“新工科”背景下“电工学”课程教学体系的改革与建设*

罗廷芳 ， 南 江 ， 李 伟

（西南林业大学，云南 昆明 650024）

0 引言

《全球一流工程教育发展现状》是当前最新、较系统、有一定影响力的高等工程教育改革调研报告。报告指出，高等工程教育以工程实践为基础，遵循以人为本的育人理念，以发展学生个体的工程技能和关注学生学习过程为重点，关注学生的个人兴趣、学习内容和学习方式，注重学生思维和能力的培养[1]。2017年2月，教育部发布了《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》，以一流人才培养、一流本科教育、一流专业建设为目标，抓住新技术创新和新产业发展的机遇，在世界新一轮工程教育改革中发挥全球影响力，实现我国从工程教育大国走向工程教育强国的“新工科”计划[2-4]。

“电工学”是高等院校非电类工科专业的一门专业基础课，具有较强的基础性、工程性和实践性，对培养学生逻辑思维能力、实践操作能力及创新能力具有极其重要的作用。在机械类、交通运输类、土木类相关专业的教学质量国家标准中，均对“电工学”课程有明确的教学要求，按照“新工科”建设的要求，课程既要突出基础性，又要强调其工程实践性，还要与学生专业背景有机结合，突出专业特色。因此，在“新工科”背景下，研究“电工学”的教学模式与课程建设对于构建符合新时代特色的专业人才培养体系、遵循以人为本的育人理念、践行立德树人根本任务、培养合格的社会主义接班人具有重要的意义[5-6]。课题组以西南林业大学机械类专业的“电工学”课程体系为主，探讨“新工科”背景下“电工类”课程教学体系的改革与建设。

1 传统的“电工学”教学中存在的问题

1.1 “电工学”课程简介

1）课程的教学内容。“电工学”作为非电类专业的专业基础课程，通过该课程学生可以掌握电工电子技术的基本理论，为今后从事相关的工程技术工作打下基础。其教学内容可分为电工学和电子学两大部分，具体包括电路分析基础、磁路和变压器、电动机及继电控制技术、可编程控制器（PLC）、模拟电子技术、数字电子技术、工业企业供电与用电安全、电工测量等。

2）课程的实践教学。“电工学”课程是非电类工科专业学生开展专业研究与工程实践的技术基础，课程教学目标是培养学生具备电工理论和电子技术的综合分析和设计能力，为从事与专业相关的工程技术工作打下基础。因此，课程教学应强调工程应用背景，突出实践教学，以培养学生应用电工电子技能解决工程实际问题的能力。

3）专业教学需求的多样性。“电工学”课程面向非电类工科专业的学生开设，以西南林业大学为例，涉及的专业有机械类、交通运输类、木材工程类、土木类等相关专业。不同的专业对电工电子类知识的需求是不一样的，如机械类专业对电工电子类知识的需求高于其他专业类的要求，因此，课程教学内容必须结合各专业的需求而进行多样性设置。

1.2 传统的“电工学”教学中存在的问题

1）课程重视程度低。首先，“电工学”课程作为非电类工科专业的一门专业基础课，其作用主要是承前启后，因而得不到学生足够的重视。例如，该校的机械设计制造及其自动化专业，其主干课主要与机械设计相关；车辆工程专业，其主干课主要与车身结构设计相关；木材科学与工程专业，其主干课主要与木材等相关，导致学生主观上对此门课程的重视程度不够。其次，由于学时的限制，在教学中部分教师讲解时与学生专业背景的联系较少，使得学生在学完该课程后不知道如何利用所学知识联系专业其他相关知识来解决实际问题，易导致学生认为此门课程所学知识与所学专业相关性低，学习兴趣不高，缺乏学习的主动性。

2）理论教学多，实践教学内容单一。“电工学”课程理论性强，要求学生具备一定的数学、物理基础，具有较强的工程实践性。传统教学中“电工学”课程所包含的教学内容多，实践课时少，因此在教学过程中更侧重基础理论的讲解。此外，传统的“电工学”实验教学均采用实物实验，这类实验教学以操作性实验、验证性实验为主，这类实验在帮助学生理解和掌握基本理论知识和基本技能方面发挥了不可替代的作用。但由于“电工学”是非电类工科专业的一门专业基础课，面向的专业多，意味着电工实验室长期处于高使用率状态，导致电工实验设备的损耗率极高。因此，实验室的硬件条件在一定程度上满足不了教学要求，导致实验教学内容存在内容单一及缺乏系统性、创新性和综合性等问题，这不利于培养学生的工程实践能力，不符合“新工科”的培养要求。

3）教学考查方式单一，缺少反馈与激励机制，无法体现过程管理。传统教学主要采用的考核方式是闭卷考试与平时作业考核，教师无法更全面具体地了解学生的学习情况及问题，即缺乏有效的教学过程管理和反馈，使得在一定程度上无法进行有效的教学改革与建设。此外，实验教学内容偏单一化，也在一定程度上限制了学生思维能力、实践能力及创造性能力的培养。

2 “新工科”背景下“电工学”课程建设思路

2.1 围绕专业重整教学内容

“电工学”课程作为非电类工科专业的一门专业基础课，且为必修课，应针对不同专业对电工学的不同需求，深入挖掘课程相对各专业的工程背景，将“新工科”理念融入课程的教学建设，充分发挥课程的工程教学主导作用，建设工程导向的专业课程体系，培养出符合时代要求的专业技术人才。要充分结合各专业应用及各专业的培养方案，根据培养方案的学时安排情况，重新梳理教学内容，可按模块进行划分教学。对“电工学”课程内容进行教学模块的划分，可分为电路分析基础模块、磁路模块、电动机及控制技术模块、模拟电子技术模块、数字电子技术模块、安全用电及电工测量模块等，如图1所示。根据各专业特色及需求对各个模块进行整合重组，比如机械类专业，根据专业需求，需讲解电路分析基础模块、磁路模块、电动机及控制技术模块、模拟电子技术模块、数字电子技术模块、安全用电及电工测量模块等，其中安全用电及电工测量部分集中在实践教学中体现。

2.2 改进教学手段，加强过程管理

上好一堂课，好的课程教学设计是必不可少的，而多样化的教学手段不仅可以激发学生的学习兴趣，提升教学效果，还可以辅助任课教师加强教学过程管理。首先，教师的讲解应生动有趣，利用现有的多媒体技术做一些形象生动的电路变化过程动画演示，与专业实践相结合，提升学生的学习兴趣。其次，选用“雨课堂”辅助开展混合式教学，利用弹幕功能，加强教师与学生在课堂上的互动，活跃课堂气氛；通过“雨课堂”测试功能，加深学生对知识点的理解与掌握。这种混合式教学模式可进一步提升教学效果，利用课堂及课后反馈不仅可加强教学过程管理，还可实时优化教学内容及教学方法，对教师及学生起到双向激励的作用。

2.3 加强实验实践环节的教学建设

实践教学是“电工学”教学中必不可少的一个环节，是为了让学生能更有效地掌握理论知识并获得实践动手能力。因此，必须加强实验实践环节的教学建设，良好的实践条件有助于激发学生的学习热情和主动性。

1）验证类实践教学。可采用“预习—操作—总结”的模式开展，即实验开始前学生应先完成实验预习及相应的理论计算，其次按照操作规范完成实验内容操作并记录实验结果，最后通过结果总结实验结论，完成理论验证。在整个实验过程中不仅要学会应用实验验证理论结果，同时也要掌握利用理论原理分析实验数据是否正确可靠，并将所有的实验操作、数据、结论整理成实验报告提交，做好实验教学过程管理。

2）设计创新类实践教学。为更好地锻炼学生的思维能力、创新能力及实践能力，应充分利用多种电子电路软件开展设计创新类实践教学。学生以小组的形式获取设计任务书，并根据任务要求查阅相关资料完成设计方案，根据设计方案完成电路原理设计、工作原理描述、参数计算、元器件选型，还需利用相应的电子电路软件完成仿真验证分析。通过机械类专业学生的电工实践教学情况可知，此部分教学改革与建设效果良好，如图2、图3所示。图2是学生基于Multisim完成的一个彩灯花样变换电路设计，并进行了仿真验证分析；图3是学生利用Capture CIS完成的一个脉冲选通电路设计，并通过了仿真验证分析。

图2 基于Multisim的彩灯花样变换电路设计与分析

图3 基于Capture CIS的脉冲选通电路设计与仿真

2.4 改革考核方式，综合评价教学效果

通过教学的过程性管理，全面了解学生“电工学”的学习情况，采用过程性评价和结果性评价相结合的综合评价方式完成课程考核，丰富考核方式。

1）考试形式多元化。实验成绩、“雨课堂”测验成绩、笔试成绩三者相结合作为最终成绩，其中，实验成绩由实验操作和实验报告两部分成绩构成，从而全面地评价学生学习效果。2）采用教考分离的笔试形式，更能激发学生学习的主动性。3）根据各专业的实际应用要求的不同，针对部分专业开展实践动手能力操作考核，以增强对实践动手能力的培养。

2.5 课程思政建设，弘扬工匠精神

课程思政教育是高等院校教学工作中立德树人、德育优先培养目标的导向性环节，是贯彻党的教育方针，解决好培养什么人、怎样培养人、为谁培养人这个根本问题，以及把理想信念教育和社会主义核心价值观教育融入教学全过程的主要方式[7-9]。“新工科”建设背景下，将思政内容有机融入“电工学”课程教学体系中，结合学校提出的“回归教育本源，创建良好教育生态”，践行“教为不教，学为创造”理念。在讲述电子技术发展史时，可引导学生关注集成电子技术发展前沿，了解我国电子技术发展与发达国家之间的差距，增强学生为国争光的使命感和责任感；在讲授交流电路时，引入两位发明超人之间的“电流大战”，引导学生树立正确的价值观；在讲述基本定律时，引入科学家们艰苦卓绝奋斗的故事，引导学生坚定理想信念，学习工匠精神[10]。

3 结语

在“新工科”工程人才培养思想的指导下，针对传统的“电工学”课程教学体系，提出了该课程存在的问题。在课堂教学和实践教学中对教学内容、教学手段、实践环节及考核方法等多方面进行改革与建设，通过“新工科”背景下“电工学”课程混合式教学模式的实施，优化传统教学方法，提升教学效果，以满足不同学科门类的专业学生的学习需求，充分调动教师和学生的积极性和主动性；遵循以人为本的育人理念，融入思政教学，培养学生创新思维，提升学生工程实践能力。并且，学期考核结果及相关的课程设计和毕业设计证明了此教学改革有益于提高教学质量。