摘要:为提高“电工学”课程教学质量,本文指出需对课程内容进行改革以适应学时少内容多的特点,在教学方法和手段上也要不断改进,如重视第一堂课、采用互换角色式教学等等,同时还要重视理论联系实践,提高学生的动手能力。
关键词:电工学;教学内容;教学方法
作者简介:张芳(1979-),女,宁夏中宁人,北京信息科技大学自动化学院,讲师,主要研究方向:电力系统分析与控制;杨秀媛(1962-),女,吉林省吉林市人,北京信息科技大学自动化学院,副教授,主要研究方向:电力系统与新能源发电研究。(北京 100192)
基金项目:本文系北京信息科技大学2009年度高教研究课题资助(课题编号:2009GJYB09)的研究成果。
“电工学”课程在工科非电类专业的技术基础课中,历来存在学时少、内容多的矛盾。当前的电工电子技术更是在飞跃发展,无论是对课堂教学,还是对实践教学,要求都越来越高。但另一方面,随着教学改革的不断深入,课程结构在不断地调整,各专业教学计划的总学时在减少,对“电工学”课程的学时也不可避免地进行了压缩。如何在这样少的学时内,完成对学生在电工、电子方面基本知识、基本理论和基本分析方法的讲授,以及在电工、电子方面基本实验技能的初步培养,成为一项摆在我们面前的新的挑战。[1]
此外,“电工学”课程是面对非电专业学生开设的,这些学生的物理、高数等基础差,再加上不同地域高中有些基础知识没有学等原因,对这些学生而言学习该课程难度不小,结果考试不及格甚至只考几分的大有人在。有些学生觉得“电工学”课程很枯燥,和我们的实际生活相差太远,和他们所学的专业无关,只是为了拿到足够多的必修课学分,不得不选修该课程,这使得很多学生对这门课开始就有畏惧和抵触心理,主观学习的愿望不是很强。如何激发学生的学习兴趣和热情是学习该课程的一个关键。[2,3]
一、课程教学内容体系改革
“电工学”课程要讲授电工(包括电路与电机)、电子(包括模拟电子技术与数字电子技术)方面的基本知识、基本理论和基本分析方法,以及在电工、电子方面培养学生的基本实验技能。在极有限的学时内,将上述各方面的内容面面俱到,显然是不可能的。因此,在讲授过程中,应当非常注重教材的取舍和整合优化。
(1)注意抓住“电工学”中最具代表性的电路理论和分析方法的讲授。如基尔霍夫电流定律、基尔霍夫电压定律、叠加原理等,它们都是电路理论中的精华,必须向学生交代清楚,使学生在学完本课程后,能对电路的传统理论和经典理论有一定程度的了解。
(2)通过交流电路的学习,使学生对单相正弦交流电路与三相电路有所了解,建立起交流电路的正确概念。在交流电路部分,精讲相位差的问题,并将相量法介绍给学生。讲明有功功率、无功功率的概念,特别要了解交流电路中无功功率的含义。在三相电路部分,可从一般的民用单相220V与工业用电380V讲明相电压和线电压的概念。
(3)从教学对象的专业性考虑,本课程在教学过程中,还应当特别注意它的实用性。应当使他们通过本课程的学习,对电机与拖动和继电接触控制部分有所了解。为此,在制作多媒体课件时,拍摄一些变压器、三相异步电动机、常用低压控制电器等实物照片,将其引入课件中,增加学生的感性认识,提高学习效果。
(4)在模拟电子技术部分,对半导体器件讲解时,注重“管为路用,管路结合”的原则,要求学生了解二极管、三极管的基本工作原理,并应用到放大电路中。而在放大电路部分,除了应用图解的方法讲明放大电路的工作原理外,还介绍微变等效电路这一将非线性转化为线性的方法,从而教会学生一种分析问题、解决问题的思路。
(5)在数字电子技术部分,将基本知识与概念整合为逻辑代数知识、门电路与组合逻辑电路、触发器与计数器三部分,使学生对数字电路的基础知识及两类不同的逻辑电路(组合逻辑电路与时序逻辑电路)都能有一个基本的了解。
二、教学方法和手段的改进
1.激发学生的学习兴趣,充分调动学生学习的积极性
“电工学”课程是学生建立工程思维和工程素养的启蒙课程,然而很多学生都认为该课程枯燥,学了用处不大,而且“电工学”课程内容多、定理多、方法多,又使得很多学生失去学习的积极性。教学的成功与否在很大程度上取决于学生的学习主动性,学习主动性的发挥则主要来自学习的兴趣。一旦学生对学习产生兴趣,就会充分发挥自己的积极性和主动性。兴趣永远是最好的老师,尤其是第一次课教师要抓住学生的兴趣。有学生反映电路课程学了没多大用,以后的工作中用得不多。这与教学过程中,就概念论概念,只求学生学习知识点,不重视和了解业界的发展水平有关,不重视理论联系实际有关。因此在每学期的第一堂课,教师不应当急于讲书本知识,而是先举大量实例说明“电工学”与大家生活是息息相关、密不可分的,使学生产生强烈的求知欲望。如大学生几乎都有自己的手机、MP3等新型的电子产品,教师就可以从这些学生比较感兴趣的电子产品入手,寻找相关的实例,让学生感受到“电工学”就在我们的生活里。同时在以后的课堂上也应当加强实例的介绍,例如谐振电路的应用——收音机接收电路、三相电路的连接——实际照明电路的连接、计数器的应用——钟表的设计等等。
2.互换角色式教学
传统的教学中都是老师在讲台上讲课,学生在下面听课,师生之间的交互性不够。所以,为了增进彼此的交流,应该在教学基础上适量安排一些内容,老师组织学生自己挑选其中的内容在课堂上讲解,充当“老师”的角色,而老师可以在一旁听课,做适当的记录充当“学生”。当学生讲解完毕时,老师可以根据学生所讲的内容提出一些问题让大家进行交流和提问。这样既能让学生更好地掌握所学的知识(因为是自己所讲的),又能增加学生的学习兴趣,而且教师也可以了解学生学习的思路和他们容易接受的学习方法,这对教师以后的教学会有很大帮助。但是这种教学方法要求较高,教师可以在实际的教学中自己把握。
3.知识点的复习贯穿在例题当中而不是单纯地去复习知识
以前每次上课前教师都会把前一次课的内容给学生复习一下,讲完章节之后会进行本章小结,但是单纯地讲这些知识点学生觉得很枯燥,而且不容易理解和记忆。现在会精选一些小的例题,把这些小知识点融入进去,在讲题的同时很自然地用到这些知识点,学生很容易接受。如在第一章的知识点有:电压电流的参考方向、功率的计算、基尔霍夫定律、欧姆定律等等。我们就可以引用图1所示例题进行复习。试计算图1(a)所示电路中各元件的功率。
计算功率各元件也就是要计算各元件的电压和电流,首先选择各元件的电压、电流参考方向,如图1(b)所示。根据欧姆定律可以计算U2=4V,根据基尔霍夫电压定律可得U1=-6V,可以计算出电阻元件吸收8W功率,电流源元件吸收12W功率,电压源元件发出20W功率,满足功率守恒性。这样只需花费3～5分钟,就可以把很多知识点重新温习一下,而且将孤立的知识联系在一起,引导学生自己分析问题、解决问题。
4.加大习题课的力度
这一点可以与互换式教学相结合。上好习题课是培养学生学习能力的重要环节。由于目前部分学生作业质量较差,抄袭或者持应付差事态度的学生大有人在,对于这些学生就失去了自己对所学知识运用的机会。因此,教师一定要精选典型例题,引导学生自己分析问题、解决问题,可通过适当的提问来督促学生思考,甚至可以让学生走到黑板上来给大家讲解。对于这些学生要大加鼓励,可通过给其平时成绩加分等手段来鼓励。在学生讲解之后,教师可再选用最佳解题方法讲解,或者采用一题多解,或者可以鼓励其他学生采用其他方法求解,使习题课中教师精讲、学生自学、练习、课堂讨论等环节有机配合。
5.现代化教学手段的充分利用
多媒体教学是我们普遍采用的一种教学方法。多媒体教学相对于传统教学而言,具有增大教学信息量、丰富教学内容等等优点,这对于少学时“电工学”课程的讲授作用是非常大的。但是多媒体教学也存在一些问题。传统的教学方式下,老师在黑板上板书,老师板书的同时学生可以思考、可以记笔记,同时有些小疑问可以自己解决。老师在板书的同时又可以针对教学进度和教学效果调整讲课思路。而使用多媒体教学时,有些学生跟不上老师的进度,又来不及做笔记,所以课堂的质量就下降了。在利用多媒体教学的同时,偶尔也可以采用传统教学,互相结合,相辅相成,优势互补、和谐统一。
在教学实践中,利用计算机的电子设计自动化软件Electronics Workbench(虚拟电子工作台,简称EWB)在计算机上进行模拟仿真,可以使一些不容易理解的抽象、复杂的变化过程,通过EWB的仿真比较直观地显示出来,便于学生理解和应用。同时,也可以根据教学的需要,随机修改电路和参数,即时观察输出结果,以加深学生对电路本质的理解,全面掌握所学内容。EWB在教学中的应用,既可以加深学生对理论的认识,提高学生学习的兴趣,也可以简化教学过程,提高学习效率和效果。同时为将来从事相关领域的科研和工作奠定良好基础。
三、重视理论与实际的结合,关注学科发展动态
电工学的部分内容非常贴近生活实际,讲课时尽量引入实际问题,从而使学生产生强烈的求知欲望。比如在讲安全用电时,我们可以提出问题“为什么麻雀站在高压线上却没有触电,而人摸一下电线就会有生命危险呢?”这样一下子就会引起学生的兴趣。在讲三相电路时,可以提问“我们的电脑是接在哪两根线之间呢,火线和零线还是火线和火线之间,接在不同的地方有什么区别呢?”这样会让学生带着自己比较关心的问题去学习这节课程。
同时,电工电子技术也是在飞速发展的,教师应介绍一下业界最新的发展动态、国内外的发展现状以及相关的应用等,使学生对电工电子技术有一个初步的了解。还应让学生知晓电工电子技术在自己专业领域的应用前景和前沿问题。
总之,为提高教学质量,不断调整和更新教学内容,以适应不同专业不同层次的学生,跟上时代的步伐。教学过程中要不断探索和改进教学方法去激发和提高学生对电工学的学习兴趣,使学生真正爱上“电工学”课程。
参考文献:
[1]秦曾煌.电工学(上、下册)[M].北京:高等教育出版社,2009.
[2]张亚菊.谈电工教学中学习兴趣的激发[J].科技信息(科学教研),2008,(11):234.
[3]邓红雷,张廷锋,等.电工学学习兴趣激发的研究与探索[J].高教论坛,2009,6(6):59-61.
(责任编辑:赵赟)
