面向卓越计划的少课时“电工电子学”课程教学改革与实践

　　 摘 要：为了提高非电专业学生的应用能力，针对卓越计划的教育需求，围绕少课时“电工电子学”课程研究改革方案，在基本理论教学内容中融入实际应用电路、在实验教学内容中增加故障模拟和典型应用电路、布置电工电子产品论文、采用半闭卷考试等。教学实践表明，该方案能够有效激发学习兴趣、提高实际应用能力、培养科学素养和创新思维。所提方案可以推广到其他少课时专业基础课中运用。
　　 关键词：卓越计划;电工电子学;应用能力;创新思维
　　 作者简介：曹玉苹（1982-），女，山东单县人，中国石油大学（华东）讲师，博士，研究方向为电工电子学基础课程教学;刘润华（1958-），男，山东梁山人，中国石油大学（华东）教授，研究方向为电工电子学基础课程教学;刘复玉（1963-），男，山东潍坊人，中国石油大学（华东）副教授，研究方向为电工电子学基础课程教学;贺利（1972-），女，四川广安人，中国石油大学（华东）讲师，研究方向为电工电子学基础课程教学;周兰娟（1978-），女，山东德州人，中国石油大学（华东）讲师，研究方向为电工电子学基础课程教学。
　　 基金项目：山东省高等学校教学改革项目“电类基础课程自主性、探究性教学方法的研究与实践”（编号：2012145），主持人：刘润华。
　　 中图分类号：G712 文献标识码：A文章编号：1001-7518（2015）02-0066-03
　　 为了提高工程教育人才培养质量，2010年教育部发布了《教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见》，中国石油大学（华东）是第一批获批卓越计划的高等院校之一。卓越工程师的核心能力是创新能力和工程实践能力。为了培养具有一定创新能力和较强工程实践能力的本科毕业生，有必要面向卓越工程师教育培养计划研究切实可行的教学方案[1-3]。高等院校非电类专业普遍开设了“电工电子学”课程，结合卓越工程师教育培养计划，制定了教学改革方案。因此，针对中国石油大学（华东）石油工程、化学工程与工艺等专业开设的少课时“电工电子学”课程，分析课程教学中存在的问题，研究适合于非电卓越工程师教育培养计划的教学改革方案。
　　 一、“电工电子学”课程现有教学方案存在的不足
　　 中国石油大学（华东）的“电工电子学”课程已成为国家级精品课和国家级精品资源共享课，形成的国家级教学团队在教材建设、理论教学和实践教学等方面取得了一定研究成果。针对新时期卓越工程师的教育需求和少课时的客观条件，现有教学方案存在以下不足：
　　 （一）理论教学内容涉及的实际应用电路偏少
　　 少课时“电工电子学”课程教学内容只包括电路的基本概念、定律和分析方法、正弦交流电路、电路的暂态分析、常用半导体器件、基本放大电路、集成运算放大器及其应用和数字集成电路及其应用[4]。在实际工程应用中，石油工程、化学工程与工艺等非电工程师需要面对测量与控制系统、变压器、电动机、直流稳压电源等典型电工电子设备。因此，如何在现有教学内容的基础上有效融入实际应用电路或典型设备是需要解决的关键问题[5]。
　　 （二）实验教学内容以验证为主，缺乏应用背景
　　 实验电路多为针对单一元器件的典型电路，不具有明确的应用功能[6]。实验内容以验证电路的工作原理为主，未涉及故障情况的分析和处理。由于实验时间有限，损坏器件会影响成绩或经济赔偿，学生无法根据兴趣对电路的故障特性进行测试。因此，如何增强实验电路的实际应用背景是亟待解决的关键问题。
　　 （三）现有考核形式不利于培养创新能力
　　 实际工程应用中只有问题，需要工程师自己确定采用何种方式分析哪些参数。而现有考试已在题目中明确指出电路分析方法和需求的参数，导致学生脑海里只见公式，不见知识体系，只见单个独立的方法，不见各方法的对比与综合。因此，如何通过合理设置考核方式引导学生培养应用能力和创新思维是需要解决的关键问题。
　　 针对上述问题，从教学内容、教学方法和考核形式等方面进行研究，探讨适合卓越工程师教育培养计划的少课时“电工电子学”教学方案。
　　 二、利用应用电路丰富教学内容
　　 （一）优化整合理论教学内容
　　 1.结合专业特色介绍自动控制系统。如针对化学工程和工艺专业介绍炼油厂分布式控制系统，针对石油工程专业介绍采油控制系统。通过接触工程实践中的系统，使学生建立完整的电工电子系统的概念，不仅拓宽了视野而且调动了学习积极性。
　　 2.结合生活场景介绍电路的设计和制作过程。如以空调的温度检测和控制系统为例（如图1所示），介绍项目需求、功能分析、电路设计、电路制作和调试等环节，使学生从宏观上建立模块化分析和设计的概念，有利于学生对所学零散知识进行有机整合。
　　图1 空调温度检测和控制系统
　　 3.在相关理论章节融入实际应用电路或典型设备。如在电感元件部分引入变压器，在三相交流电路部分引入三相变压器和三相异步电动机，在二极管元件部分引入直流稳压电源等。典型应用电路增强了理论知识的实用性，不仅能够调动学生的学习兴趣而且有助于培养学生的实际应用能力。
　　 （二）增强实验教学内容的应用背景
　　 1.为了体现实验电路的应用功能，对实验电路的规模进行扩大。以“一阶RC电路过渡过程的研究”为例，该实验主要观察电阻和电容端电压的波形，电路缺乏实际工程意义。可以在现有器件的基础上增加555定时器以构成脉冲信号发生器，学生重点研究一阶RC电路，同时了解应用广泛的555定时器，明确一阶RC电路的实际工程应用价值。
　　 2.在实验预习环节增加软件仿真，学生通过仿真软件模拟实验内容。为了了解故障电路的特点，模拟元件短路、开路、电容容量衰减等典型故障。学生还可以根据个人兴趣和爱好对电路进行改造，观察信号的变化。通过软件仿真不仅满足了学生尝试改变电路的好奇心，而且使学生了解了故障电路的特点，有助于在实际操作中快速解决故障。

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