电路教学中学生工程意识和创新能力的培养

方奕乐，屈　虹，万　利，张雪凌

(武昌首义学院 电工电子教学基地，湖北 武汉 430064)



电路教学中学生工程意识和创新能力的培养

方奕乐，屈虹，万利，张雪凌

(武昌首义学院 电工电子教学基地，湖北 武汉 430064)

摘要：结合应用型本科人才培养要求，根据理论探索和实践总结，详细阐述了工程意识和创新能力的内涵以及电路教学中培养学生工程意识和创新能力的必要性和重要性，对如何在教学实践中有效培养学生工程意识和创新能力进行探讨。

关键词：电路；应用型本科；工程意识；创新能力

培养应用型工程技术人才是应用型本科院校的主要任务，工程意识和创新能力是工程技术人员需要具备的基本素质。在电路教学中，如何有效地结合课堂教学，有的放矢地培养学生的工程意识与创新能力，避免空洞说教，是值得关注和深入探索的问题[1]。

1工程意识及创新能力的内涵

工程意识是指人们将自然科学原理与人类在生产实践中所积累的技术和经验相结合后，再应用到人类利用和改造自然的实践过程中，在人们头脑中形成一种高度完善、高度有组织的人脑机能。工程意识不是一朝一夕形成的，需要长期的修炼，需要经历一个不断实践、反复、提升和完善的过程，可以说贯穿了一个人的一生[2]。

创新能力是一种综合能力，主要包括创新意识、坚实基础、综合智能和创造能力。应用型工程技术人才面临的实际问题可能是没有现成的模式、方法，甚至是答案。要解决这些问题，创新思维能力是必不可少的。而且随着时代的发展，创新能力已经成为人才的基本素质之一。

2电路教学中培养学生工程意识和创新能力的必要性和重要性

电路课程是电气和信息工程专业的专业基础课程，为强电、弱电各相关专业后续的专业课程学习奠定了理论基础，对以后的就业也有着深远的影响，在整个应用型人才培养中具有重要的价值。教师通过此课程的讲授，不仅能使学生获得完整和扎实的电路基础理论、基本电路分析方法、基本技能，而且能够培养学生严密的逻辑思维能力、综合分析解决问题的能力、初步科学实验的能力。

根据专业设置的不同，电路课程一般在大学一年级或者二年级开设，要求学生在学习高等数学、大学物理、线性代数等课程的基础上进行。作为专业基础课，它既有基础理论性强、知识面广、概念多的特点，也包含了大量的实际工程模型，是联接基础课程和专业课程的纽带和桥梁。教师在大学教学过程中有意识地培养学生自觉、主动地发展自己的工程意识，其效果同无意识或是非自觉的培养差别甚大。因此，在电路课程教学中关注和落实学生工程意识和创新能力的培养是非常必要的。

电路课程的理论性、逻辑性较强，如果仅仅是文字叙述和理论证明，那么电路的魅力就无法展现，学生会感觉枯燥，影响学习兴趣，更无法引起对相关问题的深层次思考，导致对事物认识的僵化和对应用的淡化。刚进入大学的学生缺乏专业知识，也不具备与专业相关的物理概念和实践经验，在入门学习时理解起来会比较困难。教材中出现的例题和习题均是针对电路模型的，未与实际应用相联系，未分析和解决后续课程中或工程实践中出现的问题[2]。另一方面，电路的应用很广泛，大到几亿千瓦的发电系统，小到单个元器件。如何将枯燥无趣的电路概念和电路定律引入到应用实践中去，逐步培养学生理论应用于实践的工程意识是电路教学首要解决的问题。可以将具有工程背景的实例引入教学，使学生感受到知识的价值，体会理论联系实际的乐趣，从而激发学习兴趣。

传统的教学模式是把重点放在理论的讲解和学习上，学生在学习时，片面追求分数，把精力主要集中在解题的“方法”和“技巧”上，而不习惯于理解和探究概念的本质，把握概念的内涵和外延，了解正在发展而未完全解决的问题。这样的教学模式实际上忽略了电路课程直接面向工程实践的应用性。现代工程技术的发展有力地证明了电路课程在素质教育方面的作用，它在培养学生科学的思维方法、创新能力、理论联系实际能力、工程实践能力等方面有着不可替代的作用。

3电路教学中培养工程意识和创新能力的方法和策略

3.1深入浅出，培养学生理论应用于实践的方法

培养工程意识的起步环节是让学生懂得理论与实践相结合的重要性和途径，也就是要让学生学会运用理论知识去认识工程现象、分析工程问题、指导工程实践[3]。例如，在学习了实际电压源模型以及电阻的串并联规律之后，就可以让学生解释一些日常用电现象：为什么电灯深夜时要比晚上七八点钟时亮？引导学生作出正确解释：因输电线路有内阻存在，晚上七八点钟用电用户较多，输电线路上电流增大，导致电源损耗增加，电灯两端电压降低，电灯就暗些。再让学生进一步思考：如果要减少线路损耗，可以采用什么措施？从而引出功率因数提高用电效率的原理和解决方法。这样的教学方法一方面有助于学生深刻地理解理论知识，比纯粹的讲解更容易被学生接受；另一方面使学生认识到一个有理论素养的工程技术人员同一般技艺性操作人员的最大差别在于同样知其然，而后者未必深知其所以然。

3.2由点到面，培养学生系统、全面的工程思维模式

在电路课程的学习过程中，很多学生是孤立、片面、单一地学习，只是为了做题而学习，而不注重知识的联系性和学科间的联系性，遇到问题不能举一反三，分析问题不会寻找多个途径。例如：功率的表达式，即功率与电压和电流成正比，很多学生仅仅满足于公式的记忆而不再做深入的思考。事实上可以假设：如果电压无限制地增大会带来高电压问题，超出用电设备的额定值而损坏用电设备；如果电流增大，那么电路中的能量损耗就会增加，温度也会升高，这就需要考虑设备所具有的散热功能；如果要把温度降低就需要考虑制冷，等等。简单地说，一个简单的功率表达式就涉及了电学、热学、力学等多方面的知识。因此，建立系统全面的思维方式有助于培养学生的工程意识。

3.3利用先进的教学手段，丰富理论教学中的工程实践内容

现在部分高校为丰富工程实践内容，在课堂教学中引入了微课教学。微课是一种短、小、精的情景化新型在线网络视频课程教学方法，它将与教学内容相关的实际工程应用展示出来，给学生形象、直观的印象。例如在三相电路的实验中，采用简短的仿真变电站微视频，让学生可以清晰地看到变电站中的各种电气设备，并为理论教学提供感性认识。RLC串联谐振电路应用实例以微课形式介绍给学生，让他们了解到此电路不仅可以应用于收音机的波段选择、电视机的信号接收，在电力、冶金、石油、化工等行业中也常使用。先进的教学手段能够激发学生的学习兴趣，让他们学会独立思考电路的特性、应用方法等，进而逐步培养学生理论应用于实践的工程意识。

3.4理论与实践并重，培养实践和创新能力

学生实践能力的培养不应只附属于理论教学，而应使之成为培养学生工程能力、解决问题能力和创新能力的一种必不可少的途径，要与设计理论教学体系一样重视实践教学体系的建设与运行。因此，在注重课堂教学内容和教学方法的同时，要大力改进实践教学手段与方式方法。

教师可以在实验内容上设计验证型、综合型、设计型、创新型等4种不同层次的环节。验证性和综合性实验是课程要求完成的内容，对于动手能力强，有创新意识、新想法、新思维的同学，可以选择设计型和创新型的实验。实验室对学生全天开放，只要提前预约即可在实验室完成实验内容，在提高实验设备利用率的同时，也切实提高学生的想像力、创造力和综合运用所学知识解决实际问题的能力[4]。

可以开展电路实验技能测试，将测评结果计入学生的成绩考核，以考察学生的综合实践能力。随机抽评较好的实验实践成果，以衡量实践教学质量和实践教学效果。另外，以全国大学生电子设计竞赛、挑战杯课外科技作品竞赛，各类数字信息处理(DSP)、微电子技术(FPGA)、单片机设计应用大奖赛为媒介，构建全方位的创新培养平台。

4结束语

以提高学生工程意识和创新能力为目的的电路课程改革，从教学内容、教学方法、实验类型等方面进行了实践。实践发现，学生的工程意识、实践能力均有所提高。在认真总结教学改革经验的基础上，还要不断探索大学生创新能力培养的新模式,继续提高教学质量,为培养创新型工程应用人才而努力。

参考文献：

[1]李哲英.应用型本科电子类专业基础课程教学研究[C]//电子电气课程报告论坛组委会.电子电气课程报告论坛论文集.北京：高等教育出版社，2009.

[2]肖冬萍，李新，李春燕.在电路原理教学中培养学生工程观念[J].电气电子教育学报，2008，30(1)：115-117.

[3]赵万明.电路课程教学中学生工程素质的培养[J].广东水利电力职业技术学院学报，2008，6(4)：24-26.

[4]周福娜，张素君，陈志国，等.自动化专业创新人才培养模式探索[J].中国电力教育，2010，(4)：21-23.

A Study on the Cultivation of Students’ Engineering Consciousness and Innovation Ability in the Teaching of the Course of Electric Circuits

FANG Yile，QU Hong，WAN Li，ZHANG Xueling

(Electrical and Electronic Teaching Base of Wuchang Shouyi University，Wuhan Hubei 430064，P.R.China)

Abstract：Based on relevant theoretical exploration and summaries of previous practice，in combination with the requirements of the personnel training in application-oriented undergraduate education，this paper expounds the connotations of engineering consciousness and innovation ability as we as the necessity and significance of the cultivation of them for students in the teaching of the course of electric circuits．In addition，it probes into effective ways and strategies of the cultivation．

Key words：electric circuits；application-oriented undergraduate education；engineering consciousness；innovation ability

收稿日期：2016-03-23

作者简介：方奕乐(1978-)，讲师，研究方向为电气自动化及MATLAB仿真。

中图分类号：G642；TM13-4

文献标识码：A

文章编号：1008- 8032(2016)03- 0008- 02