“以学为中心”的电工学课程教学模式探索

张引红 吴晶

陕西师范大学物理学与信息技术学院, 陕西 西安710062

“以学为中心”的电工学课程教学模式探索

张引红 吴晶

陕西师范大学物理学与信息技术学院, 陕西 西安710062

传统的以教为中心的教学模式强调知识的传授, 学生被动接受。建构主义提出的以学为中心的教学则强调学生通过主动意义构建获取知识,电工学是物理学专业的一门基础课，与现代科技发展息息相关。结合在物理创新实验班的电工学课程教学过程中的一些体会，对电工学课程的“以学为中心”教学模式及方法等方面进行分析探讨。通过课堂实践，引入这一教学模式,有利于培养创新实验班学生的自主学习和创新的能力,提高了教学效果, 取得一定成效。

电工学；以学为中心；自主学习；教学模式

现代教学的发展越来越重视学习者的个体差异和个性发展。以教师、书本或知识为中心的传统教学模式，正快速地转变为以学生、生活和能力为中心的新形式，以适应信息时代对人才培养的需求。以学习者的学习为中心构建新的教学模式和体系成为当前教学改革的核心内容之一[1]。

本校物理创新实验班，以科学研究的创新能力为重点培养目标，同时探索在师范院校进行非师范专业培养的新模式，并推广和探索新的教学理念及方法。作为承担第一届物理创新实验班的电工学指导教师，笔者指导了部分大学生创新科研项目，结合教学实践，对“以学为中心”的电工学课程教学模式及方法进行了探讨。

1 电工学课程结构特点

电工学是物理学专业创新班学生进入大学学习的一门专业基础课，是研究电磁的自然规律在工程技术上应用的科学，是集电工电子和其它科学理论与技术于一体、覆盖面广、实践性很强的非电专业技术基础课，在学生的专业学习中起着承前启后的重要作用，具有基础性、应用性和先进性的特征。随着电工电子技术的飞速发展，大量的新知识和高新技术成果不断地引入到教学中，加之电工学课程概念多，计算量大，分析和计算电路的方法和手段多，与工程实际联系紧密等原因，仍采用传统的教学模式、方法和手段，要在有限的教学时间内完成电工学课程的教学任务显得不太适应，难以达到现代社会对人才培养的要求[2]。

复杂电路的分析方法是本门课程的重点，引导学生积极主动地掌握各种电路分析方法的要点，做到一题多解，触类旁通，必然会增强学生的学习主动性，提高他们分析和解决实际问题的能力。对于创新实验班新生，虽然有高中物理电磁学部分坚实的理论基础知识，但电路内容偏简单，且高中学习大多数是以“教师为中心”的注入式教学，学生被动地接受知识，其自主学习的能力相对薄弱。“以学为中心”的学习方式更注重学习者对知识的主动建构，与其他学习方式相比较，其特征主要表现为更多的开放性、问题性、实践性和参与性，而且学习过程中重视学生间的相互合作[3]。在充分了解创新实验班学生原有的电学知识结构后，合理选择教学内容的起始点和重难点，在电工学课程教学过程中，施行“以学为中心”的教学模式，注重课程教学内容和中学内容的合理衔接与适当深化，不断强化创新意识，同时注重学生系统学习能力和实践能力的培养。为后续专业课的学习和毕业后在工程技术岗位上的自学、深造、拓宽和创新打下坚实基础[4]。

2 “以学为中心”的电工学课程 教学模式

“以学生为中心”的教学可追溯到皮亚杰、杜威和俄罗斯的发展心理学家维果茨基。皮亚杰探索了人类如何建构自己对世界的认识；杜威强调学习者与物理环境的互动；维果茨基强调社会交往在学习中的作用。在“以学为中心”的课堂上，学生直接参与知识的发现过程。通过与他人协作、合作和分享，学生所经历的体验式学习是真实可靠、整体的和具有挑战性的。学生利用其认知结构中的原有知识来构建新的学习。通过发展元认知过程，学生反思自己的思考过程。作为学习伙伴，教师有意创建有组织、有内聚力的经验以协助学生建立关键概念间的联系。

创新班的学生有其特有的学习特点，具有独立自主学习的能力，积极的学习态度、明确的学习意识、良好的学习习惯品质。因此在在电工教学实践中，尝试“以学为中心”的教学模式，有利于他们批判性思维的形成和创新能力的初步培养。

2.1 创设真实的问题情境, 引导学生主动参与知识建构的过程

我们的教学手段以多媒体教学为主，结合板书的教学模式，在多媒体课件制作的过程中注重形象生动以及知识点之间的逻辑性，增加新问题及互动情景的设置，让大部分的学生积极主动地参与到课堂教学的活动当中。例如在电动机教学环节中[5]，因为电动机有直流与交流之分，这正是解决学生对前面章节直流电路与交流电路理论学习存在疑惑的最好时机。课件中涉及电磁学中电与磁的关系、直流电路与交流电路的实际应用，通过简单介绍，使同学们立刻对这章内容有了感性的认识，激起了他们渴望学习的热情，课堂上，同学们根据自己对学过知识的掌握程度进行交流并热烈讨论，然后才仔细讲解了直流电动机和交流电动机不同的工作原理，课后要求同学们自己找出一个有关直流或交流电动机的实际例子并讲述它们的工作原理及记录有关铭牌数据信息，为下节课有关计算打好基础。在整个教学环节过程中可以看到每位学生都很兴奋，主要是和实际结合起来，使他们体会到了电与磁是密不可分的，学会灵活应用所学过的理论基础知识，并帮助学生建构自主学习的知识体系，提高了学生学习的主动性。在教与学的课堂讨论过程中教师要细心倾听学生的意见，鼓励每个学生,培养他们的自信心和学习兴趣,并注意教学状态的形成。

2.2 合理设置实践教学环境,通过体验、反思增强学生的动手能力和对知识的深入理解

通过电工实验的教学, 有意识地培养学生获取知识的能力,可以充分调动和发挥学生的主观能动性。在教学中加强学生实验,通过学生自己动手做实验来带动相关知识的学习。例如在讲“基尔霍夫定律”时,尽管课堂多次强调电压电流实际方向与参考方向的不同，分析问题时标注参考方向的重要性，但是，几乎每一届的学生作业还会出错。解决这个问题，通过加强实验课的教学改革加深学生对电压电流参考方向重要性的理解，要巧设“陷阱”，留给学生一个思考发挥的空间。实验课上，我只是简单介绍了电压源、电流源的用法、及电压表、电流表测量方法,不再陈述基尔霍夫定律的实验原理，也不再画出具体的实验线路图，而让学生自己动手设计电路, 并要求用电压表和电流表分别测出各支路的端电压和电流，在处理实验数据并验证基尔霍夫定律的正确性时，同时考虑什么样的结果是符合要求的？若实验中出现异常情况，可能是什么原因？如何来分析、解决？最后，写实验报告时，这些问题都要在实验报告中来体现。在批阅学生实验报告时，首先检查学生设计的实验图，标出的各支路电压和电流的方向是否和测得的实验数据相符？从而防止他们互相照抄；第二，检查学生是否会进行实验数据的正确分析？有的同学认为做完实验就完成任务了，实际上对实验数据的分析至关重要；第三，检查学生是否会灵活处理实验中出现的异常数据？实验中出现错误的数据并不可怕，关键的能否通过实验来查找错误数据的来源。这样既有利于培养学生动手、动脑的习惯,提高学生实际操作与研究问题的能力,又可以激发学生的学习兴趣, 调动学习积极性。

2.3 将所学知识运用于现实生活中，使知识产生新的意义并有利于创新能力的形成

深化教学改革，实现素质教育是一个长期而复杂的系统工程。创新教育是素质教育的主要方面，创新教学是实现创新教育、培养创新型人才的核心所在。学生创新教育的目标是培养学生文献资料检索能力、实验操作能力、信息综合加工能力、运用创新技法的能力、创新成果的表现力、社会调查能力等[6]。课堂教学中采用由实际问题创设问题情境。比如对大一新生学习电工学,教师可以组织一些与电子信息相关的课外活动，引导学生参加课外电子设计兴趣小组，通过学生的自主学习来提高学生的自我学习能力和意识。同时，学生还应具有对知识大胆引疑质疑，这是激发探究的原始动力；不局限于现有的课本知识，课外的科学文化知识的拓展延伸是引申探究的途径。教师不仅要制造学习环境，也要投入学习环境，教师是作为学生的合作伙伴出现的，他的合作体现在适时、适当地向学生提出问题并对课程资源进行再挖掘、再设计。对课堂教学中某些内容、某些实验操作、某个创新点、兴趣点,进行临时调整创设一种适于探究的问题情境。然后,让学生从问题情境中形成问题,建立假设,并在收集各种证据的基础上证实或证伪假设,最后得出自己的结论。例如在交流电动机启动教学环节中，我们结合电磁学课程、电动机软启动器实用技术、单片机、变频器、软启动器及PLC实用技术等课程相关内容的教学，我要求同学们利用自己所学并查阅相关资料自己设计一个综合性较强的实用电路，如电动机的启动方式的控制等，结果学生们设计的电路图各有不同，有的简单，有的复杂，有的奇思妙想，有些构思巧妙，虽然不尽相同，但在这个过程中可以看到每位学生都在积极主动的学习，用心去做，使他们体会到所学知识的重要性并逐步建立了电动机软启动技术的框架结构，并帮助学生自主学习，挖掘其潜在能力,培养学生探索实践创新能力。这种多方式的交流有利于促进学生的心理健康发展, 同时也极大地优化了课堂教学质量。

3 电工学课程实施“以学为中心”教学模式的关键

“以学为中心”教学对教师的能力要求更高，更要注重学生探索实践能力的培养。开展“以学为中心”教学时，关键在于如何引导学生一步一步地分析思考并鼓励学生大胆猜测或作假设,即勇于发现。开展“以学为中心”教学时,可借助一些前沿课题帮助和引导学生收集与各章节相关的资料，锻炼学生收集文献资料的能力。如在讲解电动机启动方式时，结合教材的内容，我精心做了如下教学环节的设计：先按照教材帮助学生设计实验，测试相关数据并分析数据，说明目前启动电动机存在的弊端，凭借现有的知识想要改变电动机的启动条件是远远不够的，如果能够在单片机和PLC控制下，或许能有所改变，希望有兴趣的同学可尝试做设计性的实验，来研究在实际应用中各种不同电动机的启动方式的优缺点，引导学生积极思考，在不同的环境下应该如何正确地启动电动机。目前学校非常重视大学生创新能力的培养，开辟了各种支持渠道，如大学生勤助科研创新基金项目，本科生与博士生手拉手活动等。在这样的鼓励和引导之下，几位同学带着浓厚的兴趣积极申报学校组织的大学生勤助科研创新基金项目，将单片机控制技术与电动机启动技术联系起来，邀请教师利用课余时间进行辅导并组织协调各种后期实验工作。当时创新班学生电子技术课程基础非常薄弱，申报项目时需要查找哪些方面的资料？怎样查找？对杂乱无章的资料怎么整理？等等。经过精心挑选科研小组成员（必须有高年级同学参与），利用暑假期间自学单片机知识、MATLAB语言等课程，参加的电子设计大赛培训，帮助老师做相关课题研究，随着时间的推移，凭着他们的勤奋好学和电子技术基础知识的不断积累，同学们学习的自觉能动性不断增强，逐步培养学生的创新能力和参与课题研究的实践能力。

随着创新教学改革的不断深入，作为教师我们要从教学模式、教材内容和体系、教学方法和手段、课程评价方式等方面进行大胆的、不懈的探索和创新，找到一个可行的、更适合创新型人才培养要求的电工学课程教学模式。更注重学生的科研意识、科研能力和创新意识的培养，在教学过程中力求一种教学与研究相结合的氛围，教师和学生都是其中的学习者和研究者，通过相互交流和合作促进教学内容的完成和学术研究的健康发展。要合理利用有限的课堂教学时间，增加课堂容量，合理设置课堂的培养目标，结合新时代教学模式和教学要求，在教学实践中不断调研，不断总结。总之,“以学生为中心”的教学模式的实施需要学生、教师、课堂教学几方面做好相应的配套工作。只有这样,“以学生为中心”教学模式学习才可能达到它预期的目标。

[1]秦华明. 以学为中心-基于建构主义的环境微生物学多媒体教学的思考[J]. 高等理科教育,2007,75(5):84～86

[2]谢生强.电工基础课程的教学方法探索与研究[J].中国科教创新导刊, 2011,(2). 61～62

[3]杨鹏,莫岳平,史旺旺,曹卫.电气工程及其自动化专业学生创新和实践能力培养的内容与途径[J].高等理科教育, 2011,(3). 96～99

[4]邓建国,等. 强化创新意识和实践能力的培养[J]. 西安交通大学学报,2000,20(10) :23～25

[5]秦曾煌.电工学（第六版）[M].北京：高等教育出版社,2003年12月

[6]吴根忠,盛华,李剑清.关于电工电子实验教学改革的探索[J].高教与经济, 2006,19(4):62～65

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.05.096

张引红（1972－），女，陕西师范大学物理学与信息技术学院讲师，在职博士，主要从事电工电子课程与实验教学研究。