电工学“金课”课堂建设初探

徐进霞 刘晓静 张 威 周远明 梅 菲

（湖北工业大学理学院 湖北·武汉 430068）

0 引言

淘汰“水课”，建设“金课”，是当前推进教学改革，加快一流学科和一流专业建设的重要发力点。有学者认为“金课”的基本特征可归纳为三个方面：师生互动、关注过程、严格要求。也有学者认为金课的“金”体现在高阶课堂、对话课堂、开放课堂、知行合一、学思结合这五个方面。在“金课”的建设中，主要体现在两个方面：一是教师如何教，二是学生如何学。在教师如何教这个问题中主要包括教学内容和教学形式两个方面。教学内容方面，教师不仅仅是教给学生课本知识，也应该了解这些知识的知识体系及在其他学科中应用和社会生活中的作用，更要培养学生解决问题的综合能力和高级思维。不仅仅讲科学家们已经发现、提出的规律和定律，也要与时俱进，注重科技前沿技术的应用介绍。启迪创新意识，贴近生活，挖掘科学知识在日常生活与各行业中的应用实例。教学形式不仅仅是教师课堂讲授，而是需要教学手段和方式多样化利用人工智能和网络平台等多种方式，另外一个方面也是非常重要的一个方面和学生能够有效互动，引发学生去学会思考问题。从学生的角度来说，学习不仅仅是把教师讲的知识理解或者正确而熟练的根据所学知识完成作业或者常规问题的解决，而是应该对知识的学习应该做到真正的理解或者有效的理解，把所学知识构建知识体系，在不同课程中的应用联系起来，能够分析问题，解决问题乃至提出问题。在学习过程中要密切联系实际，将所学知识与实际生活联系起来，认识到所学知识解决了什么实际问题，一方面可以增加学习兴趣，另一方面可以培养解决实际工程问题的能力，真正做到以能力培养为目标，解决复杂工程问题与拓展思维并进。

电工学涉及的自然科学多，涉及的学生范围广。因此对电工学来说，打造电工学“金课”建设具有非常重要的意义。本文围绕金课“高阶性、创新性、挑战度”的标准，结合电工学课程的特点，就如何打造电工学“金课”课堂进行了教学思考。

1 激活学生原有学习知识，探索新知识，将所学知识系统化，培养具有分析和解决复杂问题的能力，体现课程“高阶性”

学习，就是已有知识与新知识的连接过程。很多学生在学习过程中对知识的学习没有思考或者思考不够，没把不同学科的知识联系起来，知识没有系统化。比如，电工学上册电路分析部分很多知识与大学物理的内容相关，但是很多同学没搞清楚这些知识的联系，像电位的概念，很多同学把电位的概念理解成电势的概念，这就需要教师就把这些物理量的区别和联系再给学生讲清楚，将已经学习的知识和新学知识建立联系，逐渐学会将所学知识系统化。由已知推未知，学会分析问题及解决问题是非常重要的学习能力，因此需要在课堂不断地引导学生提高这方面的能力。例如，一阶线性电路的暂态学习中的难点是电路中电压和电流随时间变化的函数关系，在这个关系中学生不善于把数学知识解决实际问题联系起来，所以在理解上觉得有点难度，这也是反映了学生缺乏由已知知识探索新知识，分析和解决复杂问题能力。如何提高学生这方面的能力，首先应该引导学生学会将知识系统化，然后再培养学生分析和解决复杂问题的能力。在讲授过程中，教师可以引导学生自己去分析解决。学生在大学物理的学习过程中已经知道了当电容器的两个极板加上电压时，电容器就会存储电荷，在存储电荷的过程中能量就被存储了，能量的存储需要时间，所以电容器极板上电荷量及两端电压会随时间发生改变，这些量随时间变化的函数关系会是学习过的哪个函数呢？从日常生活经验知道这些量是在很短的时间内发生了快的变化，就可以引导学生分析随时间做指数变化的函数比较符合。那么怎样得出这个函数呢，在哪里学习过这个函数，或者说什么样的方程的解是这个函数呢？再进一步引导学生高数当中学习过得非常重要的一类方程，一阶线性常系数微分方程的解是指数函数，那么我们是不是也可以构建类似的方程呢，怎么构建呢？再和学生回到电路中去分析电路。这就可以引导学生由已知推未知，启发学生去分析问题，提高分析问题的能力，锻炼学生逻辑思维，培养分析和解决复杂问题的能力。

2 阐述学科的发展历史，融入学科前沿知识，引入最新科研动态，提高学生学习兴趣，激发创新意识，体现课程“创新性”

讲授电工学时适当讲述电工学的发展历史、发展现状及发展前景能使学生总体把握学科的发展方向，引起学习兴趣，并能引导学生以发展的眼光看待学科的发展。人类社会从蒸汽时代到电气时代发展中，使得电工学飞速发展。让学生明白各自然科学之间的紧密关系，是互相渗透，交错发展的。知识能够促进技术的进步，反过来技术的进步也能促进知识的发展和更新，今天的科学知识是明天的核心技术。在“金课”课堂中让学生体会到知识并不是孤立的，学会将知识系统化，学会不同学科之间的交叉应用，进而开拓其思维，理解科学研究、技术开发、生产应用紧密结合。

为学生适当引入新知识、新技术及研究热点，引起学生的学习兴趣，激发创新意识。任何学科的发展离不开全球的现状，在环境污染日趋严重和能源日渐短缺的背景下，研发新材料、新技术，开发绿色能源是重中之重。电工学也在这样的背景下有长足发展。在新能源方面电动汽车的研发、高效率低污染的磁流体发电技术、太阳能光伏发电、超导电工技术；在新电子技术方面智能家居、家庭机械电子工厂技术乃至将来无人驾驶汽车等都是目前研究的热点，这些研究热点有望解决环境污染和能源危机这两大全球化问题。这些研究热点的介绍可以开阔学生视野，激发学生的学习兴趣和科研精神。当然这些研究热点中也有很多问题需要去解决，例如设计合适的能量存储设备已成为电动汽车实用化的绊脚石，学生作为未来社会发展的中流砥柱可以接受这一挑战，从而激发学生的创新意识。

3 提出开放性问题，引发学生思考，适当提高课程难度，体现课程“挑战度”

电工学课程虽然是非电类专业学生的学科基础课，但在不脱离教学大纲的前提下，适当提高难度，对提高学生独立思考和自学能力、更好更全面的理解、掌握课程体系有帮助。在电工学“金课”课堂教学中如何适当提高课程难度，引发学生思考，可以利用如下方法：一是利用翻转课堂的教学方式。翻转课堂让学生课下自主学习课程知识，思考重难点，提出疑问，让学生讲。它提高了课程难度，提高了学生自主学习自主探讨的学习空间，培养了学生探究能力，分析问题的能力。二是设计开放性实验。开放性实验可以激发学生寻求事物本质的探索精神，加深对知识点理解，培养学生独立思考的能力。在组织结构上以小组为单位，考核形式为小组答辩。这种形式能够提高了学生查阅资料的自主能力、筛选信息能力和思辨能力，培养了学生团队协作意识；通过答辩可以学习别的小组的设计思路，开阔视野，既有助于学生之间互相启迪也在一定程度上扩展了教师的思维做到教学相长，变“教”为“学”。

4 结语

“金课”课程重在使学生学得懂，乐于学，善于思考，会应用，并且勇于探索未知的知识和技术。打造“金课”需要教师有更高的教学能力、教学素养、教学经验及耐心付出。通过电工学“金课”课堂的打造，探索适宜的教学方法和教学模式，能够锻炼学生逻辑思维和独立思考，培养学生分析和解决复杂问题的能力，切实提高学生的综合素质。