新工科背景下非电类工科专业电工学课堂教学改革与探索

王艳君

电工学是高等院校非电类工科专业学生的一门必修课，是对于电学入门性质的专业基础课，具有完整的理论体系，是后续专业课程的公共基础。课程内容分为电工技术与电子技术两大部分。电工部分是电路分析的内容，包括电路的基本概念和基本定律、电路及其分析方法、正弦交流电路、三相电路、交流电动机以及工业企业供电与安全用电等内容。电子部分包括模拟电子技术和数字电子技术两部分内容，主要内容为半导体器件、基本放大电路、集成运算放大器、门电路、组合逻辑电路以及触发器和时序逻辑电路等内容，其理论性和实践性都非常强。通过对电工学课程的学习，旨在培养学生分析和解决电学基本问题的能力，并为后续专业课程的学习奠定一定的理论和实践基础。

新工科要求应用型高等院校应围绕“大工程观、学生核心、成果导向、持续改进、绿色工程教育、全面工程质量教育”宗旨，创新课堂教学方法、深化课堂教学改革。新工科背景下，高等院校的非电类工科专业的电工学课堂教学应改变传统的灌输式、填鸭式教学模式，促进课程转变为启发式和任务驱动式的课堂教学模式。工程实践能力与科技创新能力是新工科背景下人才培养的基本要求。为了适应新工科背景下应用型本科院校非电类工科专业人才培养目标，结合应用型本科院校特点，对我校车辆、能动、汽服、交运等非电类工科专业电工学的课堂教学进行了改革与探索。

1 新工科背景下电工学课堂教学的新诉求

新工科背景下，电工学的课堂教学在重点突出课程内容基础性的同时，还要结合一定的工程实践背景，强调课程的工程实践性与创新性，并实现与学生相关专业的有机结合。这就要求教师在电工学的课堂教学过程中始终坚持以学生为中心，以目标为导向，创新课堂教学方法。同时，注重对学生的创新思维、综合素质、持续学习能力的培养，使课堂教学更适用于培养面向新工科的工程人。具体分析如下。

1.1 人才培养需求

新工科为时代的发展提出了新的人才培养理念，要求培养具有创新精神卓越发展的工程科技人才，为我国的科技发展和国际竞争提供必需的智力支持和人才保障。作为应用型本科院校，培养的人才应具有较强的实践动手能力，能够创造性地运用所学的专业理论知识和实践技能去解决生产和生活中的各种实际问题，从而推进创新型专业工程科技人才的培养需求，培养出实践能力强、具备一定的创新精神、能够引领未来发展的复合型科技人才。

1.2 专业建设需求

新工科强调专业学科建设应注重实用性、交叉性以及综合性。电工学的课堂教学内容应与车辆、能动、汽服、交运等非电类工科专业的人才培养目标紧密结合。由于专业差异、学时差异等，不同专业对电工学的课程需求也各不相同。因此，电工学的课堂教学必须紧密结合各个专业的具体培养需求，并针对不同专业的人才培养目标，制定不同的课程授课方案，在保障教学内容完整的基础上，深入挖掘各专业的工程背景，将新工科理念融入课堂教学建设。最后，充分结合各专业的培养方案，根据学时的不同，灵活调整课堂教学内容。

1.3 实践拓展需求

工程实践能力与创新能力，是推动社会发展的源泉。电工学的课堂教学应在注重理论知识的基础上培养学生的实践动手能力，改变课程实验室实验，实验项目固定，并以验证性实验为主、综合设计类实验为辅的现状。在课堂教学过程中适当增加实验及实验仿真环节，拓展学生的视野，丰富课堂教学活动，并进一步促进理论知识和实践能力的有效融合，强化学生自主学习能力，丰富学生对课堂理论知识的实践与应用，提高学生综合运用所学专业知识、解决处理工程实际问题的能力。

2 电工学课堂教学现状分析

通过对我校车辆、能动、汽服、交运等非电类工科专业的电工学课堂教学情况进行调查分析，发现这些专业学生的电学基础知识有限，接受能力稍差。而电工学的课程内容多，综合性强，但课时少。因此，当前电工学的课堂教学在培养工程应用型人才方面存在很大的不足。总结电工学的课堂教学问题，主要包括以下几个方面：

（1）课堂教学模式多为教师主导型，学生参与度不高

目前，电工学的课堂教学多采用“教师一讲到底”的传统教学模式，仅注重理论知识的传授而忽视了对学生综合能力的培养。课堂上学生一直处在被动接受状态，导致学生主动探究学习能力不强，在完成课程内容的学习后并不能形成完整的课程知识体系，更谈不上综合能力的培养。最终，难以满足新工科以学生为主体的核心内容和对非电类工科专业人才培养的要求。

（2）课堂教学手段单一，教学内容没有专业区分

电工学当前的课堂教学手段主要是以PPT加板书的形式为主，引导启发式课堂教学较少。同时，课堂教学内容过于陈旧，没有根据学生专业的差别进行区分设计，没有形成适应各专业培养计划的课程体系，忽视了根据不同专业学生的不同学情进行因材施教的重要性，最终导致非电类工科专业学生对电工学的重视程度不够，进而缺乏学习兴趣和动力，不利于课堂教学的顺利开展。

（3）理论教学内容多，脱离工程实践

电工学多采用传统教学模式，即教师课堂上进行理论教学，学生去实验室完成课程实验。对于非电类工科专业来说电工学理论课时占比多，实验课时占比少，课堂教学过程中主要侧重基础理论的讲解，联系实践不足。此外，电工学实验多以验证性实验为主，由于实验设备资源有限，学生一般3～5人一组，学生整体参与能力非常有限。同时，电工学实验缺少工程应用实践背景，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。

（4）考核形式单一，缺少有效的过程评价与激励机制

电工学主要采用闭卷考试与平时成绩考核的形式，缺乏有效的过程考核评价方式和激励策略，教师无法全面地了解学生的学习情况及问题，导致学生进取心较差，投入精力少，学习效果差。

3 新工科背景下电工学课堂教学改革与探索

3.1 基于学生兴趣引导的游戏晋级式教学法和案例教学法，调动学生的学习积极性

在电工学的课堂教学过程中，根据不同专业学生的学情和授课内容引入趣味游戏晋级元素，合理设定游戏段位，并建立合理的游戏晋级考核标准，以小组为单位，让学生在欢快的游戏竞争环境中学习知识，吸引学生真正投入到课堂学习中，促进对课堂知识的消化吸收。同时，电工学课程的理论性、实践性、工程性都很强，课堂教学过程中应结合不同专业的专业背景，形成适应各专业培养计划的课程体系，并根据授课内容精心设计能够吸引学生的并与其专业背景紧密相关的工程项目案例，课程内容完全根据工程项目的模式展开，并形成完整的知识体系，加强课堂教学与相关专业工程实践相结合。在采用游戏晋级式教学法和案例教学法的课堂授课过程中，并注意合理设计悬念来调动学生的好奇心，使电工学的课堂教学不再枯燥抽象，而是变得生动具体，促进学生主动性学习和系统性思考。力争做到教、学、做合一，使学生真正成为电工学课堂的主人。

3.2 混合式课堂教学模式，提升教学效果

采用雨课堂等智慧教学工具，把线上网络教学和传统的课堂教学有机融合起来，辅助实现电工学课程的线下线上混合式教学模式。课前雨课堂发布预习课件或录制好的预习讲解视频，并结合网络平台上优秀的慕课资源来丰富课前线上教学内容，适应当代大学生随时随地采用手机或电脑进行线上学习的需求。课堂授课时，利用雨课堂实现扫码签到，随机点名，并充分利用雨课堂的弹幕和投稿的功能，加强课堂互动并及时接收学生的反馈，形成课堂闭环，实现课堂教学环节的优化。课后及时发布课堂作业，检查学生对课堂知识的学习和掌握程度，加强教师和学生的直接互动交流。将雨课堂等智慧教学工具全面融入电工学课堂教学的混合式教学模式，可以有效延伸课堂教学的时间和空间，既能发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又能有效调动学生的学习积极性、主动性和创造性，提高学生的学习兴趣、课堂参与度以及课下预习和复习效果。最终，达到课前、课中、课后三个环节有机结合，实现“学生为主、教师为辅”的新型混合式课堂教学模式。

3.3 将虚拟仿真技术引入到电工学课堂教学中，加强理论与实践的结合

将Multisim软件的虚拟仿真技术引入电工学的课堂教学之中，形成直观可视化的课堂教学方式。在讲解理论知识的同时，利用Multisim软件进行虚拟仿真与演示，可以使电工学课堂教学中抽象的理论定律形象化，突破实验室教学的时间和空间，进一步促进理论、实验与课程设计的有机统一。通过仿真电路的分析与设计让学生在课堂中就能感受到实验所带来的直观效果，加强学生对于课堂授课内容的认识与理解，同时提高学生分析与搭建实际电路的能力，并为学生课下问题解决和创新设计提供途径。通过Multisim软件的虚拟仿真使课堂教学实现理论与实践相结合，激发学生的创新能力和综合素质，使教学效果最大化，并为实验教学的顺利开展奠定一定的理论和实践基础。

3.4 深度挖掘思政元素，有机融入课堂教学全过程

在电工学课堂教学的开展过程中，始终坚守立德树人初心，坚持为党育人、为国育才。根据学生学情与专业特点，深入挖掘课程中所蕴含的价值与精神元素，并融入教师课堂教学一言一行，坚持把思想政治工作贯穿课堂教学全过程，促进将“合作创新意识”“责任担当意识”“工匠精神”“科技强国理念”等思政元素融入课堂教学之中，实现全程育人、全方位育人。同时有机结合高效、有针对性的教学方法，抓牢学生的注意力，在知识传授过程中潜移默化地影响和塑造学生的道德品格，提升课程思政实施效果。通过充分挖掘与授课专业相关的思政教育元素，培养学生逐渐树立专业荣誉感与职业使命感，不断提升育人成效。

3.5 完善课程考核评价方式与激励机制，加强对学生学习过程的考核与激励

细化和完善电工学的课程考核评价方式，实现课程考核环节多样化和考核评价多元化。对学生的考核不仅仅是闭卷考试、课堂表现、作业及课程实验等，还要考查学生对理论知识的灵活运用能力、创新能力以及学生课下自主学习情况等平时成绩的考核评价，来加强对学生学习过程的考核与评价，增加学生的课程参与度，力争实现对学生全面客观评价。同时，还根据章节内容增加章节测试等阶段性考核，及时了解学生的阶段性知识掌握情况和问题，以在课堂教学过程中对教学内容和教学方法及时地进行调整和完善。同时，学生经过阶段性考核，能及时发现自身对知识点的掌握情况，进而查漏补缺、巩固理解，增强学习自信和学习动力。同时，在电工学课堂教学过程中，建立合理的学生激励机制，激励学生更加自主积极的学习。

下面以基尔霍夫定律教学内容为例，“45分钟+40分钟”课堂教学的总体设计思路如表。

4 结语

课堂教学改革是一项长期的系统工程，永远都在路上。作为本科院校的一名专业教师，深知责任重大，使命光荣，要始终坚守立德树人初心，坚持以学生为中心，紧跟时代发展步伐，持续改进和完善课堂教学方法和理念，探索适合新工科人才培养的新型课堂教学模式。

本文系山东交通学院本科教学改革研究项目资助“新工科背景下非电类工科专业电工学课堂教学改革与实践”研究成果，项目编号：2022YB29。

（作者单位：山东交通学院信息科学与电气工程学院）