电工学课程教学改革的研究与实践

成开友

（江苏盐城工学院 电气工程学院，江苏 盐城 224051）

0 引言

随着科学技术的发展，要求各行各业的技术人员掌握越来越多的电工电子知识和技能。高等学校非电专业理工科学生获取电工电子知识主要通过电工学课程教学（包括实验）来完成的。电工电子技术不断发展，新技术层出不穷，电工学课程的教学内容也不断扩充，非电类电工学教学学时在相应减少（我校从1995年的144学时，逐年减少到目前的56或72学时），面对学时减少和内容膨胀，必须改革教学模式与手段。电工学是一门实践性很强的学科，许多知识必须通过实验手段才能正确建立，因此，实验教学环节在电工学教学中至关重要，教学改革中必须特别注重实验教学环节的改革。电工学教学面向众多专业，2000年前我校参加学习的本科生每年只有500多人，扩招以后，增加到1400多人，对电工学教学进行改革，受益学生面非常广。多年来我校电工学课程在重点课程建设的总体框架下，从课程体系、教学内容、教学手段、实验教学环节、网络教学环境建设等方面全面实施教学改革，教学改革得到学校多个教学研究项目的支持。

1 电工学模块化课程体系建设

非电类电工学课程所涵盖的专业很多，各专业对课程的要求存在差异，这对课程的教学带来困难。为了解决这些问题，我们首先与开课院系沟通，研究专业培养目标对本课程的需求，将教学内容的调整纳入到整个课程体系的改革中，根据对国内外有关教育及科技发展的研究，确定了电工学课程模块化的体系结构。按照学科内容属性将电工学课程分为5个基本知识模块（电路基础、电机及电气控制、模拟电子技术、数字电子技术、电工新技术），针对专业培养需要，构造电工学课程模块化教学内容，按知识模块统一教学要求和教学内容，统一考核。在课程模块化设置的基础上，2003年制定了电工学系列课程的教学大纲；在执行大纲的过程中，不断收集学生、院系的反馈意见，2005、2008年两次集中完善修订了教学大纲，实验大纲和考试大纲。

2 将EDA技术引入电工学教学中

电工学是一门专业基础课，它有基础课的理论要求，也有专业课的技能要求。课程有些内容比较抽象难以理解，教师用语言不易描述，某些规律学习者难以捕捉，同时有许多电工学的概念需要通过实验验证来加以阐述，例如，在讲解电路的过渡过程时，虽然在理论上说明了过渡过程的产生和电路暂态响应，但是，实际电路中响应是否和理论分析符合，需要通过实验来加以验证。我们利用EDA技术，选择形象直观的Electronics Workbench和Pspice软件，将EDA方法引入电工学教学中。理论教学中，课堂讲解内容涉及需要实验演示电路时，调用事先建立EDA电路文件进行现场演示，提高讲课效率。实验教学中引入EDA技术解决了两个方面的问题。一是对实验信号存在时间过短，用常规仪器往往很难观察得到，借助EDA技术，可以方便观察。二是在电工学实验中，往往需要对实验电路进行不断的调整，甚至要改变电路形式才能达到设计指标要求，如果每次调整都要重新制作电路，不仅设备条件不允许，而且对实验器材的消耗也必将大量增加。将EDA技术引入实验教学，根据教学内容的需要，将实验任务布置给学生，让学生先进行理论设计，然后按照设计要求进行计算机仿真设计，完成仿真设计后，按照仿真电路装配实际电路进行调试。

自2003年EDA技术引入电工学教学中后，明显改善了教学质量。在理论教学中，计算机仿真的应用使理论分析得以验证；在实验教学中，学生通过仿真实验，学习了电子设计自动化的方法，为其今后设计电路奠定了良好的基础，对培养学生综合素质起到了积极的促进作用。

3 电工学开放式实验教学改革

实验教学是理论教学的补充和延续，与理论教学相辅相成，传统实验教学大多结合理论课程开设实验，实验室只是在教学计划规定的实验时间段内才开放。实验方式大多由老师先讲，学生按照老师的要求或者按照实验指导书上的实验步骤，按部就班，完成实验操作，对实验的设计思路、方案的拟定很少考虑，学生只是被动的接受教育，而开放式实验教学是一种现代化教学方式，实验室在时间和空间上双重开放。将实验时间交给学生，让他们自行安排，变实验由“叫我做”为“我要做”，学生成为教学中的主人。

在时间的安排上由原来的‘刚性’变为‘柔性’。传统实验课一般由教师统一以班级为单位、实验时间规定为两小时。一到下课时间，不管实验完成与否，学生都得离开实验室，而下次上课老师又布置新的实验内容。这样对于一些动手能力不强、基础较差的学生，两小时下来糊里糊涂，有的只知其然，而不知其所以然，有的根本来不及做，更不能对实验结果进行正确分析和讨论。这样恶性循环，导致有的同学灰心丧气，对实验失去信心，极不利于调动学生的积极性和对实验的兴趣，难以启迪学生的创新思维和激发其研究探索的精神。实行开放式教学后，实验次数、实验时间、实验内容都具有弹性。刚开始对仪器不熟悉，基本的实验技能还不过硬，难度较大，可以多花些时间，反复实验、验证。在实验的安排上，学生可以通过预约选课，自行选择实验时间，增加了单位时间内设备的利用率，也使得高校扩大招生规模后所产生的教学资源与学生数额之间的矛盾得到缓解。开放实验给予学生更自由的空间和更多的自主性。

实验过程由“被动验证”向主动“设计研究”型转变。充分利用校园网和多媒体技术等现代教育手段，改变传统的由老师讲授指导为主的教学模式。实施开放式教学后，学生必须自行设计实验电路、拟订实验方案步骤，自行准备实验器材，独立完成实验操作。这样学生在实验前就必须预习、查阅相关资料，精心准备，实验做起来也就心中有数，使学生养成良好的学习习惯。为了方便学生预习，我们把教学要求、实验内容、仪器仪表的使用方法、特殊故障处理等等教学材料编制成网络教学软件，挂在网上，便于学生随时查阅。教师不再像从前那样“抱着学生走”，学生在实验中的角色和地位由“被动”变为“主动”。他们不仅是实验的主体，更是实验过程的主导者；教师只起指导作用及提供技术服务。

实验室中每张实验台都配备了一台用于电路仿真设计的计算机，学生在实验过程中可以及时根据实验测试情况调整电路参数，把EDA和实际电路调试有机结合起来，既克服了纯仿真的非真实性缺陷，又能利用计算机辅助设计指导实际电路调试，加快实验进程。

开放实验教学模式迫使学生开动脑筋，运用所学知识分析问题和解决问题，增强了学生理论联系实际、独立工作能力，有利于学生开阔眼界，活跃思维，锻炼提高实践技能。学生扔掉了拐杖，学会自己走路，充分发挥了现代教育技术的优势。

实践证明，开放式实验教学丰富了教与学的内涵，成为理论联系实际的重要教学环节，激发了学生发明创造和技术革新的积极性，培养了学生的动手能力，提高了学生的创新思维能力和科研能力，促进了学生综合素质的发展。

4 电工学教学手段改革

电工学是非电专业学生真正“进入”工科领域的第一门课程，是联系公共基础课程与专业课程的一个重要桥梁，课程中一些比较抽象难以理解，教师用传统的教学手段很难讲解清楚内容，在教学中，我们采用多媒体的强大功能，使得抽象的或难以进行教学操作的内容能形象直观生动地展现，实现教学由难化易，由繁化简，激发学生学习兴趣。

将EDA技术穿插在理论课教学过程中，利用计算机仿真技术，把电工学的理论概念通过计算机仿真实验加以验证是我们理论教学手段改革比较成功的尝试，在教学过程中得到学生的一致赞许。

考试改革应与教学内容、教学方法改革相适应。目前，电工学理论考核实现了真正意义的教考分离，根据电工学课程不同模块建立相应的试卷库存放在教务处，考试时由教务处随意抽取，考试结束后试卷实行流水批阅。实验考核引入多媒体技术，利用计算机仿真功能出一些设计型考题，考查学生对本学科知识的综合掌握能力，避免了死记硬背，全班雷同的弊端。这样，既调动了教师的教学积极性，又激发了学生学习的主观能动性，取得了较好的教学效果。

5 电工学网络化建设

随着互联网的普及，为开展全天候教学提供了平台，基于网络环境，研制网络教学资源，探索和研究网络教学模式，进行电工学网络课程的建设，是未来教学改革的主要方向之一。2003年起，我们对电工学课程的资源、课件、实践环节等方面开展了全面的“网络化”建设，力求能满足“网络”教育的需求，促进精品课程建设。具体内容包括：① 根据课程的教学要求，深入研究 “网络”教学的性质、特点和方法，自主开发了优秀的多媒体网络教学课件。② 开发了基于网络环境的实验教学软件，很好地满足了建立开放式实验模式、加强动手能力和创新能力培养的需求。③多方收集并积极制作了相关网络教学资源，初步建立起电工学课程资源库。

［1］张亚军等.电工电子实验教学改革的探索与实践［G］.实验室会议论文集.成都：电子科技大学出版社，2006

［2］孙连荣.高校实验教学模式的研究与探索［J］.实验研究与探索，2003，3：4－6