兴趣驱动的电工电子教学模式改革与实践
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）43-0106-03
“电工技术”和“电子技术”是非电类专业的重要的技术基础课程，该课程训练学生基本的分析问题和解决问题的能力，为学习后续课程、从事有关的工程技术工作打下理论与实践基础[1]。目前本课程面向本校材料、机械、冶金与生态、土环4个学院开设，每学期约有近50个班，学生的覆盖面非常广。电子信息技术的复杂多样化，电工技术和电子技术课程传统的教学模式已经不能提高学生兴趣，吸引学生自主学习。
一、电工技术和电子技术课程教学模式的现有问题
1.学生积极性不高。在现有的教学模式下，部分学生对电工技术和电子技术课程的重要性认识不足，学习积极性不高[2，3]，认为这门课程是“副课”，是和本专业无关的知识，或者课程“用处”不大。现在的学生思想活跃，兴趣爱好广泛，有些学生认为学习电工电子技术不如去花时间考计算机等级，考驾照，去广泛社交等等。为此，他们上课时精力不集中，睡觉或者看其他书籍，甚至干脆不来上课。
2.课程内容和专业结合不密切。尽管科学技术的快速发展，使得非电类专业与电子技术出现了越来越多的交叉、渗透和融合，但是目前的电子课程内容并没有充分反映出电工电子技术在非电类专业中的应用，现有课程只重视内容的系统化完整化忽视课程中实际应用的问题比较突出。
3.网络资源没有得到有效利用。虽然从网络公开课到慕课都在致力于改革传统课堂教学理念和教学方法，但是网络公开课或慕课也存在一些问题：相类似电工电子技术的课程很多，学生不知道想学习哪个学校的课程，老师不知道学生在干什么，不能起到以学生为中心，正确引导学生学习，提高学习电学知识的兴趣和积极性。学生在上网的过程中，找不到合适的资源，转做其他的事情，浪费大量时间。
4.教学方法和手段不丰富。教师只是使用PPT和板书教学，学生提早打印课件内容，其中的讲解习题的分析和解题过程都一览无余，既对学生没有足够的吸引力，又不能增强学生主动学习主动思考的能力。按照传统的方法上课，无法引起学生学习的热情，获得好的教学效果。
如何调动学生的兴趣和积极性，以学生为中心、以教师为主导，如何采用兴趣驱动法培养学生自主学习能力是电工电子技术教学中面临的重要问题[4]。以机械类专业学生为对象，在电工电子技术教学过程中以教师为中心的知识灌输为主的教学模式，转变为以学生为中心、教师引导为主的兴趣驱动的教学模式。
二、兴趣驱动的电工电子教学模式改革措施
1.提炼教学内容中的兴趣点。（1）从“绪论”入手，引起学生的兴趣。在绪论中介绍电工电子技术的历史发展与现状，完成电子技术课程整个知识体系的综述。在这个过程中加入电工电子技术的发展对机械专业带来的革命性的转变，促进了机械行业的不断发展的内容。介绍起到关键作用的历史人物，使学生感到学习电工电子技术非常有用。介绍机械类专业中与电工电子技术相关的后续课程，后续课程中用到这门课程的哪些知识，引起学生对这门基础课程的兴趣和重视。例如后续“电子技术实习”2周，培养学生电工电子方面的工程意识和工程实践技能，这就是建立在电子技术课程的基础上的。计算机原理、自动控制等课程的学习，也是建立在电工电子技术的课程的基础上。（2）机械相关电路实例，激发学生的兴趣。在学习过程中，将功能背景和在机械中的应用相结合，从系统高度介绍电路，激发学生的兴趣。从实用电路的系统介绍→电路各部分功能分解→电路内部结构分析→各个器件的功能，增强对学生从系统到个体，从应用到理论的思考方式的培养。例如介绍电动机正反转电路的控制电路，就可以从工厂的实际机械设备引入，如机床作台的往返、刀升降的控制等都是由电动机的正反转买现的，那么通过实用系统的介绍就可以引入电动机的正反转控制，电路的结构就可以分解成主电路和控制电路，然后主电路由刀闸开关，熔断器，交流接触器的主触点等等到电动机，控制电路由停止，启动，自锁触点和交流接触器的线圈等等组成，然后根据每个器件的位置引入器件的功能，再到每个器件的结构的介绍，这样从实际出发到抽象的过程充分调动学生的兴趣和好奇心，使教学的质量大大地提高。
2.细化机械类专业，找准与电工电子的结合点。机械类专业包括机械工程及自动化、车辆工程、物流工程、工业工程四个专业，对机械类专业的再细化有利于找准各个专业和电子技术课程的结合点，在课件中加入详细背景下的应用实例，更容易把学生的兴趣激发出来。例如机械工程及自动化专业，需要掌握机电系统的设计、制造、检测与控制等方面的专门知识，在介绍组合逻辑电路的设计时，以工厂车间的电动机控制为应用场景，学生的兴趣就会倍增。例如车辆工程可以介绍分析汽车点火系统的工作原理；模拟电路部分的实例；数字电路部分的实例汽车电子遥控锁的电路设计[5]。
3.多种教学手段激发学生兴趣。（1）视频资源的有效利用，引起学生兴趣。对应课程中的知识点，对网络精品课程和MOOCs视频进行精心筛选和剪辑，精选讲解电路工作原理和内部结构的FLASH或视频动画，采用录屏软件制作仿真小实验等等，使这些视频资源得到有效利用，进行微课程的课件制作，合理地利用到课上课下的教学中。结合微课课件采用启发式和讨论式教学，引入翻转课堂的思想，激发学生的求知欲，调动学生的发散思维，加深对理论知识的了解和掌握。例如继电器控制系统中，采用微课课件，由学生自主学习组合开关的工作原理，首先介绍组合开关在实际中的应用，然后组合开关的内部结构的演示，再到组合开关的工作原理的分析，利用课下时间，学生对器件从感性认识上升到理性认识，不由自主地被吸引到相应的内容上。如在讲授三相异步电动机的工作原理时，通过多媒体课件可将三相绕组中的电流变化，旋转磁场的产生过程形象地展示出来，可通过模拟方法完成整个电动机的工作过程，这样，不仅将抽象的东西形象化了，还能有效地提高学生学习的主动性、积极性。（2）教学和实际结合，提高学生兴趣。通过器件实物和教学教具的使用，提高学生对这些器件的内部结构、参数性能产生感性认识。增加课前市场调研、课后思考题、与机械相关扩展知识阅读部分，部分内容拟以课堂讨论形式开展。在学习电子技术的时候，可以让学生通过网络和市场上亲自购买面包板和芯片，学习实践中器件的分类和挑选。有助于学生对这些器件的内部结构、参数性能产生感性认识，学习时就不会对抽象的参数感到枯燥。例如在书本学习电容时，学生只知道电容值是多少法拉，但是实际中购买使用电容时不单单要考虑电容的电容值，还要考虑有极性还是无极性，哪种材质构成，耐压值等实际的参数。不但引起学生的好奇心，还会从实践中体会到器件各个参数真正的含义。（3）在教学中引入仿真软件，激发学生兴趣。由于大部分学生对电路的接触较少，为增加学生的感性认识，在教学过程中有目标地引入各种电路的仿真，使学生能够直观地看到电子线路的构成，各种测量仪表的使用，学习从电子仿真电路图转化成原理图，总结相关方法和原理等内容，激发学生的兴趣的同时?强学生自主总结问题分析问题的能力。（4）利用网络资源，激发学生兴趣。网络的无处不在和移动网络设备（智能手机/平板/便携本）等的出现和普及，学生们基本离不开这些设备。为了把学生从这些设备上做其他事情吸引到课程上，充分利用现有网络资源，把课程的相关内容先后放置到网络上。内容包括课程简介、与机械类相关的各种资料、精选视频、课件与教案、自学指导书、授课大纲及考核大纲、习题、讨论题、往届考题等。例如，有些学生在上课时使用iPad或者手机直接看动画版的教学课件，这样就把学生从移动网络设备上做其他事情直接拉回到课程上，极大地提高了学生的学习兴趣和教学质量。 4.利用实验激发学生兴趣。（1）自主式实验，提高学生兴趣。在验证性实验的基础上增加综合性实验和设计性实验的个数和类型，允许学生自主选择实验，充分调动学生学习的积极性和参与性，允许学生自由选组，2～4人一组，集体完成一个项目并撰写出总结报告。学生自主分组进行查找感兴趣的选题，设计仿真实验，进行硬件连接调试，写实验报告的过程。这个过程让他们积极主动地参与和了解一个实用的工程应用问题、思考解决方案并总结的过程。学生的动手能力和自我学习能力以及分析解决问题的能力在这个教学中得到了锻炼。通过完全开放和自主实验等手段，提高学生发现问题、提出问题、独立分析、解决问题以及动手实践能力，以激发学生的学习兴趣，培养创新意识和科学精神。（2）利用myDAQ，提高学生兴趣。myDAQ数据采集套件体积仅有巴掌大小，含有电源及各种测量仪表，通过与计算机连接即可实现对实际电路的测试，使用方便，是学生在课外进行电路设计自主实践的得力工具，为学生自主探索学习提供一个良好的实践平台。由于myDAQ套件便于学生自主操作，激发学生的学习兴趣――自己动手设计，实现理论到实践的过渡，可大大拓展学生的学习和实验空间，对学生的兴趣和积极性都起到了促进作用。
5.改变考核体系，提高学生兴趣。充分考虑学习过程。综合考虑学生平时表现以及学习态度，在期末考试的成绩中予以反映，极大地提高了学生平时学习的兴趣和积极性。平时学习可以结合报告、答辩以及综合设计仿真等在多方面考核使学生充分发挥平时学习的积极性，而不是仅仅靠最终突击最终考试和照抄固定答案而得到高成绩，打击平时学习的学生的积极性。例如，课程报告可以是各种类型的，包括应用仿真软件设计性或验证性电路仿真，课程相关哲学内涵的探讨，课程知识点归类总结，综述电工学在机械方面的最新应用等。充分调动学生的学习热情和积极性，充分发挥自己的各方面能力，而不是仅仅靠最终试卷和平时固定答案的作业来定分数。
电工学是工科非电专业的重要课程，目前正面临着知识更新和教学改革的紧迫任务。结合电工电子技术课程实践性强的特点，把兴趣驱动的电工电子教学模式的改革和实践应用到机械类相关专业，从实践效果看，机械类相关专业的本科生的学习兴趣浓厚课堂气氛热烈，对学生的调查显示学习兴趣度比其他专业的学习要高。这些教学措施的应用与教学模式的改革对促进电工电子技术的教学工作、提高教学质量、培养人才具有重要意义。
把兴趣驱动的电工电子教学模式的改革和实践在机械类相关专业中取得的经验和成果进行推广，应用到材料、冶金与生态、土环各个专业的电工电子技术课程的学习中，充分激发学生的学习兴趣，培养学生自主学习的能力，提高电工电子技术课程的教学质量。
