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面向卓越計(jì)劃的少課時(shí)“電工電子學(xué)”課程教學(xué)改革與實(shí)踐

發(fā)布時(shí)間:2019-08-08 來源: 人生感悟 點(diǎn)擊:

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   摘 要:為了提高非電專業(yè)學(xué)生的應(yīng)用能力,針對卓越計(jì)劃的教育需求,圍繞少課時(shí)“電工電子學(xué)”課程研究改革方案,在基本理論教學(xué)內(nèi)容中融入實(shí)際應(yīng)用電路、在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中增加故障模擬和典型應(yīng)用電路、布置電工電子產(chǎn)品論文、采用半閉卷考試等。教學(xué)實(shí)踐表明,該方案能夠有效激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、提高實(shí)際應(yīng)用能力、培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新思維。所提方案可以推廣到其他少課時(shí)專業(yè)基礎(chǔ)課中運(yùn)用。
   關(guān)鍵詞:卓越計(jì)劃;電工電子學(xué);應(yīng)用能力;創(chuàng)新思維
   作者簡介:曹玉蘋(1982-),女,山東單縣人,中國石油大學(xué)(華東)講師,博士,研究方向?yàn)殡姽る娮訉W(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué);劉潤華(1958-),男,山東梁山人,中國石油大學(xué)(華東)教授,研究方向?yàn)殡姽る娮訉W(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué);劉復(fù)玉(1963-),男,山東濰坊人,中國石油大學(xué)(華東)副教授,研究方向?yàn)殡姽る娮訉W(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué);賀利(1972-),女,四川廣安人,中國石油大學(xué)(華東)講師,研究方向?yàn)殡姽る娮訉W(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué);周蘭娟(1978-),女,山東德州人,中國石油大學(xué)(華東)講師,研究方向?yàn)殡姽る娮訉W(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)。
   基金項(xiàng)目:山東省高等學(xué)校教學(xué)改革項(xiàng)目“電類基礎(chǔ)課程自主性、探究性教學(xué)方法的研究與實(shí)踐”(編號:2012145),主持人:劉潤華。
   中圖分類號:G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1001-7518(2015)02-0066-03
   為了提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量,2010年教育部發(fā)布了《教育部關(guān)于實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的若干意見》,中國石油大學(xué)(華東)是第一批獲批卓越計(jì)劃的高等院校之一。卓越工程師的核心能力是創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力。為了培養(yǎng)具有一定創(chuàng)新能力和較強(qiáng)工程實(shí)踐能力的本科畢業(yè)生,有必要面向卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃研究切實(shí)可行的教學(xué)方案[1-3]。高等院校非電類專業(yè)普遍開設(shè)了“電工電子學(xué)”課程,結(jié)合卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃,制定了教學(xué)改革方案。因此,針對中國石油大學(xué)(華東)石油工程、化學(xué)工程與工藝等專業(yè)開設(shè)的少課時(shí)“電工電子學(xué)”課程,分析課程教學(xué)中存在的問題,研究適合于非電卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的教學(xué)改革方案。
   一、“電工電子學(xué)”課程現(xiàn)有教學(xué)方案存在的不足
   中國石油大學(xué)(華東)的“電工電子學(xué)”課程已成為國家級精品課和國家級精品資源共享課,形成的國家級教學(xué)團(tuán)隊(duì)在教材建設(shè)、理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)等方面取得了一定研究成果。針對新時(shí)期卓越工程師的教育需求和少課時(shí)的客觀條件,現(xiàn)有教學(xué)方案存在以下不足:
   (一)理論教學(xué)內(nèi)容涉及的實(shí)際應(yīng)用電路偏少
   少課時(shí)“電工電子學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容只包括電路的基本概念、定律和分析方法、正弦交流電路、電路的暫態(tài)分析、常用半導(dǎo)體器件、基本放大電路、集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用和數(shù)字集成電路及其應(yīng)用[4]。在實(shí)際工程應(yīng)用中,石油工程、化學(xué)工程與工藝等非電工程師需要面對測量與控制系統(tǒng)、變壓器、電動機(jī)、直流穩(wěn)壓電源等典型電工電子設(shè)備。因此,如何在現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上有效融入實(shí)際應(yīng)用電路或典型設(shè)備是需要解決的關(guān)鍵問題[5]。
   (二)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容以驗(yàn)證為主,缺乏應(yīng)用背景
   實(shí)驗(yàn)電路多為針對單一元器件的典型電路,不具有明確的應(yīng)用功能[6]。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以驗(yàn)證電路的工作原理為主,未涉及故障情況的分析和處理。由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間有限,損壞器件會影響成績或經(jīng)濟(jì)賠償,學(xué)生無法根據(jù)興趣對電路的故障特性進(jìn)行測試。因此,如何增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)電路的實(shí)際應(yīng)用背景是亟待解決的關(guān)鍵問題。
   (三)現(xiàn)有考核形式不利于培養(yǎng)創(chuàng)新能力
   實(shí)際工程應(yīng)用中只有問題,需要工程師自己確定采用何種方式分析哪些參數(shù)。而現(xiàn)有考試已在題目中明確指出電路分析方法和需求的參數(shù),導(dǎo)致學(xué)生腦海里只見公式,不見知識體系,只見單個獨(dú)立的方法,不見各方法的對比與綜合。因此,如何通過合理設(shè)置考核方式引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維是需要解決的關(guān)鍵問題。
   針對上述問題,從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核形式等方面進(jìn)行研究,探討適合卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的少課時(shí)“電工電子學(xué)”教學(xué)方案。
   二、利用應(yīng)用電路豐富教學(xué)內(nèi)容
   (一)優(yōu)化整合理論教學(xué)內(nèi)容
   1.結(jié)合專業(yè)特色介紹自動控制系統(tǒng)。如針對化學(xué)工程和工藝專業(yè)介紹煉油廠分布式控制系統(tǒng),針對石油工程專業(yè)介紹采油控制系統(tǒng)。通過接觸工程實(shí)踐中的系統(tǒng),使學(xué)生建立完整的電工電子系統(tǒng)的概念,不僅拓寬了視野而且調(diào)動了學(xué)習(xí)積極性。
   2.結(jié)合生活場景介紹電路的設(shè)計(jì)和制作過程。如以空調(diào)的溫度檢測和控制系統(tǒng)為例(如圖1所示),介紹項(xiàng)目需求、功能分析、電路設(shè)計(jì)、電路制作和調(diào)試等環(huán)節(jié),使學(xué)生從宏觀上建立模塊化分析和設(shè)計(jì)的概念,有利于學(xué)生對所學(xué)零散知識進(jìn)行有機(jī)整合。
  圖1 空調(diào)溫度檢測和控制系統(tǒng)
   3.在相關(guān)理論章節(jié)融入實(shí)際應(yīng)用電路或典型設(shè)備。如在電感元件部分引入變壓器,在三相交流電路部分引入三相變壓器和三相異步電動機(jī),在二極管元件部分引入直流穩(wěn)壓電源等。典型應(yīng)用電路增強(qiáng)了理論知識的實(shí)用性,不僅能夠調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣而且有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。
   (二)增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的應(yīng)用背景
   1.為了體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)電路的應(yīng)用功能,對實(shí)驗(yàn)電路的規(guī)模進(jìn)行擴(kuò)大。以“一階RC電路過渡過程的研究”為例,該實(shí)驗(yàn)主要觀察電阻和電容端電壓的波形,電路缺乏實(shí)際工程意義?梢栽诂F(xiàn)有器件的基礎(chǔ)上增加555定時(shí)器以構(gòu)成脈沖信號發(fā)生器,學(xué)生重點(diǎn)研究一階RC電路,同時(shí)了解應(yīng)用廣泛的555定時(shí)器,明確一階RC電路的實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。
   2.在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)增加軟件仿真,學(xué)生通過仿真軟件模擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。為了了解故障電路的特點(diǎn),模擬元件短路、開路、電容容量衰減等典型故障。學(xué)生還可以根據(jù)個人興趣和愛好對電路進(jìn)行改造,觀察信號的變化。通過軟件仿真不僅滿足了學(xué)生嘗試改變電路的好奇心,而且使學(xué)生了解了故障電路的特點(diǎn),有助于在實(shí)際操作中快速解決故障。

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