“理、虚、实一体化”专业导向下高职电工电子教学研究

朱新强 任祥华 李智杰 李 锋

威海海洋职业学院 山东威海 264300

电工电子技术课程是非电类工科专业的核心专业基础课，课程目标是让学生掌握电工技术和电子技术的基本理论、基本方法和基本技能，为后续本专业的学习打下坚实的基础。具体到高职层次，高职教育培养高层次技能型专业人才，更加注重理论学习和实验实践能力的同步提升。同时，本课程是高职学生考取高级电工职业资格证书和PLC程序设计资格证书的重要基础课程[1]，先导课程有微积分、大学物理，后续课程有电气自动化、电力系统等，在各专业课程体系中具有重要的承前启后的作用。

1 研究背景

在当前国家大力倡导重视大学生实践能力培养的背景下，电工电子技术课程教学方法和组织形式越来越多样化，涌现出了许多有实践价值的教学方法和教学理念。例如，耿跃华所用的研究教学法[2]、王兆明所用的项目教学法[3]等，上述教学方法在一定程度上激发了学生的学习积极性，增强了师生互动性，有效地服务了后续专业课的学习。需要指出的是，新出现的主流电工电子技术课程教学方法虽然内容和表现形式不同，但与传统教学方法相比无一例外都更加注重理论与实验实践的结合。笔者认为理论学习与实验实践能力锻炼不是简单的累加，而应当是有机的结合和更具专业化的导向，如何做好衔接和专业化导向是上述创新教学方法实现教学目标的关键，为此笔者提出“理、虚、实一体化”的专业导向思路，即：理论教学以专业要求为导向，实验实践以专业特点为依托，虚拟仿真做理论学习与实践锻炼的桥梁，三者有机结合，形成具有专业特色属性、理论—虚拟—实践有机结合的特色教学思路，如图1所示。

图1 教学思路示意图

2 教学过程中专业要素的提取

2.1 理论教学内容中专业要素的提取

新工科背景下人才培养需要构建分层次、立体化的教育体系，这对专业基础课程教学提出了新的要求[4]，在大多数高职院校，电工电子技术作为机械设计制造及其自动化、车辆工程、能源与动力工程、环境工程、建筑学等专业的专业基础课往往只重视了“基础”而忽略了“专业”，所有专业使用同一课程标准、授课计划、授课内容。在总课时量有限的大背景下，授课针对性不强，学生会产生本门课程与专业相关较少的错觉，学习积极性不够，所以在授课内容上提取专业元素，将专业元素项目化、任务化，做到有重点的讲授和有针对性的实践，对于缩减与专业关联度较小的、重复性质的、公式推导性质的和数学理论过深的教学内容课时，减轻学生负担、充分调动学生的主观能动性，提升学习效果大有裨益。以轮机工程技术专业为例，可调整电工电子技术部分课程内容授课重点见表1。

表1 授课内容变化表

电工电子技术课程内容专业化并不是混淆基础课与专业课的界限，而是注重在基础课程教学过程中的专业导向性，强调有侧重点的讲授和耳濡目染式的学习。课程讲授者需要把握好这个专业化尺度，以避免本末倒置。

2.2 教育者专业素养的提升

教学内容的专业化和层次化为后续学科延伸提供了载体，由于教师在教学活动中处于主导地位，整个教学活动延伸得成功与否则取决于教师的专业知识水平。专业知识储备丰富，方能有的放矢，专业知识匮乏则只能泛泛而谈，隔靴搔痒。故电工电子技术教学中，针对不同专业，配备不同知识背景的专业基础课教师，显得尤为重要。目前电工电子技术课程教师的主要来源大致分为两类，第一类：物理学、电子类专业教师，即“科班出身”，这些教师通常具有较强的理论推理能力及较强的电子电工学知识功底，擅长通识教育；第二类：少数的电工电子技术教师来源于机械设计及自动化、车辆工程等专业教师，即所谓“半路出家”，这类教师理论基础稍薄弱，但熟知电工电子技术在本专业的应用范围，能够针对专业需求进行授课。上述两种教师各具优势，也各有欠缺，皆可通过电学专业知识系统学习和专业素养的提升方面的继续教育补全短板。从而完成不同专业导向的电工电子技术教学，进而加强知识传授的专业性和层次性。

2.3 专业性、创造性的任务驱动实验教学

当下主流电工电子技术教材几乎都配备了与理论学习相对应的实验实训章节，很多学校也做到了“理”“实”相结合，但通常忽略了实验内容的专业导向和学生创造性学习的激发。实验任务多为理论验证，实验指导书的实验过程部分通常为：第一步……、第二步……、等，教师机械地演示，学生不明就里地做，教学效果难以保证。所以笔者建议注重实验教学环节的专业性、创造性和开放性。首先，实验项目的选择尽可能贴近所学专业，避免将实验任务孤立化，必要时带领学生走进本专业实训室，了解电工电子技术在自己所学专业领域的主要应用。以轮机工程技术专业为例，在学习三相异步电动机正反转控制电路章节时，让学生熟知此类型控制电路在柴油机盘车机构、绞缆机等船舶机电设备上的应用，在常用电动机控制电路的理论学习完成后，安排任务型而非验证型的实验任务，充分发挥学生的创造力。不设置标准电路或绝对结果作为衡量实验成败的依据，同时开放实验室，适当调整课程时间，使在课上未完成任务的学生课下有充足的时间完成自己的实验任务，这样在保证实验教学效果的基础上，保护了学生的自我效能感和创造力。

3 仿真平台的过渡作用

“理实一体化”教学并不是简单的理论讲授与实验教学的机械累加，笔者认为想要取得“1+1＞2”的效果，须做好二者的过渡衔接。进入21世纪，计算机仿真及虚拟仪器的产生和发展为这种过渡衔接提供了平台基础。这种过渡作用主要体现在以下几个方面。

3.1 巩固理论知识

基于计算机仿真和虚拟仪器的电工电子技术实验能够有效巩固所学的理论知识，以基尔霍夫电流定律(KCL)、基尔霍夫电压定律(KVL)为例，图2所示为Multisim仿真平台下的电路图，虚拟电路中电流表可以直观地显示出流入、流出某节点的电流代数和为零并计算出各个回路的压降和为零。荀子曾说过：“知之不若行之。”学生通过亲手搭建虚拟电路，直观获得电路中各个电流、电压值，从而有效地完成基尔霍夫电流、电压定律的知识体系建构，提高后期实物实验操作的成功率。

图2 模拟电路示意图

3.2 突破实验条件限制

基于计算机仿真和虚拟仪器的电工电子技术实验能够大大克服实验教学条件的空间限制。无论多么优质的实验教学条件也只能涵盖少部分的电工电子理论知识。此外，电工电子技术实验中的功率因数的提高、三相电路、三相异步电动机的时间控制与行程控制等实验所需电压高达380 V，属于强电范畴，对于电工电子知识相对薄弱的学习者有较大的人身安全隐患和设备安全隐患。在传统实验教学中，强电实验需要两位以上教师同时指导才能保证实验的安全、顺利进行[5]。而Multisim等仿真平台件丰富的元器件库和强大的仿真能力，为教学中绝大多数实验项目的完成提供了可能。在拓展教学资源的同时增加了学生的“试错空间”，学生可以在轻松的实验氛围中充分发挥创造性。

4 “实验即实战”意识的培养

不同于理论知识学习和计算机虚拟仿真实验，实验室教学部分是最接近学生将来工作岗位的教学环节，对学生的工作态度和思维习惯的影响不言而喻，为使学生得到知识技能、过程方法、情感态度与价值观的全面发展，笔者认为需要在以下几点有所侧重。

首先，实验室环境的设置上应当尽可能接近现实工作环境。让学生在进入实验室后，感受到的是工作氛围而非学习氛围。开设电工电子技术课程的专业将来面向的几乎都是强调动手操作和实践能力的制造业，安全、规范是一切工作的前提。所以即使在学校电工电子实训室中，各项安全防护措施及工作规程的强调也非常有必要性。学生在这种工作氛围中增强的不仅是知识和本领，更是顺利完成从校园到社会的角色转换所需要的职业素养。

其次，电工学、电子学是更新速度较为迅速的前沿学科，这就要求课程教师应当保持实验方法和实验内容的实时性，做到推陈出新。以教研组、课题组为单位及时对接前沿的科技成果和教学方法，认真听取学生的学习反馈，才能使课程持续健康发展。伴随着课程的活力，学生的视野和创造力也会在课程的更新与发展中同步提升。

5 结语

本文从教学内容的专业因素提取、教师专业化素养提升、专业化的任务驱动型实验项目的设置、发挥计算机虚拟仿真平台在“理—实结合”中的桥梁作用、实验教学环节中职业素养的培养和实验方法、实验内容的推陈出新等多个维度介绍了基于“理、虚、实一体化”专业导向下的电工电子技术课程教学方法。强调专业性、衔接性、创新型，冀望对高等职业院校相关专业电工电子技术课程改革和教学质量提升产生一定帮助，同时对其他课程的改进创新提供参考。