基于电工电子课程组的教学改革

在当前信息化浪潮席卷全球、我国科技实力不断突破攀升的新形势下，电工和电子信息技术及其所催生的智能电网、“互联网+”、物联网等技术正日益渗透到各学科领域，前所未有地推动了各行业的技术变革和进步。电工电子作为非电专业人才了解并掌握电类基本原理和技能的一门基础课程，是高等学校面向工科非电专业开设的一门重要的技术基础必修课程，对于新形势下各专业人才的培养和后续发展起着至关重要的基础性作用。
目前，电工和电子技术的应用极为广泛，发展非常迅速，并且日益渗透到其他学科领域以促进其发展，在我国当前经济建设中占有重要的地位。学生通过本课程的学习，获得电工和电子技术必要的基本理论、基本知识和基本技能，了解电工电子技术的应用和我国电工电子技术发展的概况，为今后学习后续课程以及从事有关的工程技术工作和科学研究工作打下一定的基础。学生通过实践教学环节，巩固和加深理解所学的知识，更重要的是训练实践技能，掌握理论并指导实践。
1、电工电子技术系列课程面临5个主要的突出问题
1.1 教学内容未充分体现专业特点
教学对象涉及专业较多，不同专业对电类基础知识的需求不同。如物理类专业要求扎实的电工及电路基础能力，计算机专业侧重于电子技术，软件工程等专业对数字逻辑与数字系统的要求很高，大量普通非电专业要求基本而全面的电工、电子知识和能力，服装设计与工程等少量专业仅要求学生对相关知识有初步了解。现有的教学内容传统而复杂、涉及知识全面但理论较为抽象，未能有效体现专业特点，学科式教学方法使学生在枯燥的理论学习中丧失对课程的学习兴趣。
1.2 教学要求未充分适应学生素质的差异
任课教师在本课程的教学实践中发现：由于本系列课程受众极广，在大众教育的背景下，学生基础素质和个体化发展目标的差异非常明显。如有志于未来从事相关工程技术工作和科学研究工作的学生，本身基础扎实，对电类课程教学内容的广度和深度都有较高的要求，并期望具备较为扎实的电学基础和接近于专业化的能力素养；而部分学生自身在电学及相关的物理学方面基础薄弱，加之专业本身对电学知识的依赖度较低，使其对电工电子课程的学习兴趣不大。针对学生的不同情况，应采用不同的教学方案和教学要求，通过开展分层教学、分流培养，助力于学生达到多元成才的教育培养目标。
1.3 新技术的发展与应用未充分反映在现有教学体系中
随着电子信息技术的飞速发展，自动控制技术、物联网技术等的工业应用水平有较快的进步，“互联网+”关联各学科领域，并引领行业的快速发展和技术升级，这就为学生的理论知识学习找到了实际的应用背景。因此，将信息与控制技术融入如纺织制造等不同专业的工业流程，成为激发学生学习兴趣、提高学生创新与实践能力的有效途径。因此有必要改革教学内容，在减少复杂计算和理论推导的基础上，将部分教学的重心放在信息技术在相关行业应用与系统集成上面，开阔学生的眼界，提高学生理论联系实际的能力，为其后续的专业发展打下坚实基础。
1.4 实验设备陈旧　实验内容单一
实验室很多设备都达到或者接近国家报废要求时间，大部分设备都是模拟设备，很多设备使用操作不方便，实验课程有相当一部分时间被讲解仪器、使用仪器、仪器故障等占据，影响实验教学效果，同时与当前企业、工业界的数字化发展需求不吻合。实验室很多检测设备易损坏或者烧坏。实验内容方面，部分实验内容重复，很多年还在使用，内容涉及使用的芯片多年未变，教学内容缺乏综合型实验。
1.5 大班教学　实验教学效果差
实验室场地面积有限，小教室少。电工电子实验课程面向全校很多专业，导致实验课程排课紧张、专职教师不足、实验教师工作量大、学生批次多等问题。基于现实需求，很多课程都是大班教学。大班教学有利于解决课程紧张、课时多等现实问题，但是同时也带来一些问题：课时内学生过多，指导教师不能顾及所有学生；最后几排的学生不是看不清PPT就是听不清楚讲述内容；大多数是双人组实验，部分学生丧失动手实践的机会，部分学生过度依赖同桌，自己很少实际操作，从长远角度看不利于学生个性化发展和实践能力的提高。
2、课程建设的基本内容与改革措施
遵循技术的新发展，服务于人才培养的多元化目标，是电工电子课程教学研究和改革的宗旨。课题组广泛调研了国内外高校相关课程教学情况，并与我校各学院针对电工电子课程的需求进行了直接的交流对接，从而在课程体系、教学内容、实验方法和考核方式、建立新教学场地与购置新设备、优化网络资源等6个方面进行了全方位整体性的探索和改革。
2.1 课程体系改革
根据专业特点及需求，将全校非电专业分为3种专业门类。课程体系按照“大电工电子平台+专业特色”的模式，将目前的课程调整为3个层次。第一层次：6学分/96学时(理论) + 1学分/32学时(实验)，分两个学期完成；第二层次：4学分/64学时(理论) + 0.5学分/16学时(实验)，一个学期完成；第三层次：2学分/32学时(理论) + 0.5学分/16学时(实验)，一个学期完成。
2.2 教学内容改革
对于非电类学生而言，教学目标是使学生在掌握基本概念的基础上，能对相关知识进行应用，不需像电类专业那样要求学生掌握大量系统的理论知识和繁多复杂的公式推导，故在电工电子技术课程新教学内容中，不过多地讲授烦琐的理论与推导，重点介绍基本概念与基本原理，结合大量实例讲授概念与原理的应用。同时将先进的计算机仿真软件应用到电工电子实验教学中去，使之为教学服务，提高教学质量。实验教学内容，增加仿真案例分析，删除内容类似的重复性实验；增设仿真软件介绍、仿真设计练习、实物搭建等综合型实验环节，将Multisim引入实验教学中，开发不同层次的设计型和综合型实验，丰富实验教学内容。部分实验只要求学生进行仿真设计，还有一部分实验要求学生课前仿真设计，指导教师上课抽查。有些专业的学生，基于实际调查分析研究，将不再设置本门课程实验内容：如计算机学院学生前期开设的电路与模拟电子技术课内实验和数字逻辑课内实验，服装学院前期开设的电工电子技术实验等。
2.3 实验方法改革
引入软件实验，将软件实验与硬件实验相结合，利用多种手段提高教学效率、综合实践能力和认知。同时，在实验内容方面，改革单纯验证性的实验，增加综合性实验，以提高学生对本课程的兴趣。实验教学过程中，引入实物展示、作品展示、案例分析、对比分析等实验教学方法。对于特别复杂的环节，先播放一段视频给学生，然后再进行重点讲解，有很好的效果。实验报告突出数据测试、分析、思考、设计、研究过程，适当加入仿真和分析。
2.4 考核方式改革
改革电工电子系列课程的考核方式，由主要依赖期末卷面考试的传统考核方式，逐渐推进到兼顾随堂及平时测验、期中考试、针对综合项目及应用案例的课程研究报告、期末考试等多种考核方式并存且互为依托的综合考核方法。实验内容考核，普通班抽取一次实验进行考查，考查过程注重学生操作过程而不仅仅注重操作结果。卓越班不进行测验考查，但是增加综合实验仿真、设计。实验报告重点考查数据分析、思考、设计、讨论过程，不注重文字数量、形式结构等。对报告内容一致的学生，都给予零分处理；实验过程中，额外进行了设计性、探究性实验的学生，给予加分；给予其他学生适当指导的学生，给予加分；不操作过度依赖同桌的学生，给予适当减分；促进学生动手实践、团结互助学风的形成。
2.5 建立新型教学场地与购置新设备
建立了新型的教学实验场地，形成了数量较多、面积适宜的多功能教室，大量购置了一批低、中、高三档位组合式的测试测量设备。课程安排全部实现小班教学，实验设备全部更换数字化多功能的仪器仪表、专用强电大型模块、工业级PLC模块和专用电机。更新了实验教学课件、引入新设备的操作视频、录制了新的实验教学内容。
2.6 优化网络资源
建立学院级实验中心网站，将新设备的课件、教学视频、课程安排、实验内容等及时上传，丰富网络资源，设置学生答疑区，将实验室的整体构架和各个功能板块进行了分栏描述，设置课外科技活动专栏、创新实验室专栏，为全校电工电子类的学生提供了一个良好的互动平台。及时上报电工电子类的学科竞赛信息，促进有兴趣学生继续深挖探究电工电子的科学世界。
3、结语
本文对电工电子系列课程教学实践中存在的问题进行了剖析。为提高跨学科跨学院跨专业学生的综合实践能力、创新能力，从课程体系建设的基本内容与改革措施等方面进行了改革实践，有力地促进了电工电子系列课程的发展，提升了学生的实践能力和综合素养。