面向工程能力培养的“电工电子实训”课程改革

张圆圆，王跃飞，庄远，李红星

（北部湾大学 机械与船舶海洋工程学院，广西 钦州 535011）

0 引言

越来越多地方本科院校将人才培养目标定位为培养与地方经济发展相衔接的应用型人才[1]，加上当地产业不断地转型升级改造等形势，企业的人力资源结构逐渐对学生的工程实践能力提出了更高的要求。工程实践能力表明：学生分析问题及解决问题的能力，是现代工程技术人才必备的工程素养[2]，因此，将培养学生的工程实践能力贯彻到实训课程的教学设计当中，也体现了应用型高校的人才培养要求。

作为非电专业引导学科交叉的基础应用技术，电工电子技术在其他工科专业领域的地位日益凸显[3-4]。高等院校的电工电子实训课程涉及各个工科专业，是一门基础性专业课程，也是本科生入学后较早接触到的体现工程实践能力、创新思维的课程。该课程所需的基础理论知识包含“电工电路”“三相异步电机控制电路”“模拟电路”“数字电路”四部分内容，涉及面比较广。面向非电专业的学生，学时数比较有限的情况下基础知识的薄弱表现的比较明显。同时，地方高校还存在传统的“研究型”教育模式，重视理论讲解，轻视实践能力的锻炼，更加缺乏工程意识的培养[5]，致使地方高校的人才培养与企业的人才需求产生偏差。因此，通过对“电工电子实训”课程的内容进行改革，完善相应的考核模式，突出学生的工程素养，提高学生创新的实践意识。

1 电工电子实训现状

一方面，传统的“电工电子实训”课程以短期的强化培训为主，使学生掌握生产当中需要的技能为目标，这样的教学目标导致学生提升的是熟练工人的技能，不能达到应用型高校所需求的工程素养。且这样整合的教学内容涵盖范围较广，有用电安全、导线基本操作、电工电表的使用、电动机的拆卸、低压电器的使用[6]等，教学内容比较多，学生学习不够精。再者，针对具体如表1所示的实训内容，教师往往采取一边讲解一边演示的教学策略，学生则根据教师指导进行实验验证，这样导致学生不加思考，只是单纯应用元器件，未能掌握元器件工作机理，不能根据不同的使用场景灵活应用。

表1 传统实训内容

另一方面，学生通过的是一个实训内容到另一个实训内容的训练，实训内容之间没有拉开层次，且学生只是机械地完成实验内容的操作，不能从项目的角度去考虑问题，仅能锻炼其动手能力，工程素养和创新意识[7]很难得到发挥。工程能力要求学生具有工程思维的角度，根据问题的需求来解决问题的能力，是培养学生运用工程领域的思想方法界定问题、将抽象的问题具体化、建立解决问题的方案，但传统的电工电子实训内容结束后，学生没有经过项目式实训的训练，无法建立应有的工程素养，且没有形成交叉学科的问题解决思路，很难建立与所学专业的联系。

2 优化实训项目

随着电工电子技术在各行业的飞速发展以及教育技术的进步，使得电工电子的实训内容有了更加智能化的元素。电工电子实训课程可以是一个产品设计，该设计思路结构流程如图1所示，从问题入手经过整体设计到仿真验证，然后选择实践方案，进一步安装、调试，分析实验结果反馈到产品要求进一步调试。整个过程是一个闭环的模式，是电工电子理论导向项目工程应用的总结，这一特性决定了实训课程的内容可以做到系统化。

图1 项目式实训流程图

结合不同层次学生及其电工电子专业背景知识薄弱的学生，设置不同类别的实训项目，且项目之间有难易度的区分，基于表1中所必备的基本实验训练内容完成的基础上，整合出具有工程特色的独立实训项目如图2所示，每个项目采用分步完成，每个实训项目在固定的实训室完成，学生可以在两周内完成设计，中间可以自行查阅资料，结合团队成员的分工实施，选题后依据项目实施方案进行，最终完成作品的提交申请考核。

图2 整合优化的项目内容

整合优化的项目主要针对的是具有学习过电工电子技术理论课后的学生，主要目标是以项目的形式培养学生的工程实践能力。其中包括硬件电路的设计：第一步是验证电路的可行；第二步是元器件的选型，包括电机控制里面涉及的一些低压电器的使用；第三步是进行电路的测试与故障的排查，找到解决问题的方法进一步完善项目需求；第四步是进行结果分析。学生通过一个项目的分步训练，学会发现问题，主动解决问题，完成项目的同时获得工程实践能力的同时提升了团队合作的精神。

3 多元化教学手段

3.1 虚实结合的实验教学手段

区别于传统的电工电子实训课堂教学模式，以工程实践能力培养的项目式实训内容重点将传授知识变为知识探索，要求学生在项目实践中把自身具备的基础知识体系与经验创造性地结合起来，通过探究项目的结果来构建自己的认知系统。像以往一样，手把手地针对实训内容进行操作练习来说，课堂的实践时间是远远不够的，所以结合线上先进的教育辅助，完成学生在课外所需的工程素质培养是很有必要的[8]。

为满足学生不受实践空间与时间的限制，引入了大连海事大学研发的线上电工电子实训仿真平台，如图3所示，包括教师讲解实训内容涉及的理论知识、学生完成自主学习、在线考核等过程、获得实训的基础训练。另外，学生在项目式实训内容时会发现问题，教师可基于电工电子技术的背景知识与自主研发的电工电子作品，引导学生在实训时间内根据已有的知识搭建项目设计所需的软件平台，然后查阅资料选取相应的元器件进行安装调试。最后，基于教师提供的一些软件程序进行改进与开发，激发学生探究欲望，完成项目调试。

图3 电机控制基础实训仿真图

3.2 项目式选题实施过程

学生根据团队基础选择综合性实验项目，在下发实训计划开始的第一周，提交项目计划、分工、所需元器件、整体设计方案以及完成指标。第二周，学生依据掌握的资料和经验，搭建电路的软件平台，理论上验证方案的可行性，进行电路板的制作、元器件的选择及安装调试，其中软件的测试需要反复检验硬件电路是否合理。最后依据实验结果进一步完善项目的结果分析，撰写项目报告，并以小组的形式汇报。

4 面向工程能力的实训考核模式

以工程能力为培养导向的电工电子实训教学，其考核模式也不同于以往，考核的重点由原来的实验报告评分转变为分层次的考核，即将知识的训练转变为知识的探究。

在学时有限的情况下，教师可以利用线上先进的教学手段辅导学生完成基础的电工电子实训内容的理论教学；基础层次考核由教师线上布置作业，学生基于软件平台练习后，在实验室进行验证和测评，测评过程老师负责考核。项目考核基于基础考核后，依据项目完成度及项目参与成员的个人贡献进行评价，其中项目评价的整体评价中由教师及其他项目组进行评分，这样其他项目组可以学习到不同的设计思路和实施策略，同时也能让评价更加客观与有效，考核具体权重如表2所示。

表2 基于工程能力培养的实训考核模式

5 结语

“电工电子实训”是一门工科生中涉及专业面较广的基础技术学科，也是一门引导学科交叉的实践性较强的课程，因此，需将工程能力培养融入电工电子的实训当中。通过现代的教育技术对电工电子实训的基础技能进行展示与测评，结合项目式实训内容开展真环境实践，客观考核学生解决工程问题的能力，构建了系统的面向工程能力的“电工电子实训”方案，以适应地方产业对工科学生的工程实践能力需求。