与实用研究联动的技术基础平台课教学模式

吴星明, 陈伟海, 曹庆华, 刘敬猛, 艾 虹

(北京航空航天大学 1. 自动化学院 2. 教务处, 北京 100191)

与实用研究联动的技术基础平台课教学模式

吴星明1, 陈伟海1, 曹庆华2, 刘敬猛1, 艾 虹1

(北京航空航天大学 1. 自动化学院 2. 教务处, 北京 100191)

笔者受CDIO教学理念的启发，结合“电工电子技术”课程教学改革的实际情况，建立了课内外联动的新课程教学体系：引导学生课外对感兴趣的实用问题进行研究，培养学生的学习兴趣，合理安排课外时间，自觉开展自主探究式学习。既充分利用了开放实验室的教学资源，也通过研究的过程培养了学生再学习和团队协作的习惯，加深了学生对课程重点概念的理解，拓展了学生知识面，增强了学生知识应用能力，明显提高了课程的教学质量。

技术平台课；实用研究；教学模式

0 引言

“电工电子技术”是我校工科专业的重点技术基础平台课，做好这门课的教学，对保障相关专业学生的培养质量起关键作用。近些年来，我校和兄弟院校一样，正在进行一系列的教学改革，其中有一项重要的举措就是减少课内学时，增加学生课外自主学习、实践的时间，做到以“学”为中心，即引导学生实现由他主学习向自主学习、个体学习向团队合作学习、接受学习向探究学习的转变[4]，以期改善教学效果、提高教学教育质量。这一举措在“电工电子技术”这门基础平台课具体实施时，笔者认为至少需要做好两件事，一是合理简化课内教学内容，另一是积极引导学生开展课外学习。

1 相关研究

为了做好这两方面的工作，我们为此进行了比较广泛的调查、分析和研究。

先从国外来看，欧美的一些工科院校基本实行“CDIO”(Conceive、Design、Implement和Operate的缩写)教育模式[2]，这种模式公认是比较成功的。笔者有幸参加过英国HND(Higher National Diploma)项目的教学工作，其中主要的做法是根据培养目标开设专题性的系列课程，学生根据专业培养需要结合自己兴趣选择相应的课程，完成要求的学分。从教学内容和课程考核来看，注重学生的自主学习和实践能力培养，并且教学资源相对充足，课内学时相对比较多。2011年教育部电子学科组曾派一批专家参观了美国三所著名的工科院校，体会很深刻：对工科教学重实践，用三分之一的学时介绍关键的理论和技术，三分之二的时间用于实验、实践，鼓励学生提出新的创意并加以动手实践[3]。通过类似的国外调研活动不难发现欧美院校基本是小班化教学，他们的做法很适合于小班形式的教学，但不太适合大班形式的教学模式。

在国内，大学的技术基础平台课程通常是采用大班形式的的教学模式，基本上是百人以上的大班课，从教学安排上无法直接套用欧美的成功模式。因此，国内大学的同行们近些年来一直在探索更好的适合于中国大学教学的方式或模式。简单的方法是把大班拆分为小班，然后套用CDIO教学模式，个别小班试验是可以的，但大规模实施会受教学资源的严重制约而行不通[4]。虽然具体的探索实践也还有很多，例如文献[1]借鉴美国麻省理工学院经验，提出实践导向的研究性教学理念，改革工程训练教学方法，取得了好的成效；文献[5]把“任务驱动”教学法应用于电工电子技术课程教学，让学生带着具体的任务学习，在完成任务的过程中，培养分析问题、解决问题的能力；文献[6]通过建立多元化和开放式的教学模式，激发学生兴趣与潜能；文献[7]通过学科竞赛和吸收学生参与教师的科研活动来提高教学质量。这些有益的探索增强了实现改革目标的信心，但在效果上还有相当的差距。一方面是对学生的研究还不够，另一方面对量大面广的课程安排、运行的合理性和相关环节的系统性研究还不够。

2 “电工电子技术”教学新模式

“电工电子技术”课程的内容繁多，理论性和实践性都很强，元件(特性)、电路结构(模型)、分析方法以及使用特性等对初次接触的学生来说都是新鲜的，学生需要有从了解到熟悉、从会分析到灵活设计、从理论到实践的一系列紧密联系的过程才能掌握好相关的知识和技能。如果全部内容都采用课内教学方式，通常需要较多的课时数。所以要做好该课程的教学改革工作，大幅减少课内学时，引导学生合理分配课外学习时间，提高教学质量，必须重视教学对象的学习积极性的调动、内容体系的合理搭配和协调、教学资源的充分利用。

2.1新的课程体系

新的课程体系的结构框图如图1所示。原来课程结构通常是由“授课”、“答疑”、“实验验证”、“作业”和“课程考试”五个环节组成。新的课程体系主要增加了课外学习的环节，这个环节主要有四个组成部分，即“收集实用信息”、“兴趣小组研究”、“报告和交流”(写研究报告和集体交流)和“深入研究”。在实施中，前三个部分安排在课程考核范围内；最后的“深入研究”部分是学生在本课程结束后，在积累研究的基础上自愿进行的深入研究或开发，准备学校的“SRTP”或“全国大创”项目的申请立项。这样的安排把课程中的小研究和学校组织的课外科技实践大环境联系起来，形成有机的一体，便于学生养成课外探究的学习习惯。

图1 新的课程体系

新的课程体系与原先的体系比较起来，授课和实验环节都有了比较大的变化。从授课来讲，取消了习题课，作业问题都在答疑(面对面答疑和校园网上课程中心答疑)过程中解决；讲起来比较费时、有实验条件可以利用的内容少讲或不讲，例如直流电机和控制电机内容只提出概念，具体细节让学生课外到指定实验室去实践探究；直流稳压电源的内容只介绍稳压的基本原理，深入的稳压技术和稳流环节在课外充电器电路分析研究中理解和掌握；新技术提高的内容，例如可编程器件的开发和应用、变频器的应用和变频调速技术，课堂上基本不讲，安排相应的实验内容，让学生在做中学。这样既大幅减少了课内课时，学习效果也更好。

新的课程体系的考核也更加全面，既有闭卷的笔试，考查学生知识掌握的情况，还有实验、课外探究的规划、安排、实施、数据分析、结论描述表达等综合能力的考核，并且考核是贯穿于整个教学过程，对学生有连续的激发、提醒和引导的作用。

表1所示的是笔者一个学期的“电工电子技术”课程的教学安排。下面就课外探究活动作简单说明。首堂课前，笔者就把课程的教学安排和教学日历发给学生，并布置第一次活动要求每位学生“收集用电的实用信息”，一周后每人提交5至10个关于用电的感兴趣的问题，引导学生对用电知识(电工电子技术)开始产生兴趣，激发原始兴趣点。一周后收到了学生们七百多个从日常的学习、生活中的用电小技巧、担心的现象(插拔电器时插座打火)到月球车上的电源、电机驱动等兴趣点，当然大部分是重叠的或类似的。笔者从中筛选出关注度高的、和课程知识联系紧密的又比较适合于实践的七个问题作为相应的课外探究项目，形成表1中列出的探究活动项目。探究活动主要在开放实验室中进行，所有项目都具备实验条件；也鼓励学生自己申请到感兴趣的场所做调研，或通过收集相关资料、归纳总结形成报告。

总体说来，新的课程体系具备了以下的特点。

2.2利于学生学习积极性的调动

目前的大学生基本上是90后，“独生子女”、“信息时代成长起来的一代”是他们的标签，娱乐是他们的一种基本生活方式，寓教于乐应该很适用于他们。“电工电子技术”新课程体系在教学过程中注重了知识点的引入和导出，采取多元化的教学形式；在授课中合理应用多媒体、仿真等手段；在形式上合理搭配讲课、作业、实验和课外研究。由于社会多种因素的影响，这一代大学生处事具有理性、务实(注重实用)的特点，教学过程中从实用出发安排适当的他们感兴趣的系列项目开展课外探究，逐步建立和提高他们对课程知识的兴趣。在教学过程中注意学生兴趣培养的同时，还引导他们开展兴趣小组合作学习。因此，在课外学习环节强调小组合作形式的学习，集体规划、分工行动、集体交流和总结。他们这一代成长在网络发达的时代，见多识广、有强烈进取心，但没有经历过多少挫折，心理相对脆弱，遇到考验容易产生焦虑或抑郁的情绪。新课程体系在教学过程中做到一贯的引导，养成学生积极向上的个性品质[8]。在教学内容安排上，从浅入深、从简单到复杂、从基础到创新，循序递进；在探究过程中时常有让他们惊喜的成果，使他们充满成就感，并对后续进程充满期待，兴趣昂然、信心满满。

表1 “电工电子技术”课程教学安排

2.3利于教学资源的充分利用

压缩课时后，一方面开放的实验室差不多有50%的时间没有安排课内的教学活动，这就给学生提供了相当多的在实验室开展课外探究学习的机会。另一方面，原有的课程体系几年运行下来发现只有15%左右的学生利用课外时间到实验室开展一些研究，研究内容绝大多数是针对已经列入“大学生创新”或“SRTP”的项目；几乎没有学生是针对“电工电子技术”课程学习的。简单压缩课内学时的改革，没能引导学生到实验室开展探究型的自主学习，反而造成实验室资源的极大浪费。采用新的课程教学体系后，明显的变化是：学生都会自行安排时间到实验室开展相关的研究学习活动，甚至还有不少学生利用周末时间到实验室做探究活动。目前，把面对面答疑的地点直接安排在实验室，便于师生的及时交流。答疑、探究的交流还扩展到校园网上的讨论区，便于所有学生共享。实验室的场地、设备以及校园网的资源得到了充分利用，教学效果也得到了明显提高。

3 结语

“电工电子技术”这门技术基础平台课的改革，把课外探究活动和课内教学活动有机地结合起来，对引导学生自主学习、合理安排课余时间起到了非常重要的作用。课外的探究使学生加深了对课程重要概念的理解，巩固了所学的理论知识，丰富了应用信息；还拓展了知识面，使授课知识得以延伸或补充，给减少课堂授课时间提供了可能；更重要的是提高了学生运用知识的能力，开阔了眼界，并且培养了团队协作精神。从学生的课程学习成绩来看教学效果得到明显的提高，简单地压缩课内学时后，一度学生一次性通过考核率徘徊在60%左右；采用新的教学体系后，一次通过考核率高达95%左右，应该说是很成功的。

[1] 鞠晨鸣，徐建成，以“实践”为导向的研究性教学[J]，北京，中国大学教学，2012(9)，69-71.

[2] Svensson,Tomas;Gunnarsson,Svante,A Design-Build-Test course in electronics based on the CDIO framework for engineering education[J],Manchester,INTERNATIONAL JOURNAL OF ELECTRICAL ENGINEERING EDUCATION,Volume:49 Issue:4 Pages:349-364 Published:OCT 2012.

[3] Ramirez Cajiao,Maria Catalina;Carvajal Diaz,Javier Alejandro;Hernandez Penaloza,Jose Tiberio,Innovation and Teamwork Training in Undergraduate Engineering Education:A Case of a Computing Engineering Course[J],Manchester,INTERNATIONAL JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION,Volume:26 Issue:6 Pages:1536-1549 Published:2010.

[4] Fan,Yinghui;Zhang,Xingwei;Xie,Xinlu,Design and Development of a Course in Professionalism and Ethics for CDIO Curriculum in China[J],Netherlands,SCIENCE AND ENGINEERING ETHICS,Volume:21 Issue:5 Pages:1381-1389 Published:OCT 2015.

[5] 晏湧，蓝波，“任务驱动”教学法在电工电子技术课程中的应用[J]，北京，实验技术与管理，2012(9)，163-166.

[6] 刘艳，刘洋，闫国栋等，激发学生兴趣与潜能的实践教学方法[J]，北京，实验技术与管理，2015(9)，176-178.

[7] 胡晓光，肖瑾，电工电子类基础课广泛展开研究性教学的探讨[J]，南京，电气电子教学学报，2009(9)，135-138.

[8] 胡义秋，王冰蕊，黎志华，“90后”大学生心理健康、主观幸福感和个性的相关研究[J]，北京，大学教育科学，2015(2)，121-124.

ExploreonGangedTeachingModelwithPracticalResearchinCourseofBasicTechnology

WUXing-ming1,CHENWei-hai1,CAOQing-hua2,LIUJing-meng1,AIHong1

(1.SchoolofAutomation, 2.Dean′sOffice,BeihangUniversity,Beijing100191，China)

Inspired by concept of CDIO education mode,combining with the actual situation of the teaching reform for Electrical and Electronic Teachnology course,this paper sets up a new teaching system that in class and external studies are ganged.It guides the students to study of interested and practical problems in extracurricular time,to cultivate the students′ interest in learning,reasonable arrangement of extracurricular time,and carry out the independent inquiry learning conscientiously.It makes full use of the open laboratory teaching resources,and cultivates the students in the habits of further learning and the team cooperation through the process of studying,and helps students to deepen the understanding of curriculum key concepts,to expand the range of knowledge,to enhance the ability to apply knowledge also.It improves our teaching quality greatly.

course of basic technology; practical research; teaching model

2016-10-21;

2017-02-17

吴星明(1962-)，男，硕士，副教授，主要从事"电工电子技术"教学和相关科研工作,E-mail:wuxingming62@163.com

G426

A

1008-0686(2017)05-0026-04