羅廷芳 ， 南 江 ， 李 偉

（西南林業(yè)大學(xué)，云南 昆明 650024）

0 引言

《全球一流工程教育發(fā)展現(xiàn)狀》是當前最新、較系統(tǒng)、有一定影響力的高等工程教育改革調(diào)研報告。報告指出，高等工程教育以工程實踐為基礎(chǔ)，遵循以人為本的育人理念，以發(fā)展學(xué)生個體的工程技能和關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過程為重點，關(guān)注學(xué)生的個人興趣、學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式，注重學(xué)生思維和能力的培養(yǎng)[1]。2017年2月，教育部發(fā)布了《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》，以一流人才培養(yǎng)、一流本科教育、一流專業(yè)建設(shè)為目標，抓住新技術(shù)創(chuàng)新和新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機遇，在世界新一輪工程教育改革中發(fā)揮全球影響力，實現(xiàn)我國從工程教育大國走向工程教育強國的“新工科”計劃[2-4]。

“電工學(xué)”是高等院校非電類工科專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，具有較強的基礎(chǔ)性、工程性和實踐性，對培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力、實踐操作能力及創(chuàng)新能力具有極其重要的作用。在機械類、交通運輸類、土木類相關(guān)專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量國家標準中，均對“電工學(xué)”課程有明確的教學(xué)要求，按照“新工科”建設(shè)的要求，課程既要突出基礎(chǔ)性，又要強調(diào)其工程實踐性，還要與學(xué)生專業(yè)背景有機結(jié)合，突出專業(yè)特色。因此，在“新工科”背景下，研究“電工學(xué)”的教學(xué)模式與課程建設(shè)對于構(gòu)建符合新時代特色的專業(yè)人才培養(yǎng)體系、遵循以人為本的育人理念、踐行立德樹人根本任務(wù)、培養(yǎng)合格的社會主義接班人具有重要的意義[5-6]。課題組以西南林業(yè)大學(xué)機械類專業(yè)的“電工學(xué)”課程體系為主，探討“新工科”背景下“電工類”課程教學(xué)體系的改革與建設(shè)。

1 傳統(tǒng)的“電工學(xué)”教學(xué)中存在的問題

1.1 “電工學(xué)”課程簡介

1）課程的教學(xué)內(nèi)容?！半姽W(xué)”作為非電類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，通過該課程學(xué)生可以掌握電工電子技術(shù)的基本理論，為今后從事相關(guān)的工程技術(shù)工作打下基礎(chǔ)。其教學(xué)內(nèi)容可分為電工學(xué)和電子學(xué)兩大部分，具體包括電路分析基礎(chǔ)、磁路和變壓器、電動機及繼電控制技術(shù)、可編程控制器（PLC）、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、工業(yè)企業(yè)供電與用電安全、電工測量等。

2）課程的實踐教學(xué)?！半姽W(xué)”課程是非電類工科專業(yè)學(xué)生開展專業(yè)研究與工程實踐的技術(shù)基礎(chǔ)，課程教學(xué)目標是培養(yǎng)學(xué)生具備電工理論和電子技術(shù)的綜合分析和設(shè)計能力，為從事與專業(yè)相關(guān)的工程技術(shù)工作打下基礎(chǔ)。因此，課程教學(xué)應(yīng)強調(diào)工程應(yīng)用背景，突出實踐教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用電工電子技能解決工程實際問題的能力。

3）專業(yè)教學(xué)需求的多樣性?！半姽W(xué)”課程面向非電類工科專業(yè)的學(xué)生開設(shè)，以西南林業(yè)大學(xué)為例，涉及的專業(yè)有機械類、交通運輸類、木材工程類、土木類等相關(guān)專業(yè)。不同的專業(yè)對電工電子類知識的需求是不一樣的，如機械類專業(yè)對電工電子類知識的需求高于其他專業(yè)類的要求，因此，課程教學(xué)內(nèi)容必須結(jié)合各專業(yè)的需求而進行多樣性設(shè)置。

1.2 傳統(tǒng)的“電工學(xué)”教學(xué)中存在的問題

1）課程重視程度低。首先，“電工學(xué)”課程作為非電類工科專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其作用主要是承前啟后，因而得不到學(xué)生足夠的重視。例如，該校的機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，其主干課主要與機械設(shè)計相關(guān)；車輛工程專業(yè)，其主干課主要與車身結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)；木材科學(xué)與工程專業(yè)，其主干課主要與木材等相關(guān)，導(dǎo)致學(xué)生主觀上對此門課程的重視程度不夠。其次，由于學(xué)時的限制，在教學(xué)中部分教師講解時與學(xué)生專業(yè)背景的聯(lián)系較少，使得學(xué)生在學(xué)完該課程后不知道如何利用所學(xué)知識聯(lián)系專業(yè)其他相關(guān)知識來解決實際問題，易導(dǎo)致學(xué)生認為此門課程所學(xué)知識與所學(xué)專業(yè)相關(guān)性低，學(xué)習(xí)興趣不高，缺乏學(xué)習(xí)的主動性。

2）理論教學(xué)多，實踐教學(xué)內(nèi)容單一?！半姽W(xué)”課程理論性強，要求學(xué)生具備一定的數(shù)學(xué)、物理基礎(chǔ)，具有較強的工程實踐性。傳統(tǒng)教學(xué)中“電工學(xué)”課程所包含的教學(xué)內(nèi)容多，實踐課時少，因此在教學(xué)過程中更側(cè)重基礎(chǔ)理論的講解。此外，傳統(tǒng)的“電工學(xué)”實驗教學(xué)均采用實物實驗，這類實驗教學(xué)以操作性實驗、驗證性實驗為主，這類實驗在幫助學(xué)生理解和掌握基本理論知識和基本技能方面發(fā)揮了不可替代的作用。但由于“電工學(xué)”是非電類工科專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，面向的專業(yè)多，意味著電工實驗室長期處于高使用率狀態(tài)，導(dǎo)致電工實驗設(shè)備的損耗率極高。因此，實驗室的硬件條件在一定程度上滿足不了教學(xué)要求，導(dǎo)致實驗教學(xué)內(nèi)容存在內(nèi)容單一及缺乏系統(tǒng)性、創(chuàng)新性和綜合性等問題，這不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力，不符合“新工科”的培養(yǎng)要求。

3）教學(xué)考查方式單一，缺少反饋與激勵機制，無法體現(xiàn)過程管理。傳統(tǒng)教學(xué)主要采用的考核方式是閉卷考試與平時作業(yè)考核，教師無法更全面具體地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及問題，即缺乏有效的教學(xué)過程管理和反饋，使得在一定程度上無法進行有效的教學(xué)改革與建設(shè)。此外，實驗教學(xué)內(nèi)容偏單一化，也在一定程度上限制了學(xué)生思維能力、實踐能力及創(chuàng)造性能力的培養(yǎng)。

2 “新工科”背景下“電工學(xué)”課程建設(shè)思路

2.1 圍繞專業(yè)重整教學(xué)內(nèi)容

“電工學(xué)”課程作為非電類工科專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，且為必修課，應(yīng)針對不同專業(yè)對電工學(xué)的不同需求，深入挖掘課程相對各專業(yè)的工程背景，將“新工科”理念融入課程的教學(xué)建設(shè)，充分發(fā)揮課程的工程教學(xué)主導(dǎo)作用，建設(shè)工程導(dǎo)向的專業(yè)課程體系，培養(yǎng)出符合時代要求的專業(yè)技術(shù)人才。要充分結(jié)合各專業(yè)應(yīng)用及各專業(yè)的培養(yǎng)方案，根據(jù)培養(yǎng)方案的學(xué)時安排情況，重新梳理教學(xué)內(nèi)容，可按模塊進行劃分教學(xué)。對“電工學(xué)”課程內(nèi)容進行教學(xué)模塊的劃分，可分為電路分析基礎(chǔ)模塊、磁路模塊、電動機及控制技術(shù)模塊、模擬電子技術(shù)模塊、數(shù)字電子技術(shù)模塊、安全用電及電工測量模塊等，如圖1所示。根據(jù)各專業(yè)特色及需求對各個模塊進行整合重組，比如機械類專業(yè)，根據(jù)專業(yè)需求，需講解電路分析基礎(chǔ)模塊、磁路模塊、電動機及控制技術(shù)模塊、模擬電子技術(shù)模塊、數(shù)字電子技術(shù)模塊、安全用電及電工測量模塊等，其中安全用電及電工測量部分集中在實踐教學(xué)中體現(xiàn)。

2.2 改進教學(xué)手段，加強過程管理

上好一堂課，好的課程教學(xué)設(shè)計是必不可少的，而多樣化的教學(xué)手段不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)效果，還可以輔助任課教師加強教學(xué)過程管理。首先，教師的講解應(yīng)生動有趣，利用現(xiàn)有的多媒體技術(shù)做一些形象生動的電路變化過程動畫演示，與專業(yè)實踐相結(jié)合，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次，選用“雨課堂”輔助開展混合式教學(xué)，利用彈幕功能，加強教師與學(xué)生在課堂上的互動，活躍課堂氣氛；通過“雨課堂”測試功能，加深學(xué)生對知識點的理解與掌握。這種混合式教學(xué)模式可進一步提升教學(xué)效果，利用課堂及課后反饋不僅可加強教學(xué)過程管理，還可實時優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法，對教師及學(xué)生起到雙向激勵的作用。

2.3 加強實驗實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)建設(shè)

實踐教學(xué)是“電工學(xué)”教學(xué)中必不可少的一個環(huán)節(jié)，是為了讓學(xué)生能更有效地掌握理論知識并獲得實踐動手能力。因此，必須加強實驗實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)建設(shè)，良好的實踐條件有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主動性。

1）驗證類實踐教學(xué)?？刹捎谩邦A(yù)習(xí)—操作—總結(jié)”的模式開展，即實驗開始前學(xué)生應(yīng)先完成實驗預(yù)習(xí)及相應(yīng)的理論計算，其次按照操作規(guī)范完成實驗內(nèi)容操作并記錄實驗結(jié)果，最后通過結(jié)果總結(jié)實驗結(jié)論，完成理論驗證。在整個實驗過程中不僅要學(xué)會應(yīng)用實驗驗證理論結(jié)果，同時也要掌握利用理論原理分析實驗數(shù)據(jù)是否正確可靠，并將所有的實驗操作、數(shù)據(jù)、結(jié)論整理成實驗報告提交，做好實驗教學(xué)過程管理。

2）設(shè)計創(chuàng)新類實踐教學(xué)。為更好地鍛煉學(xué)生的思維能力、創(chuàng)新能力及實踐能力，應(yīng)充分利用多種電子電路軟件開展設(shè)計創(chuàng)新類實踐教學(xué)。學(xué)生以小組的形式獲取設(shè)計任務(wù)書，并根據(jù)任務(wù)要求查閱相關(guān)資料完成設(shè)計方案，根據(jù)設(shè)計方案完成電路原理設(shè)計、工作原理描述、參數(shù)計算、元器件選型，還需利用相應(yīng)的電子電路軟件完成仿真驗證分析。通過機械類專業(yè)學(xué)生的電工實踐教學(xué)情況可知，此部分教學(xué)改革與建設(shè)效果良好，如圖2、圖3所示。圖2是學(xué)生基于Multisim完成的一個彩燈花樣變換電路設(shè)計，并進行了仿真驗證分析；圖3是學(xué)生利用Capture CIS完成的一個脈沖選通電路設(shè)計，并通過了仿真驗證分析。

圖2 基于Multisim的彩燈花樣變換電路設(shè)計與分析

圖3 基于Capture CIS的脈沖選通電路設(shè)計與仿真

2.4 改革考核方式，綜合評價教學(xué)效果

通過教學(xué)的過程性管理，全面了解學(xué)生“電工學(xué)”的學(xué)習(xí)情況，采用過程性評價和結(jié)果性評價相結(jié)合的綜合評價方式完成課程考核，豐富考核方式。

1）考試形式多元化。實驗成績、“雨課堂”測驗成績、筆試成績?nèi)呦嘟Y(jié)合作為最終成績，其中，實驗成績由實驗操作和實驗報告兩部分成績構(gòu)成，從而全面地評價學(xué)生學(xué)習(xí)效果。2）采用教考分離的筆試形式，更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。3）根據(jù)各專業(yè)的實際應(yīng)用要求的不同，針對部分專業(yè)開展實踐動手能力操作考核，以增強對實踐動手能力的培養(yǎng)。

2.5 課程思政建設(shè)，弘揚工匠精神

課程思政教育是高等院校教學(xué)工作中立德樹人、德育優(yōu)先培養(yǎng)目標的導(dǎo)向性環(huán)節(jié)，是貫徹黨的教育方針，解決好培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人這個根本問題，以及把理想信念教育和社會主義核心價值觀教育融入教學(xué)全過程的主要方式[7-9]?！靶鹿た啤苯ㄔO(shè)背景下，將思政內(nèi)容有機融入“電工學(xué)”課程教學(xué)體系中，結(jié)合學(xué)校提出的“回歸教育本源，創(chuàng)建良好教育生態(tài)”，踐行“教為不教，學(xué)為創(chuàng)造”理念。在講述電子技術(shù)發(fā)展史時，可引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注集成電子技術(shù)發(fā)展前沿，了解我國電子技術(shù)發(fā)展與發(fā)達國家之間的差距，增強學(xué)生為國爭光的使命感和責任感；在講授交流電路時，引入兩位發(fā)明超人之間的“電流大戰(zhàn)”，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的價值觀；在講述基本定律時，引入科學(xué)家們艱苦卓絕奮斗的故事，引導(dǎo)學(xué)生堅定理想信念，學(xué)習(xí)工匠精神[10]。

3 結(jié)語

在“新工科”工程人才培養(yǎng)思想的指導(dǎo)下，針對傳統(tǒng)的“電工學(xué)”課程教學(xué)體系，提出了該課程存在的問題。在課堂教學(xué)和實踐教學(xué)中對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、實踐環(huán)節(jié)及考核方法等多方面進行改革與建設(shè)，通過“新工科”背景下“電工學(xué)”課程混合式教學(xué)模式的實施，優(yōu)化傳統(tǒng)教學(xué)方法，提升教學(xué)效果，以滿足不同學(xué)科門類的專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，充分調(diào)動教師和學(xué)生的積極性和主動性；遵循以人為本的育人理念，融入思政教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，提升學(xué)生工程實踐能力。并且，學(xué)期考核結(jié)果及相關(guān)的課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計證明了此教學(xué)改革有益于提高教學(xué)質(zhì)量。