电类专业电学基础技术课程改革与实践

王志秀， 张吉月， 蓝 波

（北京石油化工学院信息工程学院，北京 102617）

电类专业电学基础技术课程改革与实践

王志秀， 张吉月， 蓝 波

（北京石油化工学院信息工程学院，北京 102617）

为了适应“卓越计划”对电学基础技术课程的要求，电学基础系列课程在理论教学、实验教学和实践环节都进行了一系列改革。从专业需要和社会需求出发，加大工程实践力度，提出“把培养工程师的任务交给工程师”的教学理念，通过进行课程整合，在专业技术基础课程中加入系统性的工程实践环节，聘请有工程实践经验的工程师授课，加强教师的工程实践培训，提高教师的工程实践能力，强化培养学生的电子系统综合设计能力，达到电学基础技术课程的培养目标。自动化专业的改革经验也逐步应用到其他电类专业。

教学理念;卓越工程师培养;电学基础技术课程改革;专业需求;社会需求

0 引言

我院自动化专业作为学校实施“卓越工程师计划”的首批试点专业，从卓越工程师培养计划的培养目标出发，在基础课程和专业课中都进行了大量的改革，取得了较好的教学效果。这些成果都逐步的应用到我校电类专业中。自动化专业对电学基础系列课程的要求是“要培养学生的电子系统综合设计能力”［1］，在电学基础系列课程的改革中，电工基础教研室教师从专业需要和社会需求出发，重新整合课程，采用模块化教学模式，结合CDIO教育理念［2］，提出“把培养工程师的任务交给工程师”的理念，遵循在工程实践中培养工程实践能力［3］，在重要的实践课程中聘任工程师作为任课教师以提高学生的工程实践能力，重新编制教学大纲，改革课程教学内容、教学手段以及课程的考核评价等。经过几年的实践，充分证明了电学基础系列课程的这种教学改革紧密结合了现代大学的教育理念，适应现代大学生的培养目标，取得了较好的教学效果。这些成果逐步广泛应用到我校的电类专业。

1 电学基础技术课程定位和改革思路

传统的电学基础课程主要包括电路、模拟电子技术、数字电子技术、电子技术实验(单独设课)、电子课程设计和电工电子实习，以及EDA技术应用等相关课程，这些课程在教学过程中，各自相对独立。在制定适应“卓越计划”的培养计划中，自动化专业对于电学基础系列课程的要求是通过学习让学生具备电子系统综合设计能力，传统的课程和教学方式能满足让学生掌握简单的电子电路的能力［4］，但是，知识相对比较孤立，学生对于电子系统的认识不足，设置的这些课程在教学过程中体现出系统性差。课程整合势在必行。通过改革课程内容和教学模式，以适应培养的现代大学生获得电子系统设计能力的素质。

从我国目前大学来看，有很大部分高校教师都是从学校到学校，缺乏工程实践经验［5］。由于教师自身的局限性，大学中对于大学生的培养更偏重于知识能力素质培养，虽然有配套的实验和课程设计等实践环节，但系统性差，知识的更新速度缓慢、知识的实践性明显不足。这种现实直接制约了大学里培养合格工程师的目标。而电子产品、电子技术是飞速发展的，没有满足要求的教师怎么能培养卓越的人才?因此，提出了“把培养工程师的任务还给工程师”的教学理念，在校内没有合适人选的情况下，首先聘任从事相关专业工作的工程师担任相关课程的教学，做到以社会需求为导向，以实际工程为背景，以工程技术为主线，强化学生的工程意识和实践能力，使其掌握电子系统分析与设计、开发与应用、运行与维护、管理与决策等基本理论和知识［6］。在电子系统综合设计方面受到专门知识和技术的基本训练。

2 改革实施方案、实践效果和问题分析

2.1 电学基础技术系列课程改革方案

以专业需要的工程为背景，以电子系统综合设计能力培养为目的，为了更加突出厚基础、宽专业的作用，重新整合了电学基础系列课程。课程整合前和整合后的结构如图1［7］、图2所示。

电学基础技术课程整合前遵循的是阶梯式教学模式，循序渐进培养学生的理论知识、实践能力和创新能力，在实际教学中取得了一定的成果［8］。但是在“CDIO”模式和卓越工程师培养模式提出后，阶梯式教学模式逐渐显现出不足之处，特别是实践环节，各课程之间相对独立，缺乏系统性，学生完成课程以后对知识的理解处于一种“一盘散沙”的状态，虽然各个课程都以EDA技术应用课程相关，但是EDA技术与应用课程的作用仅是这几门课程的工具。

图1 电学基础技术课程整合前

图2 电学基础技术课程整合后

为了更好地培养学生的电子系统综合设计能力，让学生学习这些课程以后，对课程有系统性的认识和实践能力，以系统综合设计能力为核心，模拟电子技术课程、数字电子技术课程和电路分析课程紧紧围绕这个核心，以项目设计为主线，设置课程，把理论和实践紧密相关。

2.1.1 理论教学改革

在理论课程方面，为了培养学生扎实的理论基础，必须要讲授相关的理论知识，如果只是培养学生的实践能力而忽略其理论素质的培养，学生将会变成一个只知其然不知其所以然的操作工，使实践变成“无源之水，无本之木”，必然不能满足培养卓越工程师的要求，因此，理论教学不但不可以弱化，而且还要加强。但是理论教学又不能局限于对于原理的讲解和解决理论问题，这样学生又会局限于书本，不能理论联系实际。纵观现代教育，从小学到中学再到大学，各个阶段的教学都遵循着理论联系实际的原则，不断向前推进。在大学阶段，必须更加强化学生理论联系实际的能力。

针对电学基础系列课程各自的特点，对理论课程在进行了更新。增加了电路分析课程的学时，由原来的58学时理论加22学时实验变为72学时理论加14学时实践，总学时增加的不多。电路课程更加强调电路原理的理解和应用，因此，必须要加强对电路原理的讲解，而每一个原理都针对不同的实际问题，这就可以在讲解原理的同时，穿插实例，由实践来强化对原理的认识。模拟电子技术(56学时)和数字电子技术(48学时)课程是技术类课程，这两门课程的原理性稍弱，更强调对技术的应用性。课堂教学和实践教学分离的教学模式，不利于学生理论联系实际，在自动化专业电子技术课程的教学中，除了通过小型电子系统——数字电子秤为引例［9］，采用任务驱动法［10］教学外，还把实验课引入理论课课堂，随时学理论，随时实践。

利用仿真软件的优势，在理论课程的课堂教学中引入仿真。这几门理论课程，都可以在课堂教学中，用仿真软件中的电压表、电流表和示波器等虚拟仪器观察响应过程和验证结果的正确性。特别是对于一些瞬态响应的问题，可以通过仿真直接让学生观察过渡过程和结果。

2.1.2 实践教学改革

培养大学生的工程实践能力，最直接的方法就是提高实践课程量［11］。但是，电学基础系列课程的总学时量有限，如果只是单纯的增加实践课的课时，不是解决问题的好办法。如何提高实践课程的质量才是关键所在。根据自动化专业对电学基础实践课程的要求，为了培养学生电子系统综合设计的能力，必须对实践课程进行突破性改革。

经过多方调研，根据一个初级工程师从事项目研究的全过程，设置电子系统实践课程。首先，按照专业特点、基础知识进度和社会对工程师能力的要求，将实践类课程进行整合，整合结果如表1所示。

表1 实践课程整合情况对比表

将电子实验、电子课程设计、电工电子实习和EDA技术应用4门课程整合为电子工程设计(一)和电子工程设计(二)课程，整合后的课程跨越第四学期和第五学期，12学时电子综合实验加六周实践，以实现一套小型温度测控系统的实际工程为背景，包含了电子系统功能分析与设计、元件选型、电路布局、protel印刷电路板设计、焊接、编程、测试、故障诊断等内容，系统分为6个功能模块，每个模块具有特定的功能，在教学中采用模块化的方式。其次，聘请从业一定时间，具有从事项目开发经验而又有能力为大学授课的工程师作为实践课程的任课教师，真正的做到“工程师教工程师”，保证高质量的完成课程。再有，在工程师为学生授课的过程中，电工电子基础教研室的相关教师也同学生一起参与其中，教师一般都具有扎实的理论功底，与学生一起实践，一是可以抓住机会提高教师的工程实践能力，培养校内自己具有工程经验的教师，日后可以担任“卓越计划”课程的任课教师;二是为了掌握学生学习情况，以便根据我校学生实际情况对课程及时做出相应调整。

根据电子系统综合设计课程特点，相应的改革了考核方式。考核分为方案设计部分(20%)、焊接(20%)、调试(20%)、考试(书面答题和实际操作考试各占15%)、报告(10%)，进行多方面考核，不仅关注结果，更侧重学习过程［11］。

培养人才不能只局限于课堂教学，学生的课外科技活动更能够激发学生学习的动力。几年的实践经验显示，学生对大学生研究训练(简称URT)的兴趣非常高，在完成项目的过程中，学生在很多方面都得到了锻炼，教委也在加强对大学生实践活动的投入。我校曾经探索建立跨专业、跨学科的大学生卓越URT，以达到不同专业不同学科的学生互相取长补短，实现学科大融合的目的。根据这些现实情况，以及卓越计划的要求，负责自动化电学基础系列课程建设的教师制定了相应的课外科技活动项目“卓越URT”，专门针对“卓越班”的学生设立项目。3～5人一组，分组遵循自愿的原则，每组题目不同，在项目进行中，同学们分工合作，潜移默化中锻炼了团队合作能力。“卓越班”的同学通过参加“卓越URT”，进一步提升了工程实践能力和创新能力。

2.2 实施效果与问题分析

“卓越计划”在我校实施以来，已经过了近3个学年，电学基础系列课程已经实践了4个学期。在这两年的实践过程中，对比卓越班课程和非卓越班的课程的教学和学习效果，卓越班的课程设置相对合理，有以下几个表现:

(1)在不增加学时的基础上，学生不仅增强了实践能力，同时还促进了学生对理论知识的理解。08和09级学生的考研率相对往年较高，而且上录取分数线的学生90%是进入卓越计划的学生。参加卓越计划的学生在就业方面也具有很大优势。

(2)加强了学生对于电子系统的系统性理解和实践能力。特别在电子系统综合设计环节中，每个学生都要独立完成系统的设计，并独立完成某些电路模块的设计、布局、焊接、调试，做到100%的学生完成系统。学生在实践过程中加强了对电子系统的理解。

(3)在实践中培养学生的团队合作能力。在完成项目时，按照学生自愿兼顾学生学习能力不同进行搭配，把学生分成小组，每组2至3个同学，同学们逐步学会分工合作，有些合作能力较弱的同学，也在实践过程中逐步培养了与他人合作的观念和能力［12-16］。

(4)培养了学生的创新意识。在卓越URT项目中，学生设计的方案，学生在查阅相关资料的基础上，能提出自己的观点和方案，逐步形成了创新意识。这些实践能力和创新意识，也体现在大学生课外科技活动中，如我校自动化专业学生参加的北京市大学生电子设计大赛的成绩较往年显著提高。

在教学过程中，存在的问题也很明显，主要有以下几个方面:

(1)校内教师的工程实践能力相对较弱，卓越工程师的培养不能仅依靠聘任校外工程师，也要培养校内教师成为工程师型教师。学校组织培训是一种方式，而教师也要主动抓住机会，加强自身的修养，把自己培养成为具备相当实践能力的工程师型教师。

(2)由于“卓越计划”中电学基础系列课程的改革确实带来了很好的教学效果，越来越多的专业看到改革的优势，加入到“卓越计划”中来，如何适应越来越多的专业和班级进入卓越计划，有些课程内容还需要优化，适应不同专业要求。越来越多的专业加入“卓越计划”，也带来了师资严重不足的问题。

(3)由于学生的学习能力和主动性有很大差别，有些学生做的又快又好，而有些学生可能每天都忙到晚上八、九点钟，还没完成，需要教师分层次指导学生，研究怎么能让学生更好理解系统，保质保量的完成每门课程。

3 结语

结合人才培养定位，以“卓越计划”为契机，自动化专业电学基础系列基础课程模块的改革与实践，以实际工程为背景，以工程技术为主线，强化学生的工程意识和实践能力，使其掌握电子系统分析与综合设计、开发与应用、运行与维护等基本理论和知识，在电子系统综合设计方面受到专门知识和技术的基本训练。在一定程度上促进了工程教育改革和创新，从专业基础课开始全面提高工程教育人才培养质量，努力建设符合我校特色的高等工程教育体系，解决工程教育缺乏创新性和实践性的问题，不断改革，逐步做到面向工业界、面向世界、面向未来，培养创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才［12-16］。

［1］ 北京石油化工学院自动化系，“卓越工程师教育培养计划”北京石油化工学院自动化专业本科工程型人才培养方案［Z］.2010:3.

［2］ 刘 美，陈政石.石油化工自动化卓越工程师培养的探索［J］.中国电力教育，2011，27:7-8.

Liu Mei， Chen Zhengshi. Exploration ofExcellentEngineer Automation in Petrochemical Industry［J］.China Electric Power Education，2011，27:7-8.

［3］ 查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式［J］.高等工程教育研究，2008(3):1-9.

Zha Jianzhong.On CDIO Model under"Learning by doing"Strategy［J］.Research in Higher Education of Engineering，2008(3):1-9.

［4］ 常青美，孙 亮.电类核心基础课程教学改革与实践［J］.中国电力教育，2012(18):60-61.

Chang Qingmei，Sun Liang.Teaching Reform and Practice of Theory Basic Courses［J］.China Electric Power Education，2012(18):60-61.

［5］ 李培根，许晓东.我国本科工程教育实践教学问题与原因探析［J］.高等工程教育研究，2012(3):1-6.

Li Peigen，Xu Xiaodong.On Practical Teaching Undergraduate Engineering Education in China:Programs and Causes［J］.Research in Higher Education of Engineering，2012(3):1-6.

［6］ 戴 波，纪文刚.以工程能力培养为主线建构专业人才培养模式［J］.高等工程教育研究，2011(6):136-140.

Dai Bo， Ji Wengang. Constructing Professional Talent Training Model by Engineering Ability Quality Training as Main［J］.Research in Higher Education of Engineering，2011(6):136-140.

［7］ 曾建唐，蓝 波.更新理念搞好教改，构建新型实践教学体系［C］//北京市高等教育学会2007年学术论文集，2007:356-360.

Zeng Jiantang，Lan Bo.Update the Concept to Improve Teaching，Constructing the New System of Practical Teaching［C］//Association of higher education Beijing，2007 Academic Papers，2007:356-360.

［8］ 蓝 波，戴 波.一般理工科院校电工电子类课程改革与实践［J］.实验技术与管理，2010(11):289-291.

Lan Bo，Dai Bo.General Science and Engineering College of Electrical and Electronic Curriculum Reform and Practice ［J］.Experimental Technology and Management，2010(11):289-291.

［9］ 王志秀，曾建堂.《电工电子技术简明教程》实例套件的开发与应用［J］.实验技术与管理，2012(4):291-293.

Wang Zhixiu，Zeng Jiantang.The Development and Application of courseware of“A Concise Course in Electrics and Electronics Technology”［J］.Experimental Technology and Management，2012(4):291-293.

［10］ 纪文刚，刘建东.卓越计划校企联合机制的研究与实践［J］.长春工业大学学报(高教研究版)，2011，32(3):13-15.

Ji Wengang，Liu Jiandong.Research and Practice of Excellence Program Cooperation Mechanism［J］. JournalofChangchun University of Technology(Higher Education Study Edition)，2011，32(3):13-15.

［11］ 张立新，纪文刚.面向能力素质培养的自动化专业系列课程建设［J］.实验室研究与探索，2011，10(10):351-353.

Zhang Linxin，Ji Wengang.Construction of Competence-Oriented Courses for Automation Majors［J］.Research and Exploration in Laboratory，2011，10(10):351-353.

［12］ 陈启元.对实施“卓越工程师教育培养计划”工作中几个问题的认识［J］.中国大学教学，2012(1):4-6.

［13］ 孙振忠，陈盛贵.面向卓越工程师的企业工程实践培养模式［J］.实验室研究与探索，2012，31(8):285-288.

Sun Zhenzhong，Chen Shenggui.Training Model of Engineering Practice for Outstanding Engineers［J］.Research and Exploration in Laboratory，2012，31(8):285-288.

［14］ 教育部启动实施“卓越工程师教育培养计划”——面向工业界、面向世界、面向未来，培养卓越工程师后备人才［J］.中国大学教学，2010(7):4-5.

［15］ 张韦韦.面向工业界、面向世界、面向未来，培养卓越工程师后备人才教育部启动实施“卓越工程师教育培养计划”［J］.教育与职业，2010(19):20.

［16］ 林 建.“卓越工程师教育培养计划”通用标准研制［J］.高等工程教育研究，2010(4):21-29.

Lin Jian.The Development of General Standards for"A Plan for Educating and Training Outstanding Engineers"［J］.Research in Higher Education of Engineering，2010(4):21-29.

The Improvement of Electrical Foundation Courses

WANG Zhi-xiu，ZHANG Ji-yue，LAN Bo
(Department of Information Engineering，Beijing Institute of Petrochemical Technology Information Technology，Beijing 102617，China)

Automation specialty of our school is among one of the first trial specialties of“Excellent engineer Plan”，.Starting with the training objectives of“Excellent Engineer Plan”as its goal，and the cultivation of abilities and qualities as its main line，we to constructed the knowledge system and curriculum system of engineering education.In order to meet the“Excellent Engineer Plan”requirements，we carry carried out a series of reforms in theoretical teaching and practical teaching contents.For the module of electricity foundation courses，we take took the specialty needs and social needs into consideration ，put forward the teaching idea of“returning the task of train engineers to engineers”，relocated the curriculum，add engineering practices into electricity foundation courses，invited engineers in teaching，to strengthening teachers’engineering practice training.These measures，improved the engineering practical ability of teachers，and reinforced the training of students’integrated electronic system design ability，and.achieved the training goals.Professional reform experience of Automation reform of professional experience are also appliedextending to other specialties.

teaching ideas;training of excellent engineers;reformation of electricity foundation courses;specialty needs;social needs

G 424.1

A

1006－7167(2014)05－0179－05

2013－07－08

王志秀(1976－)，女，河北饶阳人，硕士，讲师，研究方向为电子电路和信号处理。

Tel.:13371778030;E-mail:wangzhixiu@bipt.edu.cn