黃梅紅

（泉州師范學(xué)院 應(yīng)用科技學(xué)院，福建 泉州 362000）

項目教學(xué)法在航海輪機(jī)專業(yè)電工電子實驗課程的應(yīng)用

黃梅紅

（泉州師范學(xué)院 應(yīng)用科技學(xué)院，福建 泉州 362000）

項目教學(xué)法是一種以實踐教學(xué)為手段，由師生共同完成教學(xué)項目，以實現(xiàn)學(xué)生獲取理論知識和技術(shù)能力的教學(xué)方法.本文主要根據(jù)我校航海輪機(jī)專業(yè)課程設(shè)置要求，結(jié)合教學(xué)過程中的經(jīng)驗及航海輪機(jī)專業(yè)的特殊性，以項目教學(xué)法為理論依據(jù)，結(jié)合航海輪機(jī)的專業(yè)特色和人才需求情況，針對"電工電子實驗技術(shù)"這門實踐課程項目教學(xué)法的探討.

項目教學(xué)；航海輪機(jī)；電工電子；實踐

1 引言

早在上個世紀(jì)三十年代明尼蘇達(dá)大學(xué)的SHIRLEY等[1]提出項目教學(xué)法，實驗組在1928年到1929年間對由226個學(xué)生組成的6個小組進(jìn)行了項目教學(xué)試驗，實驗組通過對兩組基礎(chǔ)心理學(xué)實驗課程的學(xué)生采用項目教學(xué)法和另外兩組在相同導(dǎo)師教學(xué)下采用普通日常的教學(xué)方法進(jìn)行評估，通過多次分組實驗篩選出不同能力等級的學(xué)生，并驗證了使用方法的客觀條件和兩種方法對于篩選不同能力等級的學(xué)生的優(yōu)劣性.Zhylkybay等[2]提出項目教學(xué)法由于其某些特殊性、系統(tǒng)性和集中性，可影響教學(xué)質(zhì)量，清晰準(zhǔn)確地顯示學(xué)生的知識和能力，易評估學(xué)生的能力框架和將來發(fā)展的機(jī)遇，在學(xué)生的自我教育和發(fā)展創(chuàng)造力方面起到尤為重要的作用，最后通過經(jīng)驗主義者驗證的項目教學(xué)法被證明和表述為主要的理想研究方法.

2 基本概況

航海技術(shù)是培養(yǎng)具備海洋船舶駕駛和航海運(yùn)營管理等專業(yè)知識，能在海洋運(yùn)輸各企事業(yè)單位從事海洋船舶駕駛和營運(yùn)管理工作，符合國際和國家海船船員適任標(biāo)準(zhǔn)要求的高級航海技術(shù)人才.輪機(jī)工程專業(yè)培養(yǎng)的是具備機(jī)械原理和輪機(jī)系統(tǒng)等方面知識，能在航海運(yùn)輸各企事業(yè)單位從事輪機(jī)操縱、維修和船舶監(jiān)造工作，并基本具備同類船舶工管輪任職資格的高級技術(shù)人才.電工電子實驗技術(shù)課程作為這兩個專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，為后期的電機(jī)電力工程、機(jī)械設(shè)計、輪機(jī)工程檢測、操縱和維修船舶動力裝置、GMDSS通信等專業(yè)課程奠定理論及實踐基礎(chǔ).

在實踐教學(xué)中，項目指的是根據(jù)某項教學(xué)內(nèi)容要求而設(shè)計的由學(xué)生在教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成，并可以收獲良好教學(xué)效果的工作任務(wù).項目教學(xué)法一種以實踐應(yīng)用為目的，通過師生共同完成教學(xué)項目而使學(xué)生收獲理論知識和技術(shù)能力的教學(xué)方法.項目教學(xué)法的實施一般以小組為單位，步驟大致為：計劃、查詢、決策、實施、檢查、評估.項目教學(xué)法強(qiáng)調(diào)學(xué)生作為項目實施過程的主體，主張以學(xué)生學(xué)習(xí)為主，教師指導(dǎo)為輔，倡導(dǎo)“獨(dú)立個性化”的學(xué)習(xí)，學(xué)生通過完成實踐教學(xué)項目，能有效培養(yǎng)學(xué)習(xí)的主動性和積極性，既掌握相關(guān)理論知識，又掌握實踐技能，充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生解決實際問題的綜合能力.

項目教學(xué)法針對航海輪機(jī)專業(yè)的專業(yè)特點(diǎn)，以學(xué)生為主導(dǎo)，以小組為對象，分組分析、操作、處理、解決并總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)操作技能和積極、主動、熱情及集體合作精神，該學(xué)習(xí)方法極其適宜可能成為一名船員的航海輪機(jī)專業(yè)學(xué)生.

3 項目教學(xué)法在電工實驗中的應(yīng)用案例

3.1 案例分析

實驗項目：基爾霍夫定律

參考學(xué)時：4學(xué)時

實驗地點(diǎn)：航海學(xué)院電工電子實驗室

實驗儀器：直流穩(wěn)壓電源 若干電阻 直流電流表直流電壓表 直流插頭及插孔

學(xué)習(xí)目的：（1）驗證基爾霍夫電壓電流定律.（2）加深對參考方向的理解.

理論知識：基爾霍夫電壓定律：在任何一個閉合回路中，電動勢的代數(shù)和等于各元件上電壓降的代數(shù)和，即選擇電路一巡行方向，沿著巡行方向各部分電壓的代數(shù)和恒等于零，即∑U=0.

基爾霍夫電流定律：在任意時刻，電路中任一個節(jié)點(diǎn)上，流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流入該節(jié)點(diǎn)的電流之和，即流入該節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和為零，即∑I=0.

理論仿真分析[3]：根據(jù)實驗內(nèi)容按圖2所示的電路編排EWB仿真電路圖如圖3，按照表格1要求記錄仿真結(jié)果.

實驗內(nèi)容：參考電路如圖2所示，元件參數(shù)可以自行選擇.

3.1.1 驗證基爾霍夫定律

（1）調(diào)準(zhǔn)電源電壓的值US，連接各元件，電路連接如圖1所示.

（2）接通電源，測量各元件上的電流值.本次實驗先采用萬用表測電流，再結(jié)合電流插頭測電流.

（3）測量各元件上的電壓.

（4）改變電源電壓值，重復(fù)上述實驗.測兩組組電壓、電流數(shù)據(jù)，記入表2中，驗證各節(jié)點(diǎn)上KCL定律和各網(wǎng)孔上KVL定律.

圖1 電流插頭示意圖

圖2 基爾霍夫定律實驗電路

圖3 五支路EWB仿真電路圖

規(guī)定電壓電流的參考方向如圖2所示，所有電壓值的單位為V，電流值的單位為mA.

3.1.2 實驗數(shù)據(jù)驗證及誤差計算，并分析誤差產(chǎn)生的原因.

（1）數(shù)據(jù)分析

A、定律驗證

基爾霍夫電流定律：數(shù)據(jù)滿足節(jié)點(diǎn)a：I1+I2=I6，節(jié)點(diǎn)b：I3+I4=I6節(jié)點(diǎn)c：I2+I5=I4，節(jié)點(diǎn)d：I3+I5=I1

基爾霍夫電壓定律：數(shù)據(jù)滿足回路adc：U1+U5-U2=0

回路dbc：U3-U4-U5=0

回路US-abc：U2+U4=US

表1 仿真實驗數(shù)據(jù)表

表2 實際測量數(shù)據(jù)表

B、誤差分析

通過表1和表2數(shù)據(jù)計算實際測量值與理論值的相對誤差，取最大的相對誤差：

最小相對誤差：0

（2）誤差分析

A、電路中電阻阻值與標(biāo)稱值有差異（R3電阻值實測為298歐,R5電阻值的實測為503歐.）而產(chǎn)生的誤差；

B、導(dǎo)線連接點(diǎn)因存在接觸電阻產(chǎn)生誤差；

C、儀表存在的基本誤差；

D、串接電流表電表本身阻值及導(dǎo)線存在的阻值產(chǎn)生誤差；

3.1.3 實驗結(jié)論

11組數(shù)據(jù)中有兩組的誤差為零，最大的誤差在1.32%，大部分相對誤差很小，說明基爾霍夫定律是正確的.

3.2 實施應(yīng)用

項目教學(xué)法的目標(biāo)是要求學(xué)生經(jīng)過項目的逐次訓(xùn)練，將已學(xué)的知識熟練地運(yùn)用并到問題中，能熟練地分析問題和解決問題.

3.2.1 擬定項目

由教師擬出一個或多個可供選擇的項目，與學(xué)生討論并擬定項目目標(biāo)，通過查閱資料確定項目任務(wù).教師應(yīng)在分析討論項目時考慮學(xué)生的理論知識水平和操作技術(shù)能力，并考慮如何恰到好處地從企業(yè)引進(jìn)的新材料、新工藝、新技術(shù)和新方法，綜合考慮確定適合并有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造創(chuàng)新能力和團(tuán)隊合作精神的項目任務(wù).在設(shè)計項目任務(wù)時，應(yīng)要求學(xué)生積極主動參與，并考慮學(xué)生提出的項目，采納學(xué)生的合理意見，有利于提高項目任務(wù)的質(zhì)量和可行性.

本案例的項目是電工電子課程的必修實驗項目，在實驗操作前，組織學(xué)生討論實驗的電路具體形式，由學(xué)生自行設(shè)計電路結(jié)構(gòu)，并搜集學(xué)生所設(shè)計的電路按電路難易等級進(jìn)行分類，由分組的學(xué)生組內(nèi)討論，按組自行選擇電路操作.

3.2.2 確定計劃

依據(jù)項目任務(wù)和項目目標(biāo)，給每位參與的學(xué)生進(jìn)行小組分工，首先由學(xué)生查閱和搜集資料，小組內(nèi)初步確定項目內(nèi)容的步驟，再與教師進(jìn)行討論，由項目小組制定工作計劃，確定項目步驟和程序.

學(xué)生選擇好電路對象后，搜集各電路元件參數(shù)資料，明確電路搭建存在的問題，確定電路連接步驟和測量方法，以書面的形式匯報教師，教師再給予批閱并參與組內(nèi)討論，確定最終的步驟和方法.

3.2.3 組織實施

每個小組按照已確定好的項目步驟和程序分工合作.項目過程是以學(xué)生為中心，教師輔導(dǎo)進(jìn)行.學(xué)生是主要的參與者，教師是項目的組織和指導(dǎo)者，學(xué)生遇到問題時，師生共同探討，教師進(jìn)行適時引導(dǎo)，由學(xué)生自己尋找解決的方法，最后小組成員協(xié)作或?qū)W生獨(dú)立完成項目.

該部分是實驗的實際操作，本項目每個小組兩名成員，每一個操作步驟都需要兩名成員共同配合，需要完成電路中各元件的搭接，各元件參數(shù)的測量，數(shù)據(jù)的讀取和記錄，測量過程中電路故障的排除等，各小組獨(dú)立完成，教師適時指導(dǎo)，在故障方面給于引導(dǎo)解決.

3.2.4 項目結(jié)果匯報

完成項目任務(wù)后，學(xué)生對項目結(jié)果進(jìn)行匯報，讓學(xué)生互相分享工作成果.工作成果形式可以以圖形，表格、語言文字，也可以以實物形式的工件、模型、電路板等形式展示.項目教學(xué)成果的形式是多樣的，因此，評判標(biāo)準(zhǔn)不能簡單地以“是”或“非”來評價，而是以等級的形式來評判.

本案例的結(jié)果以數(shù)據(jù)的形式呈現(xiàn)，要求每組學(xué)生提前根據(jù)自己所選電路的形式通過EWB仿真軟件把每組數(shù)據(jù)仿真出來，并通過支路電流法或其他的電路分析方法把每組數(shù)據(jù)計算出來，再比較所測得的數(shù)據(jù)，計算測量誤差，并分析誤差存在的原因，最后每組同學(xué)都必須以實驗報告形式提交一份項目報告.

3.2.5 評價總結(jié)[4]

評價總結(jié)包括自我評價、組內(nèi)互評、組間互評和教師點(diǎn)評.

該部分本案例要求每組成員以書面形式提交項目總結(jié)報告，總結(jié)報告的內(nèi)容包含兩點(diǎn)，其一是學(xué)生對自己本次項目在小組中的基本表現(xiàn)、參與程度和工作成果進(jìn)行自我評價.其二是學(xué)生對項目在實施過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行反思，同時找出產(chǎn)生問題的原因，并提出修改方案.最后由教師對工作成績進(jìn)行檢查和評估.

3.2.6 拓展與深化

在該項目教學(xué)中：（1）要求學(xué)生熟練使用EWB、Protel、 PSpice畫出3-5支路的電路圖，通過軟件編排、繪圖，明確電路結(jié)構(gòu)、導(dǎo)線顏色，掌握接線與布線規(guī)律.有部分同學(xué)在學(xué)習(xí)畫圖軟件過程中，懂得總結(jié)領(lǐng)悟，比如會建立一個“元件庫”，將常用的元件符號保存起來，供今后畫圖時調(diào)用，屆時只需要調(diào)用再通過旋轉(zhuǎn)、畫直線等簡單操作就可完成.（2）根據(jù)基爾霍夫定律求解出電路中各元件兩端的電壓及流過該元件的電流，通過解題更深入掌握基爾霍夫定律；（3）培養(yǎng)學(xué)生熟練使用萬用表進(jìn)行各項參數(shù)的測量，并能使用萬用表對電路故障進(jìn)行有效地排除；（4）在學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方法上，培養(yǎng)學(xué)生主動查閱專業(yè)書籍及查詢所需資料的意識和能力；（5）通過項目教學(xué)法的實施，使學(xué)生逐步形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度；（6）在項目教學(xué)法的實施過程中，學(xué)生要學(xué)會熟練使用專業(yè)術(shù)語進(jìn)行組內(nèi)和組間交流.同時培養(yǎng)了學(xué)生的專業(yè)態(tài)度.在分組實驗中，培養(yǎng)學(xué)生的集體榮譽(yù)感及團(tuán)隊合作精神.最后，經(jīng)過本項目教學(xué)法的學(xué)習(xí)，教師較好地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自身定位的思考，以便更好促進(jìn)個人發(fā)展.

4 總結(jié)

項目教學(xué)法在航海輪機(jī)專業(yè)電工電子實驗課程一輪的實施以來，學(xué)生如期圓滿完成各項教學(xué)項目，通過項目教學(xué)法的學(xué)習(xí)，使學(xué)生較好地理解和掌握了較難的理論知識.該教學(xué)形式使理論知識和操作技能有機(jī)整合成起來，開闊了學(xué)生的知識面，同時使學(xué)生找到了適宜自己的學(xué)習(xí)方法，該項目的教學(xué)簡化了理論知識，卻深化對知識點(diǎn)的理解，鍛煉了學(xué)生的實踐操作能力，同時培養(yǎng)了學(xué)生的探索精神和團(tuán)隊合作精神，為航海輪機(jī)專業(yè)后續(xù)的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ).

〔1〕Shirley,M.;Hevner,K.An experiment in teaching laboratory psychology by the project method.Journal of Applied Psychology,Vol 14(4),Aug 1930,309-354.

〔2〕Zhylkybay,G.;Magzhan,S.; Suinzhanova,Z.; Balaubekov, M.;Adiyeva,P.The Effectiveness of Using the Project Method in the Teaching Process.Procedia-Social and Behavioral Sciences,2014,143:621-624.

〔3〕趙惠玲.基于EWB平臺的基爾霍夫定律仿真實驗[J].工業(yè)儀表與自動化裝置，2011，23(1)：109-112.

〔4〕劉美華，李建明，屈喜龍.基于CDIO項目教學(xué)法的電工電子實習(xí)改革與實踐——以湖南工程學(xué)院為例[J].湖南工程學(xué)院學(xué)報，2014，24(4)：103-106.

G642

A

1673-260X（2017）01-0184-03

2016-11-17

泉州師范學(xué)院教學(xué)改革研究項目(JAX14038)