電機。更新了實驗教學課件、引入新設備的操作視頻、錄制了新的實驗教學內容。
2.6 優化網絡資源
建立學院級實驗中心網站，將新設備的課件、教學視頻、課程安排、實驗內容等及時上傳，豐富網絡資源，設置學生答疑區，將實驗室的整體構架和各個功能板塊進行了分欄描述，設置課外科技活動專欄、創新實驗室專欄，為全校電工電子類的學生提供了一個良好的互動平臺。及時上報電工電子類的學科競賽信息，促進有興趣學生繼續深挖探究電工電子的科學世界。
3、結語
本文對電工電子系列課程教學實踐中存在的問題進行了剖析。為提高跨學科跨學院跨專業學生的綜合實踐能力、創新能力，從課程體系建設的基本內容與改革措施等方面進行了改革實踐，有力地促進了電工電子系列課程的發展，提升了學生的實踐能力和綜合素養。