基于教学范式的电工学实践教学改革研究

井 岩，马秀娟，徐 慧

（哈尔滨工业大学（威海）信息与电气工程学院，山东 威海 264209）

实践教学是高等教育、教学手段的重要形式，是促使学生将理论知识转化为实践能力的有效环节，也是最能发挥学生创新潜能的教学环节。电工学是面向我校非电类专业开设的一门电技术基础课，包括“电工技术”和“电子技术”两大部分，是连接基础课和专业课学习，起承上启下作用必不可少的重要课程，电工学教学是培养创新型人才的重要组成部分，因此，电工学实践教学具有重要的地位。

1 教学范式简介

教学范式主要是对教学思维的整合和归纳，是对教学活动的理性认识，是对教师和学生、教学内容、教学方法和教学手段等交互作用机理的研究，是将学术形态转换为教育形态的意识与能力。代表性的教学范式有通识教育论、生命化教学论、二重性教学范式和后现代性教学论等几种［1－3］。

为了培养学生的实践创新能力，我校积极进行了电工学实践教学改革，并在实践教学改革中合理运用了教学范式的思想，大范围、大力度地改革了传统实验教学方法，对创新型人才培养模式进行了较深入的探索。

2 教学范式在电工学实践教学改革中的应用

教学范式中的后现代性教学论侧重于启发教学，强调以实践观点开展教育活动，注重培养学生的独立精神、创新能力和批判怀疑精神［2］。我校将后现代性教学范式的思想与实际的电工学实践教学有机结合，积极进行了电工学实践教学改革探索。

2.1 完善电工学实践教学体系结构，优化实践内容

以培养学生实践创新能力为目标，按照从简单到复杂、从基础到综合、从理论到实际的过程，对电工学实践教学环节进行了完善，形成了如图1所示的与理论教学相互配合的实践教学体系。

图1 电工学实践教学体系结构

这样既注重了学生基本功的训练，也注重了学生应用能力的培养，既注重了学生专业知识的巩固与提高，也注重了学生创新思想和创新意识的激发，有利于教学目的从工具论向本体论转变，追求人的全面发展，有利于教学内容从预设向生成转变，实现知识、能力和素质的协调发展。

电工学实验内容覆盖面广，包含电路、磁路、电动机及其控制、模拟电子技术和数字电子技术等［4］。根据不同层次的培养目标，本着“循序渐进、夯实基础、加强实践、服务专业、开拓创新”的理念，将教学范式理论和电工电子技术实践相结合，优化了相应实验内容，同时将实验划分为必做实验和选做实验［5］。

2.1.1 理解理论知识和基本实验技能的培养

在这一层次里，可选的主要实验项目如表1所示。

表1 理解理论知识和基本实验技能的培养的实验项目

通过实验巩固并加深理解电工学的基本理论，主要目的是训练学生的基本实验技能，培养学生对常用实验仪器，如示波器、信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表、万用表、电工电子实验台等的使用；培养学生对常用实验元器件，如电阻、电容、继电器、电动机、三极管、二极管、数码管、集成电路等的识别、检测及了解使用注意事项；培养学生在电路安装调试、故障分析、数据处理等方面的基本实验方法和技能。

2.1.2 应用EDA常用软件仿真能力的培养

引导学生掌握 EWB［6］、PSPICE［7］等软件的使用，用其完成如表2所列的部分仿真实验项目，建立理论与实验之间的桥梁。

表2 部分应用EDA常用软件仿真实验项目

EDA软件仿真具有节约实验经费，促进实际实验和虚拟实验结合，精确分析、动态观察实验过程和获取实验结果等优点，使学生在轻松的实验环境中学习，增加了学习的趣味性和实用性，激发了学生实验的创造力和想象力，提高了学生的学习兴趣和效率，同时弥补了某些硬件实验难以实现的不足。

2.1.3 提高动手能力和电路设计思维模式的培养

在这一层次里，要求学生完成一些小设计性实验项目，培养学生的设计思维模式。可选择的设计性实验如表3所列。

表3 部分设计性实验项目

实验室给出小设计课题要求和所能提供的物资条件，使学生体验了查阅资料、选择元器件、计算机仿真、构思实验步骤再到调试电路等各个环节。建立电路设计思维基本概念的同时培养了学生的实验兴趣，达到了调动学生的主动参与性、加强实践能力培养的目的。

2.1.4 综合设计能力和激发创新能力的培养

在这一层次里，设计多个具有一定深度和工作量的专题或有具体应用背景的综合性和设计性实验项目，部分项目如表4所示。

表4 部分综合实验项目

要求学生从具体的实验项目出发，提出问题和不足，然后找出解决问题的方法和步骤，在分析过程中让学生掌握相关的原理和技能、分析实验现象和结果、评价实验的创新性和正确性［8］，提高了学生的动手实践能力、综合设计能力，激发了学生的创新能力。

2.1.5 掌握高新技术实践能力的培养

引导学生掌握先进的FPGA和CPLD技术，利用开发软件完成综合性课程设计，如可编程控制器实现运料小车控制、交通信号灯控制逻辑电路设计与制作、数字电子钟的电路设计与制作、电子琴音阶发生器设计与制作、可变量程数字频率计设计与制作等，激发了学生积极主动思考问题、灵活综合运用所学知识解决问题的能力，通过掌握先进的EDA技术，使学生具有了过硬的动手能力、更强的竞争力和创新能力。

2.2 建立学生自主学习为主体、教师讲授为引导的新型实验教学模式

改变以往教师讲得多、学生想得少的状态，多给学生思考的空间。教师要转变观念树立新教学理念，有利于实现从教师权威向学生主体转变，体现学生的主体地位。

教学过程不仅是传授知识的过程，更是引导学生学习与思考的过程。只有有了浓厚的学习兴趣，才能产生学习和探索的愿望，为了激发学生自主学习的内在动力，引导学生一步步进入实践教学空间，我们一方面拓展了电工学实践教学的内容，增加了一些实用性、趣味性的实验，如实用门铃电路设计、报警电路设计、霓虹灯电路设计、楼道声控电路设计等，为实现学生自主学习创造了条件，另一方面引导学生自主设计有创造性的综合性实验，实现了学生与教师共同参与探究，学生为主体、教师为引导的新型实验教学模式，从而实现了学生在实验中主动学习、提高和成长。

2.3 探索多样化的实践教学方法，培养学生创新思维习惯

将启发式教学法、体验式教学法、研讨式教学法［9］、激发兴趣法、鼓励自学法、EDA技术应用等多种教学方法相结合，实现了教学方法论从单一向多元的转变［10］。

例如555定时器应用设计实验。首先通过体验式教学法，让学生利用555集成定时器无稳态多谐振荡电路原理，在实验室自己组装实用门铃电路和模拟警笛声电路，初步体验555的应用；然后采用激发兴趣法，在实用门铃电路基础上提出新的要求：能否利用红外线发射管和接收管组成红外报警电路？由此引起学生对555做进一步研究的愿望，同时简单介绍以前没有接触过的红外线发射管和接收管属于光电器件，而其具体的工作原理通过鼓励自学法，引导学生自行查阅相关资料，形成红外报警电路的初步设计方案；再通过启发式教学法，对学生提出的设计方案进行论证，教师在有问题的地方做适当的引导和启发，让学生从分析问题、解决问题过程中总结经验教训，不断改进实验设计方案，也要注意不能让学生过多地碰壁而失去继续做下去的信心，但教师也不可全盘包办，掌握分寸做到初步激发学生对问题做进一步研究的灵感，产生要解决问题的愿望；最后在实验调试过程中采用研讨式教学法，对实验中出现的故障进行研究讨论，找出故障发生的原因并加以改进，最终完成红外报警电路的设计和制作。当调试成功之后，学生所获得的成功感是激励他们继续创新实践活动的动力。培养创新能力不是一句口号，要不断积累，要从提出问题、分析解决问题开始，促使学生主动思考，培养学生创新思维习惯，最终积累创新能力。

2.4 引导学生参与科技创新竞赛，锻炼学生实践创新能力

为了培养大学生创新能力、协作精神，加强学生动手能力的培养和工程实践素质的训练，提高学生针对实际问题进行电子设计、制作的综合能力，学校、学院采取了一些积极、有效的措施，例如我们信息与电气工程学院面向全校学生已经举办了6届电子设计大赛，仅2012年我院就拿出7.48万元支持学生开展科技创新项目66项，同时引导学生积极参与全国大学生电子设计竞赛、机器人大赛等竞赛。近3年我校学生在全国大学生电子设计竞赛中获1项国家级一等奖、1项国家级二等奖、20项省级一等奖、29项省级二等奖等奖励。大批学生在参与竞赛过程中得到了良好的锻炼，实践和创新能力有了显著提高。

2.5 多元化的实验成绩评定体系

传统的实验报告决定实验成绩的评定方法有其局限性，为了突出每个独具价值的个体部分，并考虑到评价体系应从多角度反映学生的实践动手能力，我们制定了新的实验成绩评定体系，由实验预习情况、实验方案设计优劣、实验操作熟练程度、实验验收提问、实验报告撰写5部分组成，并合理设定了各部分的加权系数，注重了定量与定性评价的结合［11－12］。

3 结束语

我们开展的电工学实践教学改革是一个以学生为主体的，让学生充分体验实践教学的，激发学生研究灵感、提升学生强烈分析问题解决问题愿望的综合运用各方面知识再创造的过程，是一个融观察、思考、试验、设计、制作、评价等活动于一体，强调创新型人才培养的实践活动过程。从2007年电工学评为省级精品课程开始，我们就在电工学实践教学环节一直进行着改革和完善。应用教学范式的积极主张指导实践教学改革，对教学内容进行了优化整合，形成了较为完善的体系结构，建立了学生自主学习模式，探索了多样化的实践教学方法和成绩评价体系，根据学生在具体实践教学中的表现，进行分析和总结，进一步完善了实践教学内容、方法等。学生参与各种创新设计大赛所取得的成绩和毕业后用人单位的反馈信息，说明我校学生的动手实践创新能力还是比较强的，证明了电工学实践教学改革达到了创新型人才培养的教学目标。

（

）

［1］方泽强.高等教育研究的反思和展望：范式的视角［J］.中国高教研究，2011（12）：22－24.

［2］徐会奇，李辉.精品课教学范式的三维属性研究［J］.中共青岛市委党校青岛行政学院学报，2010（5）：114－118.

［3］胡守敏.后现代主义教学研究范式：吸纳、批评与出路［J］.山西师大学报：社会科学版，2011.38（4）：37－40.

［4］秦曾煌，姜三勇.电工学 ［M］.7版.北京：高等教育出版社，2009.

［5］马秀娟，胡屏.电工电子实践教程 ［M］.2版.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2007.

［6］李锡，林连山，樊薇薇，等.新形势下EWB辅助电工学实验教学的应用［J］.实验技术与管理，2012，29（4）：345－348.

［7］胡屏，邵仙鹤.OrCAD PSpice在电路课程教学中的应用［J］.东北电力大学学报，2006，26（3）：60－63.

［8］张秀珍，马秀娟，王新胜.改革实验教学，突出学生工程实践能力的培养［J］.实验技术与管理，2007，24（11）：11－13.

［9］刘伟.研讨式教学模式构建［J］.高等教育研究，2008，29（10）：65－67.

［10］郭广生，李庆丰.培养创新人才呼唤教学方法大变革［J］.中国高等教育，2011（18）：7－10.

［11］樊增广，王真真.应用型本科院校学生学习评价模式的思考与改革［J］.高等工程教育研究，2011（6）：121－123.

［12］佘远富，王庆仁.高校研究性教学评价体系的构建［J］.高等工程教育研究，2011（6）：111－115.