项目教学法在航海轮机专业电工电子实验课程的应用

黄梅红

（泉州师范学院 应用科技学院，福建 泉州 362000）

项目教学法在航海轮机专业电工电子实验课程的应用

黄梅红

（泉州师范学院 应用科技学院，福建 泉州 362000）

项目教学法是一种以实践教学为手段，由师生共同完成教学项目，以实现学生获取理论知识和技术能力的教学方法.本文主要根据我校航海轮机专业课程设置要求，结合教学过程中的经验及航海轮机专业的特殊性，以项目教学法为理论依据，结合航海轮机的专业特色和人才需求情况，针对"电工电子实验技术"这门实践课程项目教学法的探讨.

项目教学；航海轮机；电工电子；实践

1 引言

早在上个世纪三十年代明尼苏达大学的SHIRLEY等[1]提出项目教学法，实验组在1928年到1929年间对由226个学生组成的6个小组进行了项目教学试验，实验组通过对两组基础心理学实验课程的学生采用项目教学法和另外两组在相同导师教学下采用普通日常的教学方法进行评估，通过多次分组实验筛选出不同能力等级的学生，并验证了使用方法的客观条件和两种方法对于筛选不同能力等级的学生的优劣性.Zhylkybay等[2]提出项目教学法由于其某些特殊性、系统性和集中性，可影响教学质量，清晰准确地显示学生的知识和能力，易评估学生的能力框架和将来发展的机遇，在学生的自我教育和发展创造力方面起到尤为重要的作用，最后通过经验主义者验证的项目教学法被证明和表述为主要的理想研究方法.

2 基本概况

航海技术是培养具备海洋船舶驾驶和航海运营管理等专业知识，能在海洋运输各企事业单位从事海洋船舶驾驶和营运管理工作，符合国际和国家海船船员适任标准要求的高级航海技术人才.轮机工程专业培养的是具备机械原理和轮机系统等方面知识，能在航海运输各企事业单位从事轮机操纵、维修和船舶监造工作，并基本具备同类船舶工管轮任职资格的高级技术人才.电工电子实验技术课程作为这两个专业的专业基础课，为后期的电机电力工程、机械设计、轮机工程检测、操纵和维修船舶动力装置、GMDSS通信等专业课程奠定理论及实践基础.

在实践教学中，项目指的是根据某项教学内容要求而设计的由学生在教师指导下独立完成，并可以收获良好教学效果的工作任务.项目教学法一种以实践应用为目的，通过师生共同完成教学项目而使学生收获理论知识和技术能力的教学方法.项目教学法的实施一般以小组为单位，步骤大致为：计划、查询、决策、实施、检查、评估.项目教学法强调学生作为项目实施过程的主体，主张以学生学习为主，教师指导为辅，倡导“独立个性化”的学习，学生通过完成实践教学项目，能有效培养学习的主动性和积极性，既掌握相关理论知识，又掌握实践技能，充分挖掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力.

项目教学法针对航海轮机专业的专业特点，以学生为主导，以小组为对象，分组分析、操作、处理、解决并总结，培养学生的专业操作技能和积极、主动、热情及集体合作精神，该学习方法极其适宜可能成为一名船员的航海轮机专业学生.

3 项目教学法在电工实验中的应用案例

3.1 案例分析

实验项目：基尔霍夫定律

参考学时：4学时

实验地点：航海学院电工电子实验室

实验仪器：直流稳压电源 若干电阻 直流电流表直流电压表 直流插头及插孔

学习目的：（1）验证基尔霍夫电压电流定律.（2）加深对参考方向的理解.

理论知识：基尔霍夫电压定律：在任何一个闭合回路中，电动势的代数和等于各元件上电压降的代数和，即选择电路一巡行方向，沿着巡行方向各部分电压的代数和恒等于零，即∑U=0.

基尔霍夫电流定律：在任意时刻，电路中任一个节点上，流出该节点的电流之和等于流入该节点的电流之和，即流入该节点的电流代数和为零，即∑I=0.

理论仿真分析[3]：根据实验内容按图2所示的电路编排EWB仿真电路图如图3，按照表格1要求记录仿真结果.

实验内容：参考电路如图2所示，元件参数可以自行选择.

3.1.1 验证基尔霍夫定律

（1）调准电源电压的值US，连接各元件，电路连接如图1所示.

（2）接通电源，测量各元件上的电流值.本次实验先采用万用表测电流，再结合电流插头测电流.

（3）测量各元件上的电压.

（4）改变电源电压值，重复上述实验.测两组组电压、电流数据，记入表2中，验证各节点上KCL定律和各网孔上KVL定律.

图1 电流插头示意图

图2 基尔霍夫定律实验电路

图3 五支路EWB仿真电路图

规定电压电流的参考方向如图2所示，所有电压值的单位为V，电流值的单位为mA.

3.1.2 实验数据验证及误差计算，并分析误差产生的原因.

（1）数据分析

A、定律验证

基尔霍夫电流定律：数据满足节点a：I1+I2=I6，节点b：I3+I4=I6节点c：I2+I5=I4，节点d：I3+I5=I1

基尔霍夫电压定律：数据满足回路adc：U1+U5-U2=0

回路dbc：U3-U4-U5=0

回路US-abc：U2+U4=US

表1 仿真实验数据表

表2 实际测量数据表

B、误差分析

通过表1和表2数据计算实际测量值与理论值的相对误差，取最大的相对误差：

最小相对误差：0

（2）误差分析

A、电路中电阻阻值与标称值有差异（R3电阻值实测为298欧,R5电阻值的实测为503欧.）而产生的误差；

B、导线连接点因存在接触电阻产生误差；

C、仪表存在的基本误差；

D、串接电流表电表本身阻值及导线存在的阻值产生误差；

3.1.3 实验结论

11组数据中有两组的误差为零，最大的误差在1.32%，大部分相对误差很小，说明基尔霍夫定律是正确的.

3.2 实施应用

项目教学法的目标是要求学生经过项目的逐次训练，将已学的知识熟练地运用并到问题中，能熟练地分析问题和解决问题.

3.2.1 拟定项目

由教师拟出一个或多个可供选择的项目，与学生讨论并拟定项目目标，通过查阅资料确定项目任务.教师应在分析讨论项目时考虑学生的理论知识水平和操作技术能力，并考虑如何恰到好处地从企业引进的新材料、新工艺、新技术和新方法，综合考虑确定适合并有利于培养学生创造创新能力和团队合作精神的项目任务.在设计项目任务时，应要求学生积极主动参与，并考虑学生提出的项目，采纳学生的合理意见，有利于提高项目任务的质量和可行性.

本案例的项目是电工电子课程的必修实验项目，在实验操作前，组织学生讨论实验的电路具体形式，由学生自行设计电路结构，并搜集学生所设计的电路按电路难易等级进行分类，由分组的学生组内讨论，按组自行选择电路操作.

3.2.2 确定计划

依据项目任务和项目目标，给每位参与的学生进行小组分工，首先由学生查阅和搜集资料，小组内初步确定项目内容的步骤，再与教师进行讨论，由项目小组制定工作计划，确定项目步骤和程序.

学生选择好电路对象后，搜集各电路元件参数资料，明确电路搭建存在的问题，确定电路连接步骤和测量方法，以书面的形式汇报教师，教师再给予批阅并参与组内讨论，确定最终的步骤和方法.

3.2.3 组织实施

每个小组按照已确定好的项目步骤和程序分工合作.项目过程是以学生为中心，教师辅导进行.学生是主要的参与者，教师是项目的组织和指导者，学生遇到问题时，师生共同探讨，教师进行适时引导，由学生自己寻找解决的方法，最后小组成员协作或学生独立完成项目.

该部分是实验的实际操作，本项目每个小组两名成员，每一个操作步骤都需要两名成员共同配合，需要完成电路中各元件的搭接，各元件参数的测量，数据的读取和记录，测量过程中电路故障的排除等，各小组独立完成，教师适时指导，在故障方面给于引导解决.

3.2.4 项目结果汇报

完成项目任务后，学生对项目结果进行汇报，让学生互相分享工作成果.工作成果形式可以以图形，表格、语言文字，也可以以实物形式的工件、模型、电路板等形式展示.项目教学成果的形式是多样的，因此，评判标准不能简单地以“是”或“非”来评价，而是以等级的形式来评判.

本案例的结果以数据的形式呈现，要求每组学生提前根据自己所选电路的形式通过EWB仿真软件把每组数据仿真出来，并通过支路电流法或其他的电路分析方法把每组数据计算出来，再比较所测得的数据，计算测量误差，并分析误差存在的原因，最后每组同学都必须以实验报告形式提交一份项目报告.

3.2.5 评价总结[4]

评价总结包括自我评价、组内互评、组间互评和教师点评.

该部分本案例要求每组成员以书面形式提交项目总结报告，总结报告的内容包含两点，其一是学生对自己本次项目在小组中的基本表现、参与程度和工作成果进行自我评价.其二是学生对项目在实施过程中出现的问题进行反思，同时找出产生问题的原因，并提出修改方案.最后由教师对工作成绩进行检查和评估.

3.2.6 拓展与深化

在该项目教学中：（1）要求学生熟练使用EWB、Protel、 PSpice画出3-5支路的电路图，通过软件编排、绘图，明确电路结构、导线颜色，掌握接线与布线规律.有部分同学在学习画图软件过程中，懂得总结领悟，比如会建立一个“元件库”，将常用的元件符号保存起来，供今后画图时调用，届时只需要调用再通过旋转、画直线等简单操作就可完成.（2）根据基尔霍夫定律求解出电路中各元件两端的电压及流过该元件的电流，通过解题更深入掌握基尔霍夫定律；（3）培养学生熟练使用万用表进行各项参数的测量，并能使用万用表对电路故障进行有效地排除；（4）在学习习惯和学习方法上，培养学生主动查阅专业书籍及查询所需资料的意识和能力；（5）通过项目教学法的实施，使学生逐步形成严谨的学习态度；（6）在项目教学法的实施过程中，学生要学会熟练使用专业术语进行组内和组间交流.同时培养了学生的专业态度.在分组实验中，培养学生的集体荣誉感及团队合作精神.最后，经过本项目教学法的学习，教师较好地引导学生进行自身定位的思考，以便更好促进个人发展.

4 总结

项目教学法在航海轮机专业电工电子实验课程一轮的实施以来，学生如期圆满完成各项教学项目，通过项目教学法的学习，使学生较好地理解和掌握了较难的理论知识.该教学形式使理论知识和操作技能有机整合成起来，开阔了学生的知识面，同时使学生找到了适宜自己的学习方法，该项目的教学简化了理论知识，却深化对知识点的理解，锻炼了学生的实践操作能力，同时培养了学生的探索精神和团队合作精神，为航海轮机专业后续的专业课程的学习奠定了基础.

〔1〕Shirley,M.;Hevner,K.An experiment in teaching laboratory psychology by the project method.Journal of Applied Psychology,Vol 14(4),Aug 1930,309-354.

〔2〕Zhylkybay,G.;Magzhan,S.; Suinzhanova,Z.; Balaubekov, M.;Adiyeva,P.The Effectiveness of Using the Project Method in the Teaching Process.Procedia-Social and Behavioral Sciences,2014,143:621-624.

〔3〕赵惠玲.基于EWB平台的基尔霍夫定律仿真实验[J].工业仪表与自动化装置，2011，23(1)：109-112.

〔4〕刘美华，李建明，屈喜龙.基于CDIO项目教学法的电工电子实习改革与实践——以湖南工程学院为例[J].湖南工程学院学报，2014，24(4)：103-106.

G642

A

1673-260X（2017）01-0184-03

2016-11-17

泉州师范学院教学改革研究项目(JAX14038)