《电工与电子技术》课程教学研探

2023-02-04

《电工与电子技术》课程作为工科类非电专业的专业基础课, 该门课程综合了电路基础、模拟电子电路、数字电子电路以及电磁理论及其应用知识。在构建大学生知识结构和工程分析方法上具有重要的作用和课程地位, 是工科类非电专业必修课程。其课程涵盖知识面广, 量大, 知识点多, 各知识点即相互联系, 又相对独立, 要求学生对知识点的掌握和知识的迁移能力相对较高。在长期的教学实践活动中, 反映出教和学两方面都存较大的难度, 一方面教师感觉目前本课程学时数紧, 教学内容多, 课程难教, 教学效果不好;另一方面学生感觉本课程难学, 各知识点不易理解和掌握, 易于出现厌学情绪, 学生的学习兴趣易于受到损害。正确处理好教与学两方面的问题, 是本课程教学活动的中心任务。

1《电工与电子技术》课程在合理构建大学生知识结构中的课程地位和作用

高等教育作为专业教育, 在其课程体系中, 公共基础课程和专业基础课程占有较大比例和重要课程地位, 是学生构建系统知识和培养综合能力的重要一环, 特别是基础知识, 是构建学生合理知识结构的基石。而创新型人才素质的培养需要结构性的基础知识, 更应注重元认知知识的引导, 从而形成良好的方法论, 体现教学内容的学术性和探究性。各门各类学科只有相互渗透, 相互补充, 知识和能力的发展才能相互补充, 相互完善。因此创新型人才培养和大学生合理知识构建应提倡多学科知识与专业知识学习的互补。特别是基础知识突出方法论和元学习知识, 把今典的理论和分析方法引入到专业里和其他领域, 以开阔学生视野, 拓宽研究思路, 提高的研究能力。虽然各专业对本课程要求和内容不尽相同, 本课程与专业的联系紧密程度也不尽一致, 但本课程的基础理论和分析方法对学生综合能力和创新性思维的培养具有指导作用。

《电工与电子技术》是研究电工技术和电子技术的理论和应用技术, 是为后续专业课程打下基础, 为今后学生从事有关电类的工作打下基础, 以及自学、深造、拓宽和创新打下基础。

2 教学思路

以教学大纲为准绳, 以培养具有显著工程实践能力的创新型、应用型人才为目标, 知识内容以学生够用和实用为原则, 结合本课程特点, 要求学生对本课程理论知识能够基本掌握和基本技能得到训练, 能够对一些常见的电、磁现象作出解释和对简单电路的分析处理, 着力解决好学生三个能力的培养-知识能力、实践能力和创新思维能力。知识能力的培养应使学生掌握和正确理解教学大纲要求的基本概念、基础定律和定理、电路分析的方法和工作原理, 以培养、提高学生分析问题和解决问题综合能力为基础, 突出知识的应用和学生实践能力的培养。实践能力培养以常用仪器、仪表的使用方法 (交、直流电压电流表, 万用表, 功率表, 绝缘电阻测试仪, 示波器和信号发生器等) , 电路元器件的特性的认识, 常用电子元器件 (二极管、三极管、可控硅等元件) 识别和判断方法, 交、直流电路和电压放大常电路的连接与调测, 常用门电路及典型数字集成电路逻辑功能测试, 综合性、设计性实验的实现, 让学生的建立起系统观念和工程观念。创新思维能力的培养应始终贯穿于课堂教学和实践教学环节中, 注重学生条理性思维能力、综合性思维能力和创造性思维能力的提高, 引导学生对所学知识进行阶段性梳理, 通过类比、归纳和总结等方法, 将前后知识有机的联系起来, 形成系统的知识和方法论, 提高分析问题和解决问题的综合能力。鼓励学生提出问题, 发现问题, 并去思考问题和解决问题。在课程教学中, 还应结合各专业特点进行针对性教学, 如安全专业, 应增加电气安全知识的讲解。又如机械类专业, 机电一体化是发展趋势, 将电动机、直流稳压电源、放大电路和数字电路章节作重点讲解, 使所讲授知识内容贴近专业, 做到有的放矢, 学以致用。

3 教学方法和教学手段

3.1 学生学习情绪和兴趣的培养、调动和激励

教学的对象是学生, 教学的目的是将知识传授于学生, 并通过学生个体接收、理解和内化, 实现知识的传播和重建。“兴趣是最好的老师”这句话告诉我们学生个体的知识接收与学习, 其直接诱因是“兴趣”, 而学生是教学的主体, 学生的学习动力是完成教学任务的关键。任课教师如何激励、调动和保持学生对本课程的学习情绪和学习兴趣, 是完成教学过程的第一要务。

首先, 发挥好本课程首节课的作用。学生对本门课程的兴趣和偏好, 往往反映在对老师的第一印象上。朴实得体的着装, 良好的精神风貌, 即体现教师的职业素养, 又给学生留下第一感性印象;教学内容组织精炼、有序, 逻辑性强和语言流畅的讲解, 并用始终关注学生的目光, 让学生感受到老师的丰富的学识和被关注的心理需求。在本课程的引入上, 可以通过多媒体教学手段, 绘“声”绘“色”介绍《电工与电子技术》发展沿革和在当今前沿学科领域的应用和发展, 突出课程的基础性、研究性和发展性, 以激发学生对本课程知识的学习欲望和学习兴趣。

其次, 应把握好知识难点、章节转换和课后习题教学环节, 调动和保持学生的学习动力。这三个环节最容易滋生“厌学”情绪, 《电工与电子技术》课程知识点多, 知识内容较抽象, 学生在学习时不易理解和掌握。一两个知识点不懂, 学生的学习情绪和学习兴趣还能维持, 当多个知识点都不懂时, 特别是知识难点, 学生的学习情绪和学习兴趣就难以维持和延续, 出现对本门课的“厌学”情绪;受总学时的限制, 本课程各章节内容转换较快, 随着知识难度加大, 学生容易出现“畏难”情绪, 导致学习兴趣和学习主动性的下降;课后习题是教学的重要环节, 是检验学生学习目标是否达到的手段, 帮助学生掌握所学知识, 培养和提高学生分析问题, 解决问题的综合能力, 尤其是《电工与电子技术》类的基础课程, 综合题、难度题需要学生将所学知识和分析方法联系起来, 实现知识和思维的迁移才能完成。当学生面对多道习题速手无策时, 就容易产生“畏惧”心理和“放弃”念头, 学习的积极性会受到挫伤, 学习的主动性会下降。总之, 学生的这种“厌学”情绪是妨碍本课程教学目标达成的主要原因。因此, 教师应做到有的放矢, 心中有数, 精心组织、合理编排每堂课的教学内容, 有针对性地重点讲解难点知识;注重各章节知识内容的引入, 讲清各章节知识内容之间的联系和区别;课后习题布置数量要适度, 难度要适中, 即要达到学生巩固知识的目的, 又要起到培养和提高学生综合能力的作用, 及时评讲习题中的问题, 特别是综合题、难题。

3.2 采用多样化教学手段, 丰富教学内容和形式

选用何种教学手段应从教学效果和讲授内容两个方面考虑。教学内容和形式的单一, 包括教学手段的单一, 都会造成学生在一个课堂教学单位时间内精力不集中, 产生视觉疲劳现象, 容易导致学生学习的能动性下降。长此积累, 必将造成学生学习情绪下降和学习兴趣的消失, 达不到教学的目的和效果。在教学中应提倡多种教学手段的结合与互补, 达到较好的教学效果。例如在讲PN结的形成和单向导电性时, 选用多媒体动画手段, 可以形象、生动、直观的反映载流子的运动, 通过外电场作用, 比较外电场与内电场方向导出PN结的单向导电性。又例如在讲晶体管中电流分配与放大作用时, 利用多媒体动画反映载流子的运动方向和数量, 从而导出晶体管的电流放大作用。生动、形象的多媒体动画加以教师的讲解可以起到引导、帮助和强化学生对本知识点的接收和理解。实物教具教学直观性最有利于体现和培养学生的观察能力, 并将所学知识与实际相联系起来。例如在讲三相异步电动机的构造时, 利用实物教具和多媒体动画相结合的形式, 更有利于学生的观察和理解。黑板板书传统的教学模式优势在于学生的思维活动紧跟教师思想, 在作推导型的求证教学中, 最易被学生理解和掌握, 学生的课堂思想活动最易被教师掌握, 在本课程的公式推导和例题讲解中应提倡多媒体加黑板板书相结合的手段, 以利于学生的理解和掌握。

采用多媒体教学手段, 其优势明显, 但也存在弊端, 如画面的凌乱和无序最易缺乏亲切感, 不是所有的画面学生都喜欢, 都能引起学生的注意力。反而由于计算机的普及应用, 学生更易进入视觉疲劳和拒绝感。总之, 单一的教学模式和教学手段, 都是不可取, 多样化的教学模式和手段的有机结合是提高学生学习能动性和高效完成教学任务的有效途径。

3.3 课堂教学中应注意的几个问题

(1) 教学内容精心准备, 教学环节的合理编排, 做到对本堂课教学内容重、难点的分析把握, 做到对教学效果的预期心中有数。一个有效的教学学时知识点应控制在4-5个。另外多媒体画面要条理清晰, 简洁大方, 逻辑有序, 知识内容讲解循序渐进, 即要把握好课前的导入, 也要重、难点突出, 更要关注学生的学生情绪和学时状态, 及时调整教学思路。

(2) 全面、准确讲授所涉及的知识点, 特别是概念性强, 逻辑性强的知识点, 必须讲清楚、讲透彻, 在教法上可多选用范例教学, 并通过较多的实例来让同学们加以理解和掌握, 否者, 学生很难建立系统的概念。例如电路中“等效”的概念, 概念本身不复杂, 但学生在应用时往往容易混淆和模糊, 如引用李瀚荪[1]教授所著的“等效”范例一例来加以讲解, 就可以达到事半功倍效果。又例如数字电路中“二值”逻辑概念, 逻辑0、1状态与数码0、1不能混为一谈, 数码0、1是二进制里数字概念, 而逻辑0、1状态是反映事物的两种对立状态。但在二进制中位上的0、1就是两种对立的状态, 因此二进制位上的0、1就可以对应该位的逻辑0、1状态。

(3) 关于互动式教学模式不能简单地理解为师生间的一问一答的形式, 应根据所讲授的内容和学生的知识能力范围, 并要体现教师的主导性和学生的主体性, 以启发式为主, 引导学生思维与教师的思维合拍, 达到教与学的互动。以有利于激发学生学习的积极性, 调动学生的主观能动性, 促使学生在学习过程中, 不断地开动脑肋, 提出问题, 思考问题、解决问题。

(4) 课堂例题选用应以基础、基本应用和综合应用三个层次类型的题, 由浅入深, 以利于学生对所学知识的理解、掌握和分析能力的提高。

3.4 创新思维能力的培养

创新思维能力的培养应结合本课程知识点多、难点多的特点, 重点解决好学生条理性思维能力、综合性思维能力和创造性思维能力的提高。可以利用课堂小结、章节总结和电路分析方法的比较等, 引导和帮助学生对所学知识的进行梳理, 将前后知识有机的联系起来, 使学生将所学知识内化和迁移, 形成条理性的、系统性的知识, 以提高分析问题和解决问题的综合能力。例如在讲解例题中有意识选用一题多解和综合型例题, 使学生的综合思维能力和应用能力得以锻炼。又例如, 鼓励学生一题另解, 和数字电路实验中同逻辑功能采用不同电路实现, 都能锻炼学生的创新性思维能力。总之, 这种能力的培养关键在于教师的这种意识, 并去影响学生。

3.5 实践能力的培养

实践环节是《电工与电子技术》课程的一个重要环节, 是学生大学学习阶段理论与实际相结合的重要途径, 是学生动手能力、知识应用能力以及创新能力得以锻炼的重要场所。实践环节分为实验和综合实训两大部分, 实验部分又分为验证性、综合性和设计性实验。验证性实验强调用实验结果来验证理论知识的正确性, 以加深对理论知识的理解;综合性实验强调对学生综合能力的体现, 即分析和解决问题的能力。设计性实验强调对学生创新性能力的培养, 这种培养需要学生有较宽、较厚的学科知识。对这三类性质的实验, 在层次安排上应先基础后综合再创新的顺序, 才能达到较好的效果。实训部分要求学生对本课程所涉及的知识和内容进行全面、完整和系统的训练, 注重对学生的实际动手能力、系统调试能力和故障分析、判断处理能力的锻炼和培养。