基于CDIO教育模式的高职高专《电路》课程教学策略初探

时间：2024-07-28

李惠英

(浙江水利水电专科学校，浙江杭州 310018)

0 引言

《电路》课程是高等学校电类专业的一门重要的核心专业基础课程，课程学得优劣直接影响到后续专业课程的学习，因此其地位和作用至关重要.《电路》课程的学习与学生在中学阶段打下的物理基础好坏关联较大，要用到大量中学物理的电学、磁学知识.但近两年高考实行“3+X”分类报考，报考高职高专

(高考第三类)的学生，不考理综科目，代之以信息技术/通用技术科目考试，导致这批学生在中学阶段为了应对高考，忽视物理课程的系统深入学习，物理基础相当薄弱，而高职高专学生大都来自这批报考的学生.据笔者对所在学校近两年的电类高职高专学生的调研，学生普遍反映《电路》课程难学、学不好跟其中学物理基础太差有关，而这是由高考改革的导向造成的.对高职高专电类学生而言，中学物理基础的薄弱无疑成了其学习入门课《电路》的硬伤，加之《电路》课程原本就理论性较深、实践性较强、内容多、范围广，对学生学习来讲具有一定的难度，因而搞好高职高专院校电类专业《电路》课程的教学面临更大的困难与挑战.

1 以学生为关注点实践CDIO高职高专《电路》教学

以学生为关注点就是要紧密围绕高职高专学生的基础现状和心理特点，教学活动以学生为中心展开，着眼提高学生的学习兴趣与主动性，为此任课教师要转变教学观念，由原来的主体、主导变为组织、服务的地位;学生地位由原来的客体、被动地位变为参与、自主学习的地位;方法与手段侧重点由原来的注重教师的教学方法与手段的改革创新，转变为更加注重学生的学习方法、学习途径、学习手段、检测手段的改革与创新;实践环节由原来以验证理论知识为重点，转变为全面提高学生的综合能力与素质;效果由原来注重教学效果，转变为注重学生的学习效果、收获;等等.

1.1 针对高职高专学生的基础现状的CDIO教学策略

高职高专与本科教育的培养目标不同，高职高专教育主要是培养岗位群一线的技能应用型人才，而非设计研究型人才，因此在教学过程中授课内容的深度与侧重点把握上，应力求体现“够用、适用、能用、会用”八字方针，重点要放在电路公式、定律、定理、分析方法等结论的应用上，而不用花大量的精力和时间来证明或推导，只需给出证明或推导思路即可，否则在教学课时被严重压缩的情况下，既浪费宝贵的课时，又容易使学生感到枯燥乏味，失去听课的兴趣.

1.1.2 针对当下高职高专生的学情实践CDIO课程教学

(1)结合授课内容需要，设计并实施课前通识项目弥补中学物理基础差的不足.

笔者教授第一批高考不考物理的高职高专学生时，没有充分考虑到学生的这个因素，顾自在教学中仍然直接点带应用相关的中学物理知识，结果自认为课程内容已讲的很清楚、很到位，进度也适中，可课间与学生交流时，学生却反馈进度快、听不懂.了解了原因才知道是因为他们高考不用考物理，中学忽视物理的学习致使物理基础很差.针对这种现状，对教学中要用到的相关中学物理知识，专门设计课前通识项目来予以精炼提高，为引入新的电路内容做好铺垫，这看似占用浪费了很多课堂时间，但其实不然，正所谓磨刀不误砍柴工，不顾及学生基础和消化吸收的教学注定是失败的.

(2)教学手段的选择上传统教学手段与现代教学手段相辅相成

现高校多流行多媒体教学，但笔者通过实践调研，对于电路等专业基础类课程，学生更偏爱黑板板书形式的传统教学，学生更能跟得上老师的思路，还可以适当做些课堂笔记，而多媒体教学信息量大，学生很少有思考反应的时间，感觉进度太快跟不上.所以笔者教学中更多的采用传统教学，只是把图片、例题、课堂练习题、电路图等通过多媒体来展示，以节省板书的时间，既照顾了学生的学习需求，又不致于影响教学进度.

(3)先实验后理论

高职高专学生对枯燥的理论学习普遍缺乏兴趣，但思维灵活，喜欢动手远远胜过动脑.因此可以打破先讲理论后实验验证的传统，让学生先动手做实验，再带着实验数据和结论回到课堂上来讲理论.这样做的好处是实验的真实性客观形象的把理论知识再现出来，学生会更容易理解和接受理论知识，不再感到理论知识是高深与浮空的，而是有基础和实际来源的，从而建立实践出真知的科学方法.

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1.1.3 做好毕业学生的回访与调研，及时调整优化课程体系

对学生的关注不应仅停留在在校生，还应做好已毕业学生的回访与调研，了解他们的岗位需求及对课程体系的建议，以便及时作出相应调整.比如经调研，很多电力和电气专业的毕业生有高级维修电工考证的需求，则应积极创设条件，在现有中级维修电工考证的基础上，开设出高级维修电工考证，并将其纳入在校生课程体系，实现与就业岗位的对接.

1.2 针对高职高专学生的心理特点的CDIO教学策略

1.2.1 针对学生的惰性心理，改革课程考核模式，向过程评价倾斜

当前高校的考试模式，使学生普遍存在“平时不念佛，临时抱佛脚”的现状，有的头脑灵光的学生就靠考前的一两周时间紧张的复习，也能及格甚至还能考个很好的成绩，而有些适应能力差的学生因为很久没有静下心来学习过，考前则陷入焦虑与不安中，越是想看书越看不进，这部分学生的期末试卷几乎和白卷无异.在笔者参与过的学生座谈会上，那些平时学习比较刻苦、认真的学生对有的学生仅仅靠考前短短复习就能有很好成绩的现象感到很不公.为此考试模式要向过程评价倾斜，学生的平时学习态度、课堂考勤、随堂提问检测、实践环节与同组学生的沟通协作能力等均应纳入考核，并加大其在课程总成绩评定中的权重，鞭策学生时时克服惰性心理，注重平时学习的积累，养成一个良好的学习习惯.

1.2.2 针对学生的好奇心理，艺术性课堂教学，提升学习的兴趣和主动性

首先要多类比且类比要形象.比如在电路中，正弦量为什么要用相量表示以及正弦量与相量的关系，对学生来说一直是个难点.为此可提出这样一个问题:在电影或电视剧中某些特殊动作或情节在演员无法胜任时，导演会用替身演员来替代，电路中也有一个替身，大家知道是什么吗?这个设计就是以新奇的类比来吸引学生，激发学生的好奇心，在提高学生学习积极性的同时，也弄清楚了正弦量为什么用相量表示，正弦量与相量之间的关系类似于演员与替身演员的关系而不是相等的关系［1］.

其次语言要生动幽默.《电路》课程理论性强，学生容易感到枯燥乏味，因此任课教师讲课过程中要注重语言风格，多点幽默，讲些与课有关的题外话，运用幽默的语言与学生交流互动.幽默要含蓄而充满机智，绝不是讲笑话取悦学生那么简单，需要巧思安排布下诱因，让学生随着你主导的思路，自发性的领悟，而发出会心的一笑.比如在讲耦合线圈时，可以讲讲藕断丝连这个成语，把线圈比喻成藕，把线圈通电产生的磁力线比喻成藕丝，这样学生就能更深刻的体会到为什么把互感线圈称为耦合线圈了.再比如讲三相电路的三相三线制和三相四线制时，可以回忆一下小学时代课桌上的男女三八线，因为三相三线制没有中线，所以各相的电压和电流会相互影响，而三相四线制有“三八线”，所以各相的电压和电流就不会相互入侵了［2］.

再者例证要精心包装设计.产品讲究用精美的包装来吸引眼球，电路教学也是这样，知识点运用的例证经简单包装后能吸引学生的注意力，提升学生的兴趣和主动性.比如基尔霍夫定律的应用，题干“试用基尔霍夫定律验证图表所示电路是否正确?”可稍加包装设计成:假定你是一项工程的主管工程师，下级工程师的报告，接线图和数据见图1，能通过检查吗?为什么?

图1 基尔霍夫定律应用示例

再比如三相电路的计算，题干“对称三相电源的中性点不接地，相电压有效值为U，试求图2电路电流I”，可设计成:煤矿井下，每条线对大地的电阻为R，电容为C，今有电阻值为r的人不慎触及A线，试求通过人身的电流有效值I.

图2 三相电路计算示例

这样的题目设计，虽然只是对题干做了与工程实际联系的简单包装，但比传统教材上平铺直叙给出的纯电路习题，在吸引学生、调动学生的学习兴趣方面效果要好很多.

1.2.3 针对学生对就业的迷茫与悲观心理，培养学生自信的良好素质

当下大学生就业形势严峻，特别是高职高专生，对就业的悲观预期与迷茫，容易使学生在校没有奋斗目标，进而对学习丧失信心，缺乏学习的主观能动性.为了鼓舞学生信心，教学中可择机穿插该专业毕业生的就业信息，特别是成功毕业生的范例，诣在让学生建立“高职高专学生只要努力也可有所作为”的自信，从而激励学生自信学习.

2 以专业为切入点实践CDIO高职高专《电路》教学

以专业为切入点就是教学应体现并服从专业对课程的需求，为专业服务.电类不同的专业对《电路》课程各部分内容的要求也不尽相同，因此教师要准确把握各专业的培养目标、课程设置以及岗位群种，不断学习理解掌握CDIO理念、实践CDIO教学方法，这样才能做到在教学中对内容的侧重、工程案例的运用、实践内容的选择等有的放矢.

2.1 教学内容(技术知识与推理)的侧重对不同专业的后续课程要具关联性与衔接性

电类专业对《电路》课程内容的要求有共性，也有差异，其差异主要由专业后续课程的设置决定，为此教学内容的侧重要充分考虑与专业后续课程的关联与衔接，要学生知道这部分内容哪里要用，怎么用，而不能将课程与专业其它课程完全孤立割裂开来.如强电专业如发电厂及电力系统、电气技术、供用电技术等专业，较之弱电专业如电子信息工程、电子测量与仪器专业，应特别强化对“三相交流电路”和“磁路与铁心线圈”内容的要求，为后续课程《电机学》等打基础;电子信息工程专业较之其它专业，需特别加强“耦合与谐振”与“线性电路过渡过程的复频域分析”内容要求，为后续课《高频电子电路》与《信号与系统》打基础;电气技术与电子测量与仪器专业也要加强对“线性电路过渡过程的复频域分析”内容的要求，为后续课程《自动控制原理》打基础;弱电专业的共性则是需要弱化降低对“三相交流电路”内容的要求，等等不一而足.

2.2 工程案例的应用(知识拓展)对不同专业要具针对性与适用性

不同专业的学生就业岗位群不一样，作为接受课程学习的学生，总想了解课程的某个知识点在自己专业领域的工程应用情况，比如笔者有一次在给电子测量与仪器专业学生讲授谐振在工程实际中的应用时，讲了谐振对信号的选择性在无线电信号接收中的应用和谐振能产生高电压或强电流的特性在电力设备绝缘测试中的应用，当时课堂上有个学生就提出“老师那谐振在我们这个专业有什么应用呢?”幸亏笔者有电气测量知识的积累，才没有被学生当场问住卡壳，及时做出了利用谐振时电路中电容和电感元件参数决定谐振频率的特性，可设计实验方法来测定电容和电感的元件参数的回答.这一经历启示教师面对不同专业的学生进行教学时，工程案例介绍要有针对性和适用性，同时要随时关注课程在国内外发展的最新动态，及时了解课程相关的新知识、新技术、新应用，以满足并适应学生的专业心理需求，这样才能抓住学生的兴趣所在，否则学生会觉得与己无关，以工程案例为载体的教学目的就会大打折扣.

2.3 实践内容(CDIO各级项目)的选择与实施对不同专业要具典型性与创新性

《电路》课程同时也是一门实践性较强的课程，通过其实践环节的教学，能加深学生对电路理论知识的理解，更重要的是能达到培养学生动手实践能力、知识应用能力与电气基本操作能力的目的.

实践内容的选择应力求与专业切合，特别在实践学时有限的条件下，应选择专业典型工作任务作为课程的实践内容.比如日光灯线路与功率因数的提高、三相电路交流电压和电流的测量、互感线圈同名端的测定等，对发电厂与电力系统专业来说就非常具有其专业典型性;再如交流参数的测定、互感线圈互感系数与耦合系数的测定，对电子测量与仪器专业来说具有其专业典型性，而RLC串联与并联谐振电路，则对电子信息工程专业来说具有典型性，等等.

实践内容的实施手段应创新，打破传统的几十名学生在老师的指导下，按照《实验指导书》给出的步骤接线、设定参数，然后得到实验结果，以致所有学生撰写的实验报告都千篇一律.笔者在多年教学实践中发现，学生初接触实验时的感受是新奇与紧张，对自己能动手用若干导线独立接出电路都有小小的成就感，这从批阅学生实践报告的心得体会中可看出来，但到后来一部分学生实验课的兴趣就变淡乃至消失了，以致要老师动用点名的强制性手段才能保证实验参与率.究其原因每个实验《实验指导书》上已经给出了详细的实验步骤，结果毫无悬念，学生只是在实验室按照实验指导书机械地重复出某个实验电路，没有任何自己的思考与创造性，久之学生便失去了兴趣.实践内容实施的手段创新就是要学生始终保持浓厚的兴趣之心，让学生真正的完全参与进来，鼓励学生实验方法创新，从而全面提高学生的综合能力与素质.具体实施可由任课教师给出实践任务，然后让学生自由组队讨论、构思、设计、选择实验方案并实施.俗话说万事开头难，这种模式的教学，教师应做好引导示范，也就是教会学生创新的理念，为此教师应就某一个任务展开以抛砖引玉.举个非常简单的例子，比如教师先提出“如何测量一个失去标识的普通碳膜电阻的数值?”，然后让学生讨论，再请学生回答，最后教师对学生的答案进行归纳总结，进而提出学生没有想到的方法.归纳学生通常能想到的方法有:(1)用欧姆表(或万用表欧姆档)直接测;(2)用伏安法间接测.对于第2种方法，教师可适时向学生提出“假如手头只有一只电压表而没有电流表怎么办?还能测吗?”的问题，然后给出用一只电压表实现测量电阻的方法:先用电压表测出图3(a)中待测电阻两端电压，记为U1;再将待测电阻与一已知电阻串联后接到相同的电源上(图3(b))，测出此时待测电阻两端电压，记为U2;最后根据Rx=，即可计算得出被测电阻的阻值.

图3 电压表测电阻