面向卓越計劃的少課時“電工電子學(xué)”課程教學(xué)改革與實踐

　　 摘 要：為了提高非電專業(yè)學(xué)生的應(yīng)用能力，針對卓越計劃的教育需求，圍繞少課時“電工電子學(xué)”課程研究改革方案，在基本理論教學(xué)內(nèi)容中融入實際應(yīng)用電路、在實驗教學(xué)內(nèi)容中增加故障模擬和典型應(yīng)用電路、布置電工電子產(chǎn)品論文、采用半閉卷考試等。教學(xué)實踐表明，該方案能夠有效激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、提高實際應(yīng)用能力、培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新思維。所提方案可以推廣到其他少課時專業(yè)基礎(chǔ)課中運用。
　　 關(guān)鍵詞：卓越計劃;電工電子學(xué);應(yīng)用能力;創(chuàng)新思維
　　 作者簡介：曹玉蘋（1982-），女，山東單縣人，中國石油大學(xué)（華東）講師，博士，研究方向為電工電子學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué);劉潤華（1958-），男，山東梁山人，中國石油大學(xué)（華東）教授，研究方向為電工電子學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué);劉復(fù)玉（1963-），男，山東濰坊人，中國石油大學(xué)（華東）副教授，研究方向為電工電子學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué);賀利（1972-），女，四川廣安人，中國石油大學(xué)（華東）講師，研究方向為電工電子學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué);周蘭娟（1978-），女，山東德州人，中國石油大學(xué)（華東）講師，研究方向為電工電子學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)。
　　 基金項目：山東省高等學(xué)校教學(xué)改革項目“電類基礎(chǔ)課程自主性、探究性教學(xué)方法的研究與實踐”（編號：2012145），主持人：劉潤華。
　　 中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1001-7518（2015）02-0066-03
　　 為了提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量，2010年教育部發(fā)布了《教育部關(guān)于實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的若干意見》，中國石油大學(xué)（華東）是第一批獲批卓越計劃的高等院校之一。卓越工程師的核心能力是創(chuàng)新能力和工程實踐能力。為了培養(yǎng)具有一定創(chuàng)新能力和較強工程實踐能力的本科畢業(yè)生，有必要面向卓越工程師教育培養(yǎng)計劃研究切實可行的教學(xué)方案[1-3]。高等院校非電類專業(yè)普遍開設(shè)了“電工電子學(xué)”課程，結(jié)合卓越工程師教育培養(yǎng)計劃，制定了教學(xué)改革方案。因此，針對中國石油大學(xué)（華東）石油工程、化學(xué)工程與工藝等專業(yè)開設(shè)的少課時“電工電子學(xué)”課程，分析課程教學(xué)中存在的問題，研究適合于非電卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的教學(xué)改革方案。
　　 一、“電工電子學(xué)”課程現(xiàn)有教學(xué)方案存在的不足
　　 中國石油大學(xué)（華東）的“電工電子學(xué)”課程已成為國家級精品課和國家級精品資源共享課，形成的國家級教學(xué)團(tuán)隊在教材建設(shè)、理論教學(xué)和實踐教學(xué)等方面取得了一定研究成果。針對新時期卓越工程師的教育需求和少課時的客觀條件，現(xiàn)有教學(xué)方案存在以下不足：
　　 （一）理論教學(xué)內(nèi)容涉及的實際應(yīng)用電路偏少
　　 少課時“電工電子學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容只包括電路的基本概念、定律和分析方法、正弦交流電路、電路的暫態(tài)分析、常用半導(dǎo)體器件、基本放大電路、集成運算放大器及其應(yīng)用和數(shù)字集成電路及其應(yīng)用[4]。在實際工程應(yīng)用中，石油工程、化學(xué)工程與工藝等非電工程師需要面對測量與控制系統(tǒng)、變壓器、電動機、直流穩(wěn)壓電源等典型電工電子設(shè)備。因此，如何在現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上有效融入實際應(yīng)用電路或典型設(shè)備是需要解決的關(guān)鍵問題[5]。
　　 （二）實驗教學(xué)內(nèi)容以驗證為主，缺乏應(yīng)用背景
　　 實驗電路多為針對單一元器件的典型電路，不具有明確的應(yīng)用功能[6]。實驗內(nèi)容以驗證電路的工作原理為主，未涉及故障情況的分析和處理。由于實驗時間有限，損壞器件會影響成績或經(jīng)濟賠償，學(xué)生無法根據(jù)興趣對電路的故障特性進(jìn)行測試。因此，如何增強實驗電路的實際應(yīng)用背景是亟待解決的關(guān)鍵問題。
　　 （三）現(xiàn)有考核形式不利于培養(yǎng)創(chuàng)新能力
　　 實際工程應(yīng)用中只有問題，需要工程師自己確定采用何種方式分析哪些參數(shù)。而現(xiàn)有考試已在題目中明確指出電路分析方法和需求的參數(shù)，導(dǎo)致學(xué)生腦海里只見公式，不見知識體系，只見單個獨立的方法，不見各方法的對比與綜合。因此，如何通過合理設(shè)置考核方式引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維是需要解決的關(guān)鍵問題。
　　 針對上述問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核形式等方面進(jìn)行研究，探討適合卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的少課時“電工電子學(xué)”教學(xué)方案。
　　 二、利用應(yīng)用電路豐富教學(xué)內(nèi)容
　　 （一）優(yōu)化整合理論教學(xué)內(nèi)容
　　 1.結(jié)合專業(yè)特色介紹自動控制系統(tǒng)。如針對化學(xué)工程和工藝專業(yè)介紹煉油廠分布式控制系統(tǒng)，針對石油工程專業(yè)介紹采油控制系統(tǒng)。通過接觸工程實踐中的系統(tǒng)，使學(xué)生建立完整的電工電子系統(tǒng)的概念，不僅拓寬了視野而且調(diào)動了學(xué)習(xí)積極性。
　　 2.結(jié)合生活場景介紹電路的設(shè)計和制作過程。如以空調(diào)的溫度檢測和控制系統(tǒng)為例（如圖1所示），介紹項目需求、功能分析、電路設(shè)計、電路制作和調(diào)試等環(huán)節(jié)，使學(xué)生從宏觀上建立模塊化分析和設(shè)計的概念，有利于學(xué)生對所學(xué)零散知識進(jìn)行有機整合。
　　圖1 空調(diào)溫度檢測和控制系統(tǒng)
　　 3.在相關(guān)理論章節(jié)融入實際應(yīng)用電路或典型設(shè)備。如在電感元件部分引入變壓器，在三相交流電路部分引入三相變壓器和三相異步電動機，在二極管元件部分引入直流穩(wěn)壓電源等。典型應(yīng)用電路增強了理論知識的實用性，不僅能夠調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣而且有助于培養(yǎng)學(xué)生的實際應(yīng)用能力。
　　 （二）增強實驗教學(xué)內(nèi)容的應(yīng)用背景
　　 1.為了體現(xiàn)實驗電路的應(yīng)用功能，對實驗電路的規(guī)模進(jìn)行擴大。以“一階RC電路過渡過程的研究”為例，該實驗主要觀察電阻和電容端電壓的波形，電路缺乏實際工程意義。可以在現(xiàn)有器件的基礎(chǔ)上增加555定時器以構(gòu)成脈沖信號發(fā)生器，學(xué)生重點研究一階RC電路，同時了解應(yīng)用廣泛的555定時器，明確一階RC電路的實際工程應(yīng)用價值。
　　 2.在實驗預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)增加軟件仿真，學(xué)生通過仿真軟件模擬實驗內(nèi)容。為了了解故障電路的特點，模擬元件短路、開路、電容容量衰減等典型故障。學(xué)生還可以根據(jù)個人興趣和愛好對電路進(jìn)行改造，觀察信號的變化。通過軟件仿真不僅滿足了學(xué)生嘗試改變電路的好奇心，而且使學(xué)生了解了故障電路的特點，有助于在實際操作中快速解決故障。

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