以突出能力培养为导向的工程基础课程建设与实践——以《电工技术》课程为例

张大为，李建海，毕涛，葛宝川

（海军航空大学 航空基础学院，山东 烟台）

《电工技术》课程是我校飞行学员人才培养方案中一门重要的工程基础课程，是学员学习的第一门介于科学类与工程类之间的课程，在课程体系中具有承上启下的桥梁纽带作用，通过课程学习，不仅为后续专业基础课程和专业课程打下基础，还为岗位任职和终身学习提供能力素质保证[1]。课程教学注重电工技术的基本概念、基本原理和基本分析方法的学习，使学员理解所学电气设备中发生的电磁现象和规律；注重应用，培养学员利用已学理论知识解决实际问题的能力，增强对实际应用的理解和掌握，提高学员的工程实践能力。在教学过程中，始终遵循“以教员为主导、以学员为主体”的教育理念，充分体现知识、思想和方法的教学本质，强调课堂讲授、实验、习题、作业等各个教学环节的密切配合。提倡教学方式的多样化，以启发式教学和研讨式教学贯穿教学过程的始终，并将与武器装备结合的案例教学法、类比归纳教学法、实物演示等多样化教学方法应用于课程教学当中，提高学员的学习兴趣，建立良好的教学氛围。积极将人文教育渗入到教学过程中，体会电路的简洁之美、对偶之美、逻辑推理和电工应用之美，以培养学员科学的思维方式、激发学员浓厚的学习兴趣[2]。实验课以动手能力和应用能力培养为主旨，将基本技能和能力的培养融于实践与实训过程中，提高学员发现问题、探索问题和解决问题的能力。

一 高质量的教学内容是进行课程建设的重要基础

（一） 以教材建设为主要抓手，加强教学内容的顶层设计

教学内容来源于教材，教材建设应充分考虑飞行学员教育本质规律和受训学员的自身特点，突出能力培养。目前军内外现有的电工技术教材主要存在以下几方面的问题：①军内外现有的电工技术教材通用性强，但缺乏专业针对性，无法有效针对飞行学员专业特点，而且一定程度上存在内容体系与装备结合不甚紧密的情况；②现有电工技术教材侧重于一般工业所需基础知识，与部队专用装备结合较少，无法较好体现电工技术理论与武器装备知识的有机融合；③现有电工技术教材内容体系注重理论知识讲授，理论教学与实践操作衔接相对脱节，融合不够紧密，存在一定的时间差与空间变。

课程组编写的飞行学员《电工技术》教材继承通用电工技术教材理论体系，努力构建应用性与为战性并举，通用性与专业性共重的教材内容新格局。以人才培养方案和课程计划为纲领，以岗位任职需求及受训对象基本学情为依据，在保持基本知识要求的前提下，结合教材建设特色化和专业化的特点，按照“应用性与为战性相结合，通用性与专业性相统一”的原则优化整合教材内容，力求实现电工技术理论与武器装备知识高度融合。突出能力培养，注意加强与科学文化课、专业背景课、首次任职培训课、军事实装的联系，使本教材真正能够成为一部适合飞行学员实用的、好用的、顶用的教材。教材在编写过程中，结合飞行学员的专业特点，注重知识架构的体系性、铸魂性、为战性和挑战度[3]。

按照知识本位向能力本位转变的思路，基于理实一体化模式设计框架结构，各章节以应用实例引入，以拓展推广结尾，力求体现“实例牵引，任务驱动，理实一体，教做交融”[4]。

以教材建设同步带动课程建设，合理选择理论内容与实验教学融通合一，教学场地直接安排在实验室，师生双方边教、边学、边做，理论和实践交替进行，抽象和感知交替出现。将理论教学和实验教学理实合一，将知识学习和发展需求学做合一，将能力培养和岗位需求衔接合一，形成三合一的理实一体化教学模式。

（二） 以代职调研为重要手段，拓展内容更新的信息渠道

课程组成员具有赴部队代职和参与部队新装备培训，赴部队开展电工基础理论和电气控制方面技术基础授课等服务部队经历，曾多次到一线部队调研，了解部队岗位任职对学员电工综合能力的需求。与地方院校同行进行了广泛深入的交流沟通，多次到地方职业院校进行调研和学习，并就如何提高学员的电工综合能力进行了研讨，为教材编写、顶层设计及内容筛选等工作奠定了重要的基础。在人才培养方案和课程计划编写过程中，与后续基础课程教研室和相关专业教研室的教员进行探讨，并与军内外相关科研院所及时沟通，确保高质量完成。

二 高标准的课程实施是课程建设的重要保障

（一） 教学实施过程中提倡“搭桥梁，建纽带，找钥匙”

温故知新，以老促新，该思想在《电工技术》课程的内容安排与知识讲解中多有体现。最为典型的教学实例有两个，其一是讲述一阶线性电路的暂态分析时，三要素法将前述内容与暂态分析以桥梁纽带作用建立起来，一阶线性电路的暂态过程是新知识，新内容，三要素法中每一要素的求解实质则是前面章节学过的内容和方法，属于老知识，老方法，因此，对于基本知识点、重要知识点务必要讲实讲精，以此切入，以点带面逐步拓展辐射，概括来讲就是“以点带面，点面结合”，最终涵盖全部教学内容，实现教学过程的最优化设计。

第二个教学实例是正弦交流电路的相量分析法。相量法是将直流电路内容与正弦交流电路内容有机联系起来的桥梁和纽带。正弦稳态交流电路相比较于直流电路，虽然电路中电源有所变化，负载有所丰富，但是一旦找到了解决问题的钥匙-相量法，所有问题迎刃而解，相量法一旦掌握，直流电路中学过的一些定律与方法比如基尔霍夫定律都可继续应用于正弦交流电路，只不过是直流量变化为正弦交流电路的相量。

类似的教学实例还有不少，要求学员自己会搭桥梁，建纽带，找钥匙。面对不同的问题，学习不同的内容，自己要学会深入浅出，融会贯通，通过自己的总结和实践，找出解决问题的方法，打开不同的困惑自己的锁。

（二） 教学实施过程中提倡“主题主线”思想

电工技术课程包括“电路理论”和“电机与控制”两大模块。“电路理论”模块以电路的基本概念、基本理论和基本方法的掌握为尺度，“电机与控制”模块以电路的应用为主。在电路理论基础上学习变压器、控制电机等电气设备的应用，遵循由一般到特殊、由理论到实际的客观认知规律，有利于激发学员学习兴趣，培养学员的工程实践能力和创新意识。“电路理论”模块以电路等效的概念贯穿始终，在电路两类约束即电路基本元件和基尔霍夫定律的基础上，讨论直流电路的一般分析方法和基本定律。在直流电路的基础上讲述动态电路和正弦交流电路，在正弦交流电路的基础上讨论三相交流电路，由实数计算向相量计算（复数计算）过渡，由直线运算向三角形运算递进，由简入繁，由易到难，环环相扣，层层递进，符合一般认知规律。“电机与控制”模块主要包括直流电机和交流电机两大内容。直流电机部分从磁路入手，以直流电机的可逆性为基础，介绍直流发电机和电动机，从相同点入手找寻不同点，富有启发性，符合由一般到特殊的认知规律。交流电机部分建立在法拉第电磁感应定律基础上，变压器是依据电磁感应原理制成的设备，在变压器的基础上介绍三相异步电动机的结构、原理和应用，符合由简到繁的认知规律。“电机与控制”模块中介绍电气设备时，遵循结构-工作原理-输出特性-正确使用这一叙述主线，从感性认知入手到理性认识上升，目的是培养学员掌握常用电机、电器的工作原理、特点及应用场合，培养学员的工程实践能力。

（三） 教学实施过程中提倡“理实一体化”思想

教研室建有水平较为领先的电工基础实验室，配备高性能的电工实验台、电工实训平台、电机控制实验台，满足实验课程1人一组的需求，学员可以独立完成电路连接和调试。自主研发了电机虚拟实验平台，实验平台综合运用虚拟现实技术、计算机仿真技术、数据库技术和网络技术，建有直流电机、交流电机、变压器和控制电机4个实验分室，能完成8种电机的22个特性实验，可以自主连接线路，实时读取、记录和处理数据。《电工技术》课程的内容架构适合理论与实践双体系课程教学，以典型航空案例为切入点，科学选择理论内容与实验教学融会贯通，相互补充，相互借鉴，将教学场地直接安排在实验室，师生双方边教、边学、边做，学中做，做中学，理论和实践交叉进行，直观和抽象交替出现，理中有实，实中有理，充分调动和激发学员的学习兴趣，提高课堂效率，丰富真实体验[5]。将理论教学和实验教学理实合一，将知识学习和发展需求学做合一，将能力培养和岗位需求衔接合一，形成三合一的理实一体化教学模式，强化学员综合运用知识解决实际问题的能力，缓解课程群统筹协调与课程教学课时压缩的矛盾。

（四） 教学实施过程中着力进行案例库建设

通过将日常训练中发生的典型案例加以归纳消化，整理成与教学实施密切相关的精典案例，打造构建了课程案例库，并将其应用于教学实践，学员喜闻乐见，激发了学员的学习兴趣，培养了学员理论联系实际的能力和意识，有效解决了学员为何学和学何用的疑问与困惑[6]。

在打造构建高水平教学案例库的过程中强化了三个环节。一是案例选取上，忌生搬硬套，宜自然衔接，将部队训练实践中发生的案例与内容讲述的重点、难点紧密结合，自然过渡，不显突兀，例如，在航空发动机点火系统与电路的暂态分析知识点的结合以及飞机操纵杆杆力传感器与戴维宁定理知识点的结合上体现得尤为突出[7]。二是在格式确定上，实现有规可依，有据可循，案例建设要素应包含课堂设疑的问题，创设的虚假问题等，立足基础，兼顾发展；指导教员根据授课对象层次及教学要求的不同选取相关情节进行建设。三是来源获取上，坚持紧密跟踪军事装备与学科前沿，及时吸纳院校教学和部队作战训练的成果，使所选案例保持先进性、军事性和实践性。在案例教学具体实施和过程管控上，切实加强学员的主体地位，增强学员的主动意识，鼓励学员敢想、敢问、敢做，培塑学员胆大心细、敢于提问的良好性格。归纳起来，就是营造两种课堂情境，实现两个角色转换，着力打造两类问题。具体来说，营造学员与教员互动平等的课堂场景，教员与学员学问平等的课堂场景；完成教员由原先课堂授课的主讲转为指挥，学员由原先课堂授课中的听众转为主唱；打造具有不确定性和非唯一性的案例问题。在案例评价的收尾阶段，始终遵循“以教员为主导、以学员为主体”的教育理念，师生平等交流，和谐互动，培养学员质疑提问的习惯和批评争论的勇气，对于需要学员后续进一步思考、分析和验证才能解决的问题，留有余地和空间，督促学员通过自身努力获得最终结果，培养学员逢山开路、遇水搭桥的奋斗精神，提高学员历尽千帆，苦尽甘来的学习体验[8]。

三 结语

“提高质量、办出特色”是高等教育发展和改革的重点。课程组以飞行学员《电工技术》课程教学为切入点，以教材建设同步带动教学内容改革，内容体系有力支撑了《电工技术》课程的桥梁纽带作用，让课程教学沾上军味，染上军色，指导学员了解职业发展需求，制定职业发展目标，飞行学员《电工技术》教材由北京航空航天大学出版社公开出版，并荣获军队级优秀教材一等奖。课程实施过程中通过“搭桥梁，建纽带，找钥匙”“主题主线”思想、“理实一体化”思想、打造案例库建设等一系列方法手段，构建了多维拓展式综合性立体化教学平台，为学员自主学习，师生交流互动提供了广阔空间，实现了学习效果的最优化，在学员理论联系实际的能力及运用知识解决装备突发事故的能力培养上效果显著。通过评教评学、毕业学员回访等信息渠道反馈，在校学员对该课程兴趣浓厚，学习认真，一致认为为后续专业课程的学习打下了良好的基础；毕业学员反映对该课程印象深刻，受益匪浅。