方奕樂，屈　虹，萬(wàn)　利，張雪凌

(武昌首義學(xué)院 電工電子教學(xué)基地，湖北 武漢 430064)

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電路教學(xué)中學(xué)生工程意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

方奕樂，屈虹，萬(wàn)利，張雪凌

(武昌首義學(xué)院 電工電子教學(xué)基地，湖北 武漢 430064)

摘要：結(jié)合應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)要求，根據(jù)理論探索和實(shí)踐總結(jié)，詳細(xì)闡述了工程意識(shí)和創(chuàng)新能力的內(nèi)涵以及電路教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)和創(chuàng)新能力的必要性和重要性，對(duì)如何在教學(xué)實(shí)踐中有效培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)和創(chuàng)新能力進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：電路；應(yīng)用型本科；工程意識(shí)；創(chuàng)新能力

培養(yǎng)應(yīng)用型工程技術(shù)人才是應(yīng)用型本科院校的主要任務(wù)，工程意識(shí)和創(chuàng)新能力是工程技術(shù)人員需要具備的基本素質(zhì)。在電路教學(xué)中，如何有效地結(jié)合課堂教學(xué)，有的放矢地培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)與創(chuàng)新能力，避免空洞說(shuō)教，是值得關(guān)注和深入探索的問題[1]。

1工程意識(shí)及創(chuàng)新能力的內(nèi)涵

工程意識(shí)是指人們將自然科學(xué)原理與人類在生產(chǎn)實(shí)踐中所積累的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合后，再應(yīng)用到人類利用和改造自然的實(shí)踐過程中，在人們頭腦中形成一種高度完善、高度有組織的人腦機(jī)能。工程意識(shí)不是一朝一夕形成的，需要長(zhǎng)期的修煉，需要經(jīng)歷一個(gè)不斷實(shí)踐、反復(fù)、提升和完善的過程，可以說(shuō)貫穿了一個(gè)人的一生[2]。

創(chuàng)新能力是一種綜合能力，主要包括創(chuàng)新意識(shí)、堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)、綜合智能和創(chuàng)造能力。應(yīng)用型工程技術(shù)人才面臨的實(shí)際問題可能是沒有現(xiàn)成的模式、方法，甚至是答案。要解決這些問題，創(chuàng)新思維能力是必不可少的。而且隨著時(shí)代的發(fā)展，創(chuàng)新能力已經(jīng)成為人才的基本素質(zhì)之一。

2電路教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)和創(chuàng)新能力的必要性和重要性

電路課程是電氣和信息工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，為強(qiáng)電、弱電各相關(guān)專業(yè)后續(xù)的專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定了理論基礎(chǔ)，對(duì)以后的就業(yè)也有著深遠(yuǎn)的影響，在整個(gè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)中具有重要的價(jià)值。教師通過此課程的講授，不僅能使學(xué)生獲得完整和扎實(shí)的電路基礎(chǔ)理論、基本電路分析方法、基本技能，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯思維能力、綜合分析解決問題的能力、初步科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力。

根據(jù)專業(yè)設(shè)置的不同，電路課程一般在大學(xué)一年級(jí)或者二年級(jí)開設(shè)，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、線性代數(shù)等課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行。作為專業(yè)基礎(chǔ)課，它既有基礎(chǔ)理論性強(qiáng)、知識(shí)面廣、概念多的特點(diǎn)，也包含了大量的實(shí)際工程模型，是聯(lián)接基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程的紐帶和橋梁。教師在大學(xué)教學(xué)過程中有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生自覺、主動(dòng)地發(fā)展自己的工程意識(shí)，其效果同無(wú)意識(shí)或是非自覺的培養(yǎng)差別甚大。因此，在電路課程教學(xué)中關(guān)注和落實(shí)學(xué)生工程意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是非常必要的。

電路課程的理論性、邏輯性較強(qiáng)，如果僅僅是文字?jǐn)⑹龊屠碚撟C明，那么電路的魅力就無(wú)法展現(xiàn)，學(xué)生會(huì)感覺枯燥，影響學(xué)習(xí)興趣，更無(wú)法引起對(duì)相關(guān)問題的深層次思考，導(dǎo)致對(duì)事物認(rèn)識(shí)的僵化和對(duì)應(yīng)用的淡化。剛進(jìn)入大學(xué)的學(xué)生缺乏專業(yè)知識(shí)，也不具備與專業(yè)相關(guān)的物理概念和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在入門學(xué)習(xí)時(shí)理解起來(lái)會(huì)比較困難。教材中出現(xiàn)的例題和習(xí)題均是針對(duì)電路模型的，未與實(shí)際應(yīng)用相聯(lián)系，未分析和解決后續(xù)課程中或工程實(shí)踐中出現(xiàn)的問題[2]。另一方面，電路的應(yīng)用很廣泛，大到幾億千瓦的發(fā)電系統(tǒng)，小到單個(gè)元器件。如何將枯燥無(wú)趣的電路概念和電路定律引入到應(yīng)用實(shí)踐中去，逐步培養(yǎng)學(xué)生理論應(yīng)用于實(shí)踐的工程意識(shí)是電路教學(xué)首要解決的問題?？梢詫⒕哂泄こ瘫尘暗膶?shí)例引入教學(xué)，使學(xué)生感受到知識(shí)的價(jià)值，體會(huì)理論聯(lián)系實(shí)際的樂趣，從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式是把重點(diǎn)放在理論的講解和學(xué)習(xí)上，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，片面追求分?jǐn)?shù)，把精力主要集中在解題的“方法”和“技巧”上，而不習(xí)慣于理解和探究概念的本質(zhì)，把握概念的內(nèi)涵和外延，了解正在發(fā)展而未完全解決的問題。這樣的教學(xué)模式實(shí)際上忽略了電路課程直接面向工程實(shí)踐的應(yīng)用性?，F(xiàn)代工程技術(shù)的發(fā)展有力地證明了電路課程在素質(zhì)教育方面的作用，它在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法、創(chuàng)新能力、理論聯(lián)系實(shí)際能力、工程實(shí)踐能力等方面有著不可替代的作用。

3電路教學(xué)中培養(yǎng)工程意識(shí)和創(chuàng)新能力的方法和策略

3.1深入淺出，培養(yǎng)學(xué)生理論應(yīng)用于實(shí)踐的方法

培養(yǎng)工程意識(shí)的起步環(huán)節(jié)是讓學(xué)生懂得理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性和途徑，也就是要讓學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用理論知識(shí)去認(rèn)識(shí)工程現(xiàn)象、分析工程問題、指導(dǎo)工程實(shí)踐[3]。例如，在學(xué)習(xí)了實(shí)際電壓源模型以及電阻的串并聯(lián)規(guī)律之后，就可以讓學(xué)生解釋一些日常用電現(xiàn)象：為什么電燈深夜時(shí)要比晚上七八點(diǎn)鐘時(shí)亮？引導(dǎo)學(xué)生作出正確解釋：因輸電線路有內(nèi)阻存在，晚上七八點(diǎn)鐘用電用戶較多，輸電線路上電流增大，導(dǎo)致電源損耗增加，電燈兩端電壓降低，電燈就暗些。再讓學(xué)生進(jìn)一步思考：如果要減少線路損耗，可以采用什么措施？從而引出功率因數(shù)提高用電效率的原理和解決方法。這樣的教學(xué)方法一方面有助于學(xué)生深刻地理解理論知識(shí)，比純粹的講解更容易被學(xué)生接受；另一方面使學(xué)生認(rèn)識(shí)到一個(gè)有理論素養(yǎng)的工程技術(shù)人員同一般技藝性操作人員的最大差別在于同樣知其然，而后者未必深知其所以然。

3.2由點(diǎn)到面，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)、全面的工程思維模式

在電路課程的學(xué)習(xí)過程中，很多學(xué)生是孤立、片面、單一地學(xué)習(xí)，只是為了做題而學(xué)習(xí)，而不注重知識(shí)的聯(lián)系性和學(xué)科間的聯(lián)系性，遇到問題不能舉一反三，分析問題不會(huì)尋找多個(gè)途徑。例如：功率的表達(dá)式，即功率與電壓和電流成正比，很多學(xué)生僅僅滿足于公式的記憶而不再做深入的思考。事實(shí)上可以假設(shè)：如果電壓無(wú)限制地增大會(huì)帶來(lái)高電壓?jiǎn)栴}，超出用電設(shè)備的額定值而損壞用電設(shè)備；如果電流增大，那么電路中的能量損耗就會(huì)增加，溫度也會(huì)升高，這就需要考慮設(shè)備所具有的散熱功能；如果要把溫度降低就需要考慮制冷，等等。簡(jiǎn)單地說(shuō)，一個(gè)簡(jiǎn)單的功率表達(dá)式就涉及了電學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)等多方面的知識(shí)。因此，建立系統(tǒng)全面的思維方式有助于培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)。

3.3利用先進(jìn)的教學(xué)手段，豐富理論教學(xué)中的工程實(shí)踐內(nèi)容

現(xiàn)在部分高校為豐富工程實(shí)踐內(nèi)容，在課堂教學(xué)中引入了微課教學(xué)。微課是一種短、小、精的情景化新型在線網(wǎng)絡(luò)視頻課程教學(xué)方法，它將與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的實(shí)際工程應(yīng)用展示出來(lái)，給學(xué)生形象、直觀的印象。例如在三相電路的實(shí)驗(yàn)中，采用簡(jiǎn)短的仿真變電站微視頻，讓學(xué)生可以清晰地看到變電站中的各種電氣設(shè)備，并為理論教學(xué)提供感性認(rèn)識(shí)。RLC串聯(lián)諧振電路應(yīng)用實(shí)例以微課形式介紹給學(xué)生，讓他們了解到此電路不僅可以應(yīng)用于收音機(jī)的波段選擇、電視機(jī)的信號(hào)接收，在電力、冶金、石油、化工等行業(yè)中也常使用。先進(jìn)的教學(xué)手段能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓他們學(xué)會(huì)獨(dú)立思考電路的特性、應(yīng)用方法等，進(jìn)而逐步培養(yǎng)學(xué)生理論應(yīng)用于實(shí)踐的工程意識(shí)。

3.4理論與實(shí)踐并重，培養(yǎng)實(shí)踐和創(chuàng)新能力

學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)不應(yīng)只附屬于理論教學(xué)，而應(yīng)使之成為培養(yǎng)學(xué)生工程能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力的一種必不可少的途徑，要與設(shè)計(jì)理論教學(xué)體系一樣重視實(shí)踐教學(xué)體系的建設(shè)與運(yùn)行。因此，在注重課堂教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的同時(shí)，要大力改進(jìn)實(shí)踐教學(xué)手段與方式方法。

教師可以在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上設(shè)計(jì)驗(yàn)證型、綜合型、設(shè)計(jì)型、創(chuàng)新型等4種不同層次的環(huán)節(jié)。驗(yàn)證性和綜合性實(shí)驗(yàn)是課程要求完成的內(nèi)容，對(duì)于動(dòng)手能力強(qiáng)，有創(chuàng)新意識(shí)、新想法、新思維的同學(xué)，可以選擇設(shè)計(jì)型和創(chuàng)新型的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生全天開放，只要提前預(yù)約即可在實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用率的同時(shí)，也切實(shí)提高學(xué)生的想像力、創(chuàng)造力和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力[4]。

可以開展電路實(shí)驗(yàn)技能測(cè)試，將測(cè)評(píng)結(jié)果計(jì)入學(xué)生的成績(jī)考核，以考察學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。隨機(jī)抽評(píng)較好的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐成果，以衡量實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量和實(shí)踐教學(xué)效果。另外，以全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、挑戰(zhàn)杯課外科技作品競(jìng)賽，各類數(shù)字信息處理(DSP)、微電子技術(shù)(FPGA)、單片機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)用大獎(jiǎng)賽為媒介，構(gòu)建全方位的創(chuàng)新培養(yǎng)平臺(tái)。

4結(jié)束語(yǔ)

以提高學(xué)生工程意識(shí)和創(chuàng)新能力為目的的電路課程改革，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)類型等方面進(jìn)行了實(shí)踐。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的工程意識(shí)、實(shí)踐能力均有所提高。在認(rèn)真總結(jié)教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，還要不斷探索大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的新模式,繼續(xù)提高教學(xué)質(zhì)量,為培養(yǎng)創(chuàng)新型工程應(yīng)用人才而努力。

參考文獻(xiàn)：

[1]李哲英.應(yīng)用型本科電子類專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)研究[C]//電子電氣課程報(bào)告論壇組委會(huì).電子電氣課程報(bào)告論壇論文集.北京：高等教育出版社，2009.

[2]肖冬萍，李新，李春燕.在電路原理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生工程觀念[J].電氣電子教育學(xué)報(bào)，2008，30(1)：115-117.

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A Study on the Cultivation of Students’ Engineering Consciousness and Innovation Ability in the Teaching of the Course of Electric Circuits

FANG Yile，QU Hong，WAN Li，ZHANG Xueling

(Electrical and Electronic Teaching Base of Wuchang Shouyi University，Wuhan Hubei 430064，P.R.China)

Abstract：Based on relevant theoretical exploration and summaries of previous practice，in combination with the requirements of the personnel training in application-oriented undergraduate education，this paper expounds the connotations of engineering consciousness and innovation ability as we as the necessity and significance of the cultivation of them for students in the teaching of the course of electric circuits．In addition，it probes into effective ways and strategies of the cultivation．

Key words：electric circuits；application-oriented undergraduate education；engineering consciousness；innovation ability

收稿日期：2016-03-23

作者簡(jiǎn)介：方奕樂(1978-)，講師，研究方向?yàn)殡姎庾詣?dòng)化及MATLAB仿真。

中圖分類號(hào)：G642；TM13-4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008- 8032(2016)03- 0008- 02