缩略图

借鉴国外教学模式,探索电工电子类课程教学新途径

作者

解璞 郭英军 李鹏程 田书娅

天津仁爱学院 信息与智能工程学院 天津 301636 河北科技大学 电气工程学院 河北 石家庄050018

引言

电工电子类课程是国内外高校电气工程、自动化、电子信息技术等相关专业普遍开设的一门理论性与实践性高度融合的技术基础课。它在整个专业课程体系中扮演着“承上启下”的关键角色,不仅是前期数学、物理知识的综合应用,更是后续如电力系统、嵌入式系统开发、信号处理等专业课程学习的基石。其教学成效的好坏,直接决定了学生能否构建坚实的专业知识框架和形成初步的工程思维能力。

国内一些学者已经就电工电子课程做过一些研究和尝试[1-2],但多数改革仍局限于教学手段的更新,而未从根本上触动传统的“以教师为中心、以教材为纲、以考试为终点”的教学模式。在此背景下,笔者有幸赴国外多所高校电气与计算机工程系进行学术访问,沉浸于其课堂内外,深入了解了国外大学课程实施情况,对国外高校课堂教学模式展开初步研究,并重点分析其教学特点。

1. 国内电类基础课教学模式现状分析

迫于招生规模与教学资源的矛盾,我国在电工电子课程中普遍采用大班教学,一个教学班动辄百十人以上。在这种环境下,教师很难关注到学生的个体差异,教学方法被迫采用课堂讲授为主的授课方式,教学方法单一。教学内容主要是以考试为目的的电路基本理论与分析方法,注重固定知识的传授 [3],课程的考核多局限于教材已有知识点,导致学生陷入机械复习与题海战术 [4]。大多数的电工电子类课程都在期末考试周内进行,致使不少学生在考试一至两周前突击复习、背诵知识点就能顺利通过考试, 然而考后就忘,知识掌握不牢固,难以灵活运用。

2. 国外课堂教学模式特点

国外大学教学组织注重课堂实效而非纪律约束,教学模式多样化,将追求新知与探索真理的教育理念贯穿教学全过程。国外大学的教学模式呈现出截然不同的面貌,其核心可概括为 “以学生为中心” 的文化体系。

2.1 突出学生主体地位

在国外教学过程中,学生处于主体地位。学生的主体地位并非一句口号,而是由一系列制度保障的。

课前,学生可根据个人兴趣和职业规划制定个性化的选课方案并制定个人学习计划。课堂上可自由发言、表达见解。学生举手提问被视为积极思考的表现,教师会耐心解答,甚至因此调整教学节奏。课后教师每周安排固定答疑时间,答疑一般由助教来完成。助教不仅有固定的办公室答疑时间(Office Hour),还负责批改作业、辅导实验、组织讨论班(Recitation),助教完全服务于学生,确保了每个学生的疑问都能得到及时响应,充分体现学生平等享受教学资源的主体性。

2.2 课堂教学师生互动, 学生活跃

互动是课堂教学的灵魂。国外大学普遍采用小班授课,本科生核心课程通常控制在20-30 人,这为互动式教学提供了保障。老师讲课过程中无论在哪一个教学环节学生遇到听不清、听不懂的内容 , 学生都会立刻举手提问,哪怕是简单的公式推导,甚至计算问题都可以向老师提问。老师丝毫不介意自己的思路被学生打断,相反老师会马上停下来耐心解答,直至学生理解。

课堂提问已成为国外课堂教学的常态。不仅学生积极提问,教师善于通过提问、案例研讨等方式,活跃课堂氛围。例如,在讲解运算放大器时,教师可能会指着自己的麦克风提问:“如何设计一个麦克风前置放大器?”,让学生先分组讨论方案,再进一步引出运放“虚短”和“虚断”的核心概念并结合之前的直流电路分析方法分析含运放的直流电阻电路。

2.3 课下学习任务不轻松

尽管教学氛围较为宽松,但学生学业压力并不轻。课后作业形式多样,包括课堂讨论、小论文、实验等,每次作业按一定比例计入总评成绩。

学生整个学期都处于紧张的学习状态。例如,“线性电路”课程除阶段性测验(Quiz)外,还包括期中与期末考试,平时成绩占比可达60%,因此学生必须认真对待每一次作业、每一次测验,任何阶段的松懈都会直接影响最终成绩。这种评价体系使学习行为从“考前冲刺”变为“全程马拉松”,极大提高了学生知识掌握的牢固性和连贯性。

2.4 重视实践教学

强调电路理论与实践应用的有机结合,充分体现出课程的工程性和实践性。很多课程结束后会安排实地考察(field trip)。如“继电保护”课程结束后,教师组织学生参观当地变电站,与一线的工程师和工作人员接触,亲眼目睹所学知识在工业界的实际应用,来源于课本又高于课本,激发其学习热情和职业认同感,并在一定程度上增强了学生的工程

实践能力。

3. 国外大学教学模式给我们的启示

国外高校课堂教学模式的最大优点是课堂教学气氛活跃,学生学习的参与性较强。笔者认为可从以下几点来提高学生的课堂参与程度。

3.1 充分发挥教师的自主权和教学潜能

国外高校普遍尊重教师的教学自主权。因此,学校管理层应适当放权,允许允许主讲教师在遵循教学大纲核心要求的前提下,自主选用教材或实验内容,使其能根据教学对象灵活调整教学内容与方法,采用更创新的教学模式。

比如对非电类专业学生,应更注重知识应用而非原理推导。教师可结合工程背景介绍电路理论的实际应用,引导学生运用所学分析和解决实际问题,将应用意识融入学习全过程。引导学生用所学理论去分析或解决实际问题。将知识的应用贯穿于学习的全过程,形成学习和应用结合的习惯思维。

比如对于元件,应注重外特性,对其内部机理了解即可;对于电子电路,应注重电路实现的功能及其应用;针对机械设计和机械制造专业的学生,因后续其不再学习电类课程,应增加电机与电气控制及其应用方面的内容。

3.2 推行学生参与式的教学模式

国外课堂良好的教学环境得益于其活跃的氛围与学生的高度参与

3.2.1 适当公开教学内容

课程初期,教师应向学生说明教学安排与进度,并在每堂课前公布重点、难点及需讨论的问题,以便同学在课前做足功课、准备材料。

3.2.2 留给学生思考空间

如何使学生更好的参与进来?在一堂课讲解内容上,不要追求的全面、系统的讲授风格,要留给学生思考的空间。比如戴维宁定理的证明部分,都是用到了之前学习的内容,老师就可以把这样的知识留给学生自己去学习,用旧知识消化新知识,将难点“简单化”。

课程中的重点、难点和疑点应针对不同的教学内容采取不同的教学方式,以交流、讨论、研讨为主要形式。设置矛盾冲突使学生参与到课堂教学中来,切实做到“以学生为中心”的有效教学。

3.2.3 培养学生提问习惯

中国学生通常较为含蓄,课堂提问不够踊跃。老师一方面应鼓励学生自由大胆的提出问题、参与讨论问题;另一方面要做好充分的课前准备,例如准备好恰当的问题并随着教学内容的展开适时提出,形成师生互动,生生互动。课堂上应允许多元见解,老师鼓励学生们大胆发言,敢于提出不一样的见解和挑战老师的观点。

3.2.4 强化实践教学

为增强理论教学的直观性,可在理论课与实验课中适当引入计算机仿真。例如,利用软件对二阶动态电路进行仿真分析,帮助学生理解计算机辅助分析与电路理论的联系,同时掌握仿真技术。

课程结束时,可组织学生参观变压器、电源等生产企业,拓宽视野。鼓励学有余力的学生开展研究型或综合设计型实验,将电工技能与系统设计相结合,独立完成实验作品。

4.结语

电工电子课程内容广泛、综合性强,对教学模式提出较高要求。本文通过分析国外高校该类课程的教学模式,提出应结合我国实际情况,借鉴国外有益经验,推进教学模式与方法改革。学校管理层应赋予教师更多自主权,激发其教学潜能;教师则应积极采用学生参与式教学,适当公开教学内容、预留思考空间、培养提问习惯、加强实践环节,切实提升课堂教学质量。

参考文献:

[1] 于歆杰,朱桂萍,陆文娟.“ 电路原理” 课程教学改革的理念与实践 [J]. 电气电子教学学报,2019,41(2): 10- 16.

[2] 王恩荣,李玉玲,杨奕.新工科背景下电工电子实验教学改革探索 [J]. 实验技术与管理,2020,37(5): 196- 199.

[3] 张秦,刘晔,徐敏.基于OBE 理念的“ 电路分析基础” 教学改革[J].教育教学论坛,2021(18): 85- 88.

[4] 陈希有,李冠林,李岩.课程思政在“ 电路理论” 教学中的实践与思考 [J]. 电气电子教学学报,2022,44(1): 54- 57.

[5] Brown, G. A., & Atkins, M. J. (2020). Effective teaching in higher education. R outledge.

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号: