面向创新能力培养的“电工电子学”实践教学探究

佟丽娜，秦传磊

面向创新能力培养的“电工电子学”实践教学探究

佟丽娜，秦传磊

（中国矿业大学（北京），机电与信息工程学院，北京 100083）

为切实有效地支撑创新教学,结合大学生创新训练研究项目的开展，阐述了对基础技术课程“电工电子学”在课堂教学、实验教学及课程后续的长期辅助指导方面的实践教学综合改革方法，提出在整个大学本科期间全面支撑创新教学环节，以提高大学生创新及学科综合交叉能力，并在创新教学实践中取得了良好的效果。

创新教学；电工电子学；创新训练项目；教学改革

自教育部下发《关于大力推进高等学校创新创业教育和大学生自主创业工作的意见》以来，高校将创新教育纳入学分体系，作为专业教育和文化素质培养计划的重要组成部分广泛推广，培养大学生的创新精神和实践能力已经成为高校人才培养的一项重要战略性任务。

为开展大学生创新教育，锻炼创新及动手能力，一个有效的途径是让学生直接参与教师的科研项目，为创新能力的形成提供外部环境和条件[1]。然而科研项目的完成需要交叉学科的支持，尤其是通用的基础技术学科，其相关课程及课后辅助对学生创新教育具有不可或缺的支撑作用；同时，结合创新教学的实施对基础技术课程进行改革，以优化课程结构、整合课程体系、完善课后辅助，亦能全面推动该课程的改革，达到有效支撑创新人才培养的目的。

1 “电工电子学”对创新能力培养的支撑作用

当今时代是人工智能的时代，电工电子技术作为人工智能实现的重要载体与各行各业紧密结合，不仅高科技领域，还与衣食住行和文化生活息息相关。“电工电子学”课程是高等院校为非电类本科各专业设置的技术基础课，目的是使学生获得电工电子技术的基本理论知识及初步的实验技能，为学科的交叉提供延伸的接口，培养适应时代发展的高素质人才[2]。现今很多学科实验及科研项目的开展离不开电工电子学的技术支持。“电工电子学”课程的教学及后续实践指导使学生创新活动的展开得以智能化实现，让各专业学生的创新实验从想法变为可行，并且为后续的创业活动开启学科交叉之门。

在传统教学的理论传输型教育模式下，电工电子课程以传播人类已知知识经验为核心，以讲授电工电子基础理论并进行相关的验证性实验[3]为主，在一学期内对不同专业的低年级学生进行统一的课堂及实验教学。尽管在较多学时的理论课和高强度实验课的基础上可以习得普适性的理论并锻炼基础实验技能，但是各专业授课内容陈旧一致，实验脱离生产实际，缺乏与各专业相关的学科交叉及生活实践知识，课程结束后也与学生切断了联系。然而创新教学对实践性要求很高，要求学生在解答实际问题过程中对已有知识创造性地应用，逐步构建属于自己的知识体系[4]。

为了更好地支撑创新教学，“电工电子学”作为一门广泛应用的基础技术课程在实践教学方面迫切需要改革，不仅要在理论课程及实验课程方面做出改革，还应结合各校创新教学环节的实施做出长期的辅助支撑工作，全面提高实践教学的强度。

2 改革与建议

以创新教育为方向指导的“电工电子学”实践教学改革应结合各高校的创新教育环节实施，以达到相辅相成的作用。例如我校创新教学环节的重要组成部分是大学生创新训练项目[5]（以下简称“大创”），始于二年级，历时4个学期，由1名指导教师和2~6名学生组成，第一学期由教师指导学生选题，3个学期用于完成项目研究，最终要求通过考核和成绩评定，课题来源主要来自指导教师的科研项目。笔者所在“电工电子学”教学团队的教师每年均担任“大创”导师的工作，结合“电工电子学”教学及创新教学指导经验，提出以下几点改革建议。

2.1 理论课内容改革

创新教学强调的是知识的适用性。知识不是外在的、与学生个体经验毫不相干的客观存在，而是与个体密切相关的，学生正是因为在实践中遇到问题而自己已有知识无法解决才会激发强烈的求知欲，投身到知识探究中去[6]。

因此，理论课的授课内容必须改变“大锅饭”的形式，在抽象的基础理论中加入实践内容，使其生动起来。首先，应该根据授课对象的专业特点和现实需求增加相应的学科交叉案例[7]，例如面向化学专业的多试管同步振动装置、面向机械专业的机械人操作臂电控。如此，不仅可以引导学科交叉，还可以进一步增加学习兴趣，调动学生的积极性。各专业的课程案例可以结合各专业创新教学的具体实施，授课教师需要与该专业教师建立联系，从该专业历年“大创”研究中选取典型项目，因材施教，收集整理典型教学案例。这是一个沟通和积累的过程，可以相对固定各专业的“电工电子学”授课教师，做出与时俱进，并有专业针对性的教学案例。

另外，针对非电专业学生的实践需求，教学案例可结合生活实际，由于进入人工智能时代后设备器件高度集成化，学生在日常生活中很难见到课本上单独的电子元件及组合应用，使得学生对电学的学习感到更为抽象。对此，笔者在近5年的课堂教学中采用生活案例教学，例如家电内部结构及原理，学生对此更感兴趣些，可营造电工电子无处不在的氛围，有利于激发学生的学习兴趣。

2.2 实验课程设计改革

实验授课应强调学以致用，故课程的设计要结合应用背景，全面构建实践性实验课程方案。同时为跟随科技的飞速发展，也必须避免出现实验内容陈旧、脱离生产实际等现象，否则会难以激发学生的学习兴趣和创新意识[8]。然而，“电工电子学”作为一门基础性的技术课程，必然会有较多的经典理论验证性实验，因此其实验设计必须结合实践并做到与时俱进，让学生以解决实际问题的形式验证理论。问题情景的设计可与学生当下、以往和未来生活需求以及专业发展相结合，尽可能贴近学生的实践需求。基础性实验可结合日常应用设计，例如验证基尔霍夫定律时结合时代背景下的照明系统的控制，触发器实验结合报警装置等；同时鼓励学生将实验课自制的小装置带入日常生活中，例如宿舍台灯的定时关闭器等。专业案例教学实验对低年级学生来说总体上难度较大，可在综合讲解后抽取合适的部分展开，引导学生理论联系实际，交叉“电工电子学”与本专业知识，增强兴趣，锻炼动手能力，进一步帮助学生构建属于自己的知识脉络。

2.3 创新教学环节的长期课下辅助

区别于传统教学，创新教学观念的重点将传授知识变为知识探求[6]，学生在创新教学实践中把自身的经验创造性地与知识体系相结合，通过探究来构建属于自己的、稳定的个性化认知系统[9]。在这样的培养模式下，一些技术基础课程仅仅完成有限学时内的课堂教学及实验是远远不够的[10]，因此与课上教育相辅相成的课外教育对创新素质的培养是至关重要的[11]。

“电工电子学”理论课及实验课仅仅陪伴学生一个学期，在创新教学重头戏“大创”伊始便走向结束，但是之后各专业学生对电工电子学知识和技能的需求才刚刚开始。这就需要为学生在课程结束之后提供课下实践教学指导，配备长期的电工电子创新教学辅导教师，例如在学生“大创”小组提出申请后配备授课教师及其助教作为创新辅导教师，指导学生进行学科交叉实践，让教师办公室成为各专业学生另一种形式的实验室，教学相长、不断革新。同时配备基础电工电子实验设施的开放实验室，面向全校各专业、各年级学生长期开放。笔者在近几年的课下时间接到过数次辅导申请，收效较好，解决了学生在授课结束后对电类知识的辅导需求，增加了学生对学科竞赛及项目研究的信心，此外跨专业申请我系“大创”项目的学生逐年递增。

因此，面向非电专业的“电工电子学”的授课必须跳出短短一学期的限制，在竞赛、“大创”及毕业设计活动中按需求给予指导，如图1所示，做到在整个大学本科期间全面支持创新实践教学。至此，“电工电子学”教师不再仅仅是知识的传授者，还将成为各专业学生研究过程的指导者和疑难的咨询者。

图1 “电工电子学”对创新实践教学的支撑过程

3 结语

在创新教学指导下将人才培养重心从“获得知识”变为“培养能力”[12]。在这个过程中，“电工电子学”作为一门引导学科交叉的基础技术性课程需要结合各高校创新教学环节的实施做出实践教学改革。各专业区别对待，结合该专业“大创”项目案例进行理论教学，实验设计结合生产实际及生活问题情境验证基础理论，做到因材施教，并且在课程结束后为学生创新项目小组配备长期的电工电子辅导教师及咨询教师，这是面向创新教学的“电工电子学”实践课程改革的有效途径。

[1] 王洪才.论大学创新教学的三要素[J]. 复旦教育论坛，2012, 10(4): 41–45.

[2] 魏玲，耿大勇，朱延枫. 电工电子技术课程教学改革研究[J]. 电子测试，2017(2): 94–96.

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Exploration on practical teaching of “Electrical engineering and electronics” oriented to innovative ability training

TONG Lina, QIN Chuanlei

(School of Mechanical Electronic and Information Engineering, China University of Mining and Technology, Beijing 100083, China)

In order to effectively support innovative teaching, and in combination with the development of innovative training projects for university students, this paper expounds upon the comprehensive reform methods of practical teaching in classroom teaching, experimental teaching and long-term auxiliary guidance for the basic technology course of “Electrical engineering and electronics” and proposes that innovative teaching links should be fully supported during the whole undergraduate period in order to improve university students’ innovative ability and comprehensive interdisciplinary ability. The good results have been achieved in innovative teaching practice.

innovative teaching; electrical engineering and electronics; innovative training project; teaching reform

G642.0

A

1002-4956(2019)09-0016-03

2019-02-06

中国矿业大学（北京）创新型“电工电子学”教学团队建设项目（J170411）

佟丽娜（1982—），女，吉林临江，工学博士，副教授，主要从事电工电子学理论与实践教学及研究。

E-mail: linatong@cumtb.edu.cn

10.16791/j.cnki.sjg.2019.09.005