王志秀， 張吉月， 藍 波

（北京石油化工學院信息工程學院，北京 102617）

電類專業(yè)電學基礎(chǔ)技術(shù)課程改革與實踐

王志秀， 張吉月， 藍 波

（北京石油化工學院信息工程學院，北京 102617）

為了適應“卓越計劃”對電學基礎(chǔ)技術(shù)課程的要求，電學基礎(chǔ)系列課程在理論教學、實驗教學和實踐環(huán)節(jié)都進行了一系列改革。從專業(yè)需要和社會需求出發(fā)，加大工程實踐力度，提出“把培養(yǎng)工程師的任務交給工程師”的教學理念，通過進行課程整合，在專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程中加入系統(tǒng)性的工程實踐環(huán)節(jié)，聘請有工程實踐經(jīng)驗的工程師授課，加強教師的工程實踐培訓，提高教師的工程實踐能力，強化培養(yǎng)學生的電子系統(tǒng)綜合設計能力，達到電學基礎(chǔ)技術(shù)課程的培養(yǎng)目標。自動化專業(yè)的改革經(jīng)驗也逐步應用到其他電類專業(yè)。

教學理念;卓越工程師培養(yǎng);電學基礎(chǔ)技術(shù)課程改革;專業(yè)需求;社會需求

0 引言

我院自動化專業(yè)作為學校實施“卓越工程師計劃”的首批試點專業(yè)，從卓越工程師培養(yǎng)計劃的培養(yǎng)目標出發(fā)，在基礎(chǔ)課程和專業(yè)課中都進行了大量的改革，取得了較好的教學效果。這些成果都逐步的應用到我校電類專業(yè)中。自動化專業(yè)對電學基礎(chǔ)系列課程的要求是“要培養(yǎng)學生的電子系統(tǒng)綜合設計能力”［1］，在電學基礎(chǔ)系列課程的改革中，電工基礎(chǔ)教研室教師從專業(yè)需要和社會需求出發(fā)，重新整合課程，采用模塊化教學模式，結(jié)合CDIO教育理念［2］，提出“把培養(yǎng)工程師的任務交給工程師”的理念，遵循在工程實踐中培養(yǎng)工程實踐能力［3］，在重要的實踐課程中聘任工程師作為任課教師以提高學生的工程實踐能力，重新編制教學大綱，改革課程教學內(nèi)容、教學手段以及課程的考核評價等。經(jīng)過幾年的實踐，充分證明了電學基礎(chǔ)系列課程的這種教學改革緊密結(jié)合了現(xiàn)代大學的教育理念，適應現(xiàn)代大學生的培養(yǎng)目標，取得了較好的教學效果。這些成果逐步廣泛應用到我校的電類專業(yè)。

1 電學基礎(chǔ)技術(shù)課程定位和改革思路

傳統(tǒng)的電學基礎(chǔ)課程主要包括電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電子技術(shù)實驗(單獨設課)、電子課程設計和電工電子實習，以及EDA技術(shù)應用等相關(guān)課程，這些課程在教學過程中，各自相對獨立。在制定適應“卓越計劃”的培養(yǎng)計劃中，自動化專業(yè)對于電學基礎(chǔ)系列課程的要求是通過學習讓學生具備電子系統(tǒng)綜合設計能力，傳統(tǒng)的課程和教學方式能滿足讓學生掌握簡單的電子電路的能力［4］，但是，知識相對比較孤立，學生對于電子系統(tǒng)的認識不足，設置的這些課程在教學過程中體現(xiàn)出系統(tǒng)性差。課程整合勢在必行。通過改革課程內(nèi)容和教學模式，以適應培養(yǎng)的現(xiàn)代大學生獲得電子系統(tǒng)設計能力的素質(zhì)。

從我國目前大學來看，有很大部分高校教師都是從學校到學校，缺乏工程實踐經(jīng)驗［5］。由于教師自身的局限性，大學中對于大學生的培養(yǎng)更偏重于知識能力素質(zhì)培養(yǎng)，雖然有配套的實驗和課程設計等實踐環(huán)節(jié)，但系統(tǒng)性差，知識的更新速度緩慢、知識的實踐性明顯不足。這種現(xiàn)實直接制約了大學里培養(yǎng)合格工程師的目標。而電子產(chǎn)品、電子技術(shù)是飛速發(fā)展的，沒有滿足要求的教師怎么能培養(yǎng)卓越的人才?因此，提出了“把培養(yǎng)工程師的任務還給工程師”的教學理念，在校內(nèi)沒有合適人選的情況下，首先聘任從事相關(guān)專業(yè)工作的工程師擔任相關(guān)課程的教學，做到以社會需求為導向，以實際工程為背景，以工程技術(shù)為主線，強化學生的工程意識和實踐能力，使其掌握電子系統(tǒng)分析與設計、開發(fā)與應用、運行與維護、管理與決策等基本理論和知識［6］。在電子系統(tǒng)綜合設計方面受到專門知識和技術(shù)的基本訓練。

2 改革實施方案、實踐效果和問題分析

2.1 電學基礎(chǔ)技術(shù)系列課程改革方案

以專業(yè)需要的工程為背景，以電子系統(tǒng)綜合設計能力培養(yǎng)為目的，為了更加突出厚基礎(chǔ)、寬專業(yè)的作用，重新整合了電學基礎(chǔ)系列課程。課程整合前和整合后的結(jié)構(gòu)如圖1［7］、圖2所示。

電學基礎(chǔ)技術(shù)課程整合前遵循的是階梯式教學模式，循序漸進培養(yǎng)學生的理論知識、實踐能力和創(chuàng)新能力，在實際教學中取得了一定的成果［8］。但是在“CDIO”模式和卓越工程師培養(yǎng)模式提出后，階梯式教學模式逐漸顯現(xiàn)出不足之處，特別是實踐環(huán)節(jié)，各課程之間相對獨立，缺乏系統(tǒng)性，學生完成課程以后對知識的理解處于一種“一盤散沙”的狀態(tài)，雖然各個課程都以EDA技術(shù)應用課程相關(guān)，但是EDA技術(shù)與應用課程的作用僅是這幾門課程的工具。

圖1 電學基礎(chǔ)技術(shù)課程整合前

圖2 電學基礎(chǔ)技術(shù)課程整合后

為了更好地培養(yǎng)學生的電子系統(tǒng)綜合設計能力，讓學生學習這些課程以后，對課程有系統(tǒng)性的認識和實踐能力，以系統(tǒng)綜合設計能力為核心，模擬電子技術(shù)課程、數(shù)字電子技術(shù)課程和電路分析課程緊緊圍繞這個核心，以項目設計為主線，設置課程，把理論和實踐緊密相關(guān)。

2.1.1 理論教學改革

在理論課程方面，為了培養(yǎng)學生扎實的理論基礎(chǔ)，必須要講授相關(guān)的理論知識，如果只是培養(yǎng)學生的實踐能力而忽略其理論素質(zhì)的培養(yǎng)，學生將會變成一個只知其然不知其所以然的操作工，使實踐變成“無源之水，無本之木”，必然不能滿足培養(yǎng)卓越工程師的要求，因此，理論教學不但不可以弱化，而且還要加強。但是理論教學又不能局限于對于原理的講解和解決理論問題，這樣學生又會局限于書本，不能理論聯(lián)系實際?？v觀現(xiàn)代教育，從小學到中學再到大學，各個階段的教學都遵循著理論聯(lián)系實際的原則，不斷向前推進。在大學階段，必須更加強化學生理論聯(lián)系實際的能力。

針對電學基礎(chǔ)系列課程各自的特點，對理論課程在進行了更新。增加了電路分析課程的學時，由原來的58學時理論加22學時實驗變?yōu)?2學時理論加14學時實踐，總學時增加的不多。電路課程更加強調(diào)電路原理的理解和應用，因此，必須要加強對電路原理的講解，而每一個原理都針對不同的實際問題，這就可以在講解原理的同時，穿插實例，由實踐來強化對原理的認識。模擬電子技術(shù)(56學時)和數(shù)字電子技術(shù)(48學時)課程是技術(shù)類課程，這兩門課程的原理性稍弱，更強調(diào)對技術(shù)的應用性。課堂教學和實踐教學分離的教學模式，不利于學生理論聯(lián)系實際，在自動化專業(yè)電子技術(shù)課程的教學中，除了通過小型電子系統(tǒng)——數(shù)字電子秤為引例［9］，采用任務驅(qū)動法［10］教學外，還把實驗課引入理論課課堂，隨時學理論，隨時實踐。

利用仿真軟件的優(yōu)勢，在理論課程的課堂教學中引入仿真。這幾門理論課程，都可以在課堂教學中，用仿真軟件中的電壓表、電流表和示波器等虛擬儀器觀察響應過程和驗證結(jié)果的正確性。特別是對于一些瞬態(tài)響應的問題，可以通過仿真直接讓學生觀察過渡過程和結(jié)果。

2.1.2 實踐教學改革

培養(yǎng)大學生的工程實踐能力，最直接的方法就是提高實踐課程量［11］。但是，電學基礎(chǔ)系列課程的總學時量有限，如果只是單純的增加實踐課的課時，不是解決問題的好辦法。如何提高實踐課程的質(zhì)量才是關(guān)鍵所在。根據(jù)自動化專業(yè)對電學基礎(chǔ)實踐課程的要求，為了培養(yǎng)學生電子系統(tǒng)綜合設計的能力，必須對實踐課程進行突破性改革。

經(jīng)過多方調(diào)研，根據(jù)一個初級工程師從事項目研究的全過程，設置電子系統(tǒng)實踐課程。首先，按照專業(yè)特點、基礎(chǔ)知識進度和社會對工程師能力的要求，將實踐類課程進行整合，整合結(jié)果如表1所示。

表1 實踐課程整合情況對比表

將電子實驗、電子課程設計、電工電子實習和EDA技術(shù)應用4門課程整合為電子工程設計(一)和電子工程設計(二)課程，整合后的課程跨越第四學期和第五學期，12學時電子綜合實驗加六周實踐，以實現(xiàn)一套小型溫度測控系統(tǒng)的實際工程為背景，包含了電子系統(tǒng)功能分析與設計、元件選型、電路布局、protel印刷電路板設計、焊接、編程、測試、故障診斷等內(nèi)容，系統(tǒng)分為6個功能模塊，每個模塊具有特定的功能，在教學中采用模塊化的方式。其次，聘請從業(yè)一定時間，具有從事項目開發(fā)經(jīng)驗而又有能力為大學授課的工程師作為實踐課程的任課教師，真正的做到“工程師教工程師”，保證高質(zhì)量的完成課程。再有，在工程師為學生授課的過程中，電工電子基礎(chǔ)教研室的相關(guān)教師也同學生一起參與其中，教師一般都具有扎實的理論功底，與學生一起實踐，一是可以抓住機會提高教師的工程實踐能力，培養(yǎng)校內(nèi)自己具有工程經(jīng)驗的教師，日后可以擔任“卓越計劃”課程的任課教師;二是為了掌握學生學習情況，以便根據(jù)我校學生實際情況對課程及時做出相應調(diào)整。

根據(jù)電子系統(tǒng)綜合設計課程特點，相應的改革了考核方式?？己朔譃榉桨冈O計部分(20%)、焊接(20%)、調(diào)試(20%)、考試(書面答題和實際操作考試各占15%)、報告(10%)，進行多方面考核，不僅關(guān)注結(jié)果，更側(cè)重學習過程［11］。

培養(yǎng)人才不能只局限于課堂教學，學生的課外科技活動更能夠激發(fā)學生學習的動力。幾年的實踐經(jīng)驗顯示，學生對大學生研究訓練(簡稱URT)的興趣非常高，在完成項目的過程中，學生在很多方面都得到了鍛煉，教委也在加強對大學生實踐活動的投入。我校曾經(jīng)探索建立跨專業(yè)、跨學科的大學生卓越URT，以達到不同專業(yè)不同學科的學生互相取長補短，實現(xiàn)學科大融合的目的。根據(jù)這些現(xiàn)實情況，以及卓越計劃的要求，負責自動化電學基礎(chǔ)系列課程建設的教師制定了相應的課外科技活動項目“卓越URT”，專門針對“卓越班”的學生設立項目。3～5人一組，分組遵循自愿的原則，每組題目不同，在項目進行中，同學們分工合作，潛移默化中鍛煉了團隊合作能力?！白吭桨唷钡耐瑢W通過參加“卓越URT”，進一步提升了工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

2.2 實施效果與問題分析

“卓越計劃”在我校實施以來，已經(jīng)過了近3個學年，電學基礎(chǔ)系列課程已經(jīng)實踐了4個學期。在這兩年的實踐過程中，對比卓越班課程和非卓越班的課程的教學和學習效果，卓越班的課程設置相對合理，有以下幾個表現(xiàn):

(1)在不增加學時的基礎(chǔ)上，學生不僅增強了實踐能力，同時還促進了學生對理論知識的理解。08和09級學生的考研率相對往年較高，而且上錄取分數(shù)線的學生90%是進入卓越計劃的學生。參加卓越計劃的學生在就業(yè)方面也具有很大優(yōu)勢。

(2)加強了學生對于電子系統(tǒng)的系統(tǒng)性理解和實踐能力。特別在電子系統(tǒng)綜合設計環(huán)節(jié)中，每個學生都要獨立完成系統(tǒng)的設計，并獨立完成某些電路模塊的設計、布局、焊接、調(diào)試，做到100%的學生完成系統(tǒng)。學生在實踐過程中加強了對電子系統(tǒng)的理解。

(3)在實踐中培養(yǎng)學生的團隊合作能力。在完成項目時，按照學生自愿兼顧學生學習能力不同進行搭配，把學生分成小組，每組2至3個同學，同學們逐步學會分工合作，有些合作能力較弱的同學，也在實踐過程中逐步培養(yǎng)了與他人合作的觀念和能力［12-16］。

(4)培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新意識。在卓越URT項目中，學生設計的方案，學生在查閱相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，能提出自己的觀點和方案，逐步形成了創(chuàng)新意識。這些實踐能力和創(chuàng)新意識，也體現(xiàn)在大學生課外科技活動中，如我校自動化專業(yè)學生參加的北京市大學生電子設計大賽的成績較往年顯著提高。

在教學過程中，存在的問題也很明顯，主要有以下幾個方面:

(1)校內(nèi)教師的工程實踐能力相對較弱，卓越工程師的培養(yǎng)不能僅依靠聘任校外工程師，也要培養(yǎng)校內(nèi)教師成為工程師型教師。學校組織培訓是一種方式，而教師也要主動抓住機會，加強自身的修養(yǎng)，把自己培養(yǎng)成為具備相當實踐能力的工程師型教師。

(2)由于“卓越計劃”中電學基礎(chǔ)系列課程的改革確實帶來了很好的教學效果，越來越多的專業(yè)看到改革的優(yōu)勢，加入到“卓越計劃”中來，如何適應越來越多的專業(yè)和班級進入卓越計劃，有些課程內(nèi)容還需要優(yōu)化，適應不同專業(yè)要求。越來越多的專業(yè)加入“卓越計劃”，也帶來了師資嚴重不足的問題。

(3)由于學生的學習能力和主動性有很大差別，有些學生做的又快又好，而有些學生可能每天都忙到晚上八、九點鐘，還沒完成，需要教師分層次指導學生，研究怎么能讓學生更好理解系統(tǒng)，保質(zhì)保量的完成每門課程。

3 結(jié)語

結(jié)合人才培養(yǎng)定位，以“卓越計劃”為契機，自動化專業(yè)電學基礎(chǔ)系列基礎(chǔ)課程模塊的改革與實踐，以實際工程為背景，以工程技術(shù)為主線，強化學生的工程意識和實踐能力，使其掌握電子系統(tǒng)分析與綜合設計、開發(fā)與應用、運行與維護等基本理論和知識，在電子系統(tǒng)綜合設計方面受到專門知識和技術(shù)的基本訓練。在一定程度上促進了工程教育改革和創(chuàng)新，從專業(yè)基礎(chǔ)課開始全面提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量，努力建設符合我校特色的高等工程教育體系，解決工程教育缺乏創(chuàng)新性和實踐性的問題，不斷改革，逐步做到面向工業(yè)界、面向世界、面向未來，培養(yǎng)創(chuàng)新能力強、適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才［12-16］。

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The Improvement of Electrical Foundation Courses

WANG Zhi-xiu，ZHANG Ji-yue，LAN Bo
(Department of Information Engineering，Beijing Institute of Petrochemical Technology Information Technology，Beijing 102617，China)

Automation specialty of our school is among one of the first trial specialties of“Excellent engineer Plan”，.Starting with the training objectives of“Excellent Engineer Plan”as its goal，and the cultivation of abilities and qualities as its main line，we to constructed the knowledge system and curriculum system of engineering education.In order to meet the“Excellent Engineer Plan”requirements，we carry carried out a series of reforms in theoretical teaching and practical teaching contents.For the module of electricity foundation courses，we take took the specialty needs and social needs into consideration ，put forward the teaching idea of“returning the task of train engineers to engineers”，relocated the curriculum，add engineering practices into electricity foundation courses，invited engineers in teaching，to strengthening teachers’engineering practice training.These measures，improved the engineering practical ability of teachers，and reinforced the training of students’integrated electronic system design ability，and.achieved the training goals.Professional reform experience of Automation reform of professional experience are also appliedextending to other specialties.

teaching ideas;training of excellent engineers;reformation of electricity foundation courses;specialty needs;social needs

G 424.1

A

1006－7167(2014)05－0179－05

2013－07－08

王志秀(1976－)，女，河北饒陽人，碩士，講師，研究方向為電子電路和信號處理。

Tel.:13371778030;E-mail:wangzhixiu@bipt.edu.cn