《電工電子技術》課程教學改革論文

時間:2022-02-23 09:00:36

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《電工電子技術》課程教學改革論文

摘要:高職院校《電工電子技術》是工科類專業技術基礎課程,由于各專業培養目標不同,對該課程的內容廣度和深度要求都有所不同。文章以電工電子技術教學存在的問題為切入點,從改革教學理念、課程結構、教學手段等方面入手,在知識、能力和素養三維空間中,建構具有“1+X”性的模塊化課程結構,探討了“任務驅動、項目引領”的系統化教學設計,對提高課程教學質量、激發學生學習熱情、培養學生創新意識和創新精神的途徑進行了討論。

關鍵詞:“1+X”模塊化課程結構;系統化教學設計

《電工電子技術》是高職院校非電專業的一門專業技術基礎課程,是一門實踐性、應用性較強的課程。通過對本課程的學習,學生能夠獲得有關電工電子技術的基本概念、基本理論和基本技能,為后續專業課程的學習及未來從事的相關工程技術工作打下堅實的基礎。《電工電子技術》課程包含“電工技術”和“電子技術”兩部分內容,涵蓋了電路分析、電機及電氣控制、模擬電子技術、數字電子技術等多方面內容。《電工電子技術》課程作為工科專業的專業技術基礎課程,在我學校主要服務于制造大類專業,如數控設備使用與維修及機電一體化、汽車檢測與維修等專業,由于各非電類的專業培養目標不同,人才培養方案中對《電工電子技術》課程的內容廣度和深度的要求都有所不同,要求《電工電子技術》課程既要體現出專業技術基礎課程的“基礎平臺性”特征,還要體現出非電各專業的“專業性”特征,《電工電子技術》課程不能再以一個同樣的課程標準應對非電各專業的專業培養目標,必須體現為專業服務。《電工電子技術》課程教學要以學生為本。堅持工學結合,強化教學、學習相融合的教育教學活動。推行項目教學、工作過程導向教學等教學模式。要求課程的《電工電子技術》課程的教學內容、教學方法、教學手段等不斷進行改革與優化,努力提高教育教學效果。如何更好的開發與實施《電工電子技術》這類專業基礎課的教學工作,如何系統地把基礎課的知識講解給學生,讓學生對電工電子專業有個全面的認識和統一的學習,完成《電工電子技術》“基礎平臺性”要求,為學生將來的可持續學習能力打下堅實基礎,如何提高學生的學習興趣,將電工基礎理論與非電各專業緊密結合,讓枯燥的理論在實際應用中獲得生機,變“要我學”為“我要學”,培養學生自主學習能力,這些都是電工基礎課教師密切關注和積極思考的問題。

一、存在的主要問題

從課程本身的發展來看,隨著科技的進步,電工和電子技術的信息量日漸增加,如脈沖功率技術、新型電源技術等,另一方面,以就業為導向的專業人才培養方案的不斷調整與修訂,《電工電子技術》的學時數進一步減少,傳統《電工電子技術》課程的教學內容不能適應非電各專業的教學目標。從學生方面來看,《電工電子技術》不是非電類學生的專業課,部分學生認為所學的專業與電工電子無關,以后工作生活也不會涉及電工電子方面的知識,因此這些學生學習的主動性和積極性都不高,再加上傳統《電工電子技術》的理論知識多且比較難,大部分高職學生的物理、數學等文化基礎知識相對薄弱,對學好這門課程即缺少興趣又缺乏信心,這些思想直接影響了教學效果。從教師方面來看,高職的很多教師缺乏企業經驗,從本科院校畢業后直接從事教學,將本科院校里學習本課程的教學模式照搬到高職院校的課堂里。在理論教學中,采用單一的講授法,以“一言堂”教師為主體的方式進行枯燥的理論推導,這樣就使得電學基礎差的學生聽不懂,逐漸形成厭學、怕學的心理。在不多的實驗教學中,學生只是機械地按照實驗步驟與要求進行驗證性實驗操作,缺乏自己動心動手動腦設計實驗的環節,這樣的學習過程,使理論知識與實踐操作相脫離,達不到相輔相成、互相促進的教學效果。

二、“面向學生、服務專業”,建構《電工電子技術》模塊化課程教學內容

《電工電子技術》是我院工程實訓中心電工電子基礎教研室,面向全院的工科非電各專業授課的一門專業技術基礎課,服務的專業面較廣,如數控設備使用與維修、機電一體化、汽車檢測與維修、計算機應用等,由于各個專業對該課程的要求不完全相同,如果采用一個標準進行授課,會導致《電工電子技術》課程不能有效支撐后續課程的學習,極大地影響人才培養質量。為此,工程實訓中心電工電子基礎教研室老師和各系部專業教師、行業企業專家經過三年多的對接調研,深入了解不同專業的人才培養目標和對本課程內容的要求,形成了電工電子課程模塊化的體系結構,并開發了系列教學載體,以期表征相關專業的特征。《電工電子技術》課程模塊化是源自于學科體系的《電工電子技術》知識與技能內容,即對電路基礎、電機及電氣控制、電子技術三部分內容進行教學加工,同時結合國家職業資格標準“中級維修電工”技能鑒定要求,以工作過程中的能力要求對接學習過程中的能力培養,序化知識結構。電路基礎、電機及電氣控制、電子技術三個模塊下分子模塊,共有14個子模塊,即安全用電,直流電路的安裝、測試與分析,正弦交流電路的安裝、測試與分析,三相交流電路的安裝、測試與分析等模塊,各個模塊既相互獨立又相互聯系,其中4個為必選子模塊、10個為選修模塊。通過各專業人才培養目標對這些模塊進行選擇,從而實現專業《電工電子技術》的教學內容廣度的選擇,體現“必需、夠用”原則;通過對模塊中的教學載體的選擇完成對教學內容深度的選擇,體現“實用”原則,凸顯其“專業性”特點,激發學生學習興趣。基礎模塊和差異化模塊見圖1。《電工電子技術》課程的模塊化教學可以實現對不同專業的學生進行有針對性的區別教育,見圖1。如計算機應用專業的學生對“電”知識的要求以實用為主,趨向于科普化,沒有國家職業資格標準“中級維修電工”的職業資格考證的要求,因而選擇了電路基礎部分的四大基礎模塊,以及“常用電子器件的測試與辨別”、“基本放大電路”、“直流穩壓電源的分析與設計”、“基于觸發器構成的計數器分析與設計”4個選修模塊。體現了“1+X”,即“基礎平臺性+差異性”。授課教師在課程的講授過程中,以趣味的、日常接觸到的計算機用電實例為教學載體,更多地偏重于知識性和應用性,刻意淡化電工理論的數學推導和計算過程。如此一般,能夠降低學生的學習難度,通過趣味性、實用性引導學生掌握電的相關技術及其應用。《電工電子技術》課程內容結構的“1+X”化,有助于實現《電工電子技術》課程開發的開放性,從而不斷開發帶有各非電專業特色的教學載體,使《電工電子技術》具有基礎與應用的雙重性。如汽車檢測與維修專業的學生在學習“變壓器使用與維護”時,除了學習常用的變壓器外,還會以汽車上使用的變壓器“點火線圈”為教學載體進行教學,力圖將電工電子技術基本知識與技能直接應用到汽車維修實踐中。“面向學生、服務專業”,建構《電工電子技術》模塊化課程教學內容的核心是為了改變傳統的學科式的《電工電子技術》教學內容與教學模式,開發出符合高職院校學生思維特點“先動手、再思辨”的特點,以能夠實際操作的教學載體為課堂導入,通過完成任務來引導學生在實做中發現問題、解決問題。《電工電子技術》模塊化設計的出發點是以職業需求為基礎,以提高技能為目標,以能力的培養為劃分模塊的依據,將理論知識進行巧妙加工在教學載體中,從而實現理論與實際操作技能的有機結合,整個教學過程貫穿工程素質的養成,體現職業技術教育的特色。

三、“任務驅動、項目引領”,系統化教學設計

《電工電子技術》模塊化課程教學內容是整合相關的理論知識、實踐經驗、操作技能以及活動方式、方法、方案的理實一體化的教與學,以實現學生理論知識的掌握與應用、操作技能的領悟與習得,工程素養的學習與內化。因此課程是”任務驅動、理實一體”的系統化教學設計,按照職業能力培養、工程素養養成和學生個性要求構建“學習與工作任務相結合”的教學范式,有針對性地采取任務驅動、項目導向、課論與實踐一體化等行動導向的教學形式。傳統的《電工電子技術》課程的實驗教學主要包含驗證性實驗,驗證性實驗指的是為了配合本課程的理論教學而設置的實驗,目的是使學生熟悉常用儀器儀表的使用方式,掌握正確的實驗方法,如驗證經典的疊加原理、戴維南定理等。這樣的驗證性實驗一般需要到實驗室完成,由于硬件資源的限制,驗證性實驗的課時量不可能開設太多。這就與實現理實一體化的教與學形成沖突,這也是《電工電子技術》課程改革的瓶頸之一。為有效突破這一瓶頸,以任務驅動,項目引領為主體結構,完成任務,整合相應的知識、技能,實現理論與實踐的統一,電路基礎部分大模塊的課程教學設計如圖2所示。圖2電路基礎部分大模塊的課程教學設計建構主義學習理論認為,學習是在舊知識的基礎上構建新知識的過程,強調學生學習的主動性、情境性,主張以學生原有的經驗為主構建知識。《電工電子技術》課程以關注學生已有的經驗為起點,通過教學載體,通過完成任務,把學生已有的知識、經驗與新知識進行有效銜接,學生不僅提高學習興趣,縮短電工理論知識與現實生活之間的距離,極大地調動學生積極性、自覺性與主動性。以“電的認知與安全用電”模塊的教學為例,這是本課程的第一個學習模塊,學生在高中物理中學習過歐姆定律,能夠繪制簡單的電路,這是學生已有知識,作為本次學習的邏輯起點;本模塊的目標是掌握安全用電常識,具有安全用電意識。根據起點與目標,我們引入教學載體“試電筆”,設計學生行動任務:(1)用試電筆測出教室內的插座上是否有電?判斷零線、火線?(2)繪制出用試電筆測量教室內的插座上是否有電的電路圖。(3)用歐姆定律計算此回路中的電流。學生通過完成上述任務,掌握人體電阻,試電筆氖管電路結構,電流對人體的危害、安全電流等安全用電常識。把握學生學習的邏輯起點,找準新舊知識的連接點,把握好新知識的生長點,才能幫助學生實現知識遷移。再以學習模塊七:“基本控制線路的裝接”為例,學生已有的知識與經驗是已經掌握了低壓電器各元器件的元件識別、電氣圖形符號認知、簡單電氣控制原理圖識讀與繪制知識與技能,是本次學習的邏輯起點;本模塊的目標是完成具有電動機正反轉控制功能的線路設計與裝接。根據完成任務的要求和環境等條件,選取適合的各種行動導向教學法,例如項目教學法、案例教學法、任務設計法、小組工作法等,教學資源為任務單、工作單、評價單、技術資料手冊、技術網站的網址等。圖3驗電筆的使用及其電路圖根據起點與目標,我們引入教學載體“正反轉控制線路原理圖、正反轉控制線路實物等”,設計學生行動任務:(1)識讀電動機正反轉控制線路原理圖邏輯起點,溫故知新(2)資訊并設計電動機正反轉控制線路資訊(3)確定正反轉控制線路設計方案與實施方案計劃與決策(4)實施作業,完成檢查并評價實施、檢查與評價(5)總結學習單元,明確課后任務知識歸納與內化在上述任務的設計中,體現了完成任務的6個行動基本步驟,即“資訊、計劃、決策、實施、檢查、評價。”同時根據學生的邏輯起點,找到聯系新舊知識的連接點,即通過分析電動機正反轉控制線路原理圖,經過資訊,設計電動機正反轉控制線路的實物裝接圖,包括元器件的選擇,元器件的布局布線等;教師幫助學生選擇設計方案,確定實施方案;教師在學生的實施環節中,觀察學生的實施情況,并及時做出示范及引導;針對學生的作品,進行多種形式的評價,包括學生自評,小組互評,老師評價等;最后,教師總結本學習單元,布置課后作業,讓學生反思行動的知識并進行知識的歸納、總結與內化,構建形成新的知識。圖4“電動機正反轉控制線路”的教學任務設計“載體導入、激發興趣;操作體驗、溫故知新;建構新知,拓展延伸”是檢驗學生靈活應用本課程的理論解決現實問題的能力,是理論與實踐相融合的關鍵。學生根據課堂已學過的理論知識,按照要求通過自主或小組討論確定任務完成方案并實施,得出操作結果,再從實踐結果來分析所應用的理論知識。經過學生在實踐與理論融合的教學過程中,學生不但從中鍛煉了動手能力,而且培養了分析和解決問題的能力,加深了對本課程相關理論知識的理解,培養了工程素養。

四、以“電動機正反轉電路裝接與調試”單元為例,看教學實施效果

通過實踐我們發現,任務驅動教學法是一種比較適合電工電子技術基礎課程的教學方法。運用任務驅動法教學,教師要精心設計學習任務,創設激發學生根據已有的知識與經驗,探究新知識、掌握新技能的教學情境。在設計學習任務時,教師要緊扣本模塊的重點、難點,從模塊的知識特點以及學生的具體實際出發,遵循由簡到難、循序漸進的原則。在整個教學過程中,分解模塊的學習任務,將學習任務具體化,以完成一個個具體的任務為線索,把教學內容巧妙地隱含在任務中,讓學生帶著任務去完成學習。“電動機正反轉電路裝接與調試”單元是子模塊七基本控制線路的裝接中的學習單元2,學生已經熟知了低壓電器以及電動機的工作原理等,能識別、檢測各低壓電器,能夠對電動機的點動-連續控制線路進行連接、排故等。結合學情及教學目標、重難點進行本單元的教學設計與實施,如下圖所示。圖5“電動機正反轉控制線路”的教學組織與實施(1)下發工作單,明確初步任務———即電動機正反轉控制線路原理圖的識讀。教師以班級授課的形式,引導學生應用已有知識,分析電氣原理圖,識別各低壓元器件及控制線路的工作原理。(2)設計方案并明確工作過程,明確具體任務———即工作流程。學生以小組的形式進行討論,對電動機控制線路的連接過程進行任務分配,確定所需的元器件、工具及其檢測方案、線路連接方案和故障檢測與排除方案。(3)實施工作,按照所確定的方案進行作業,明確各流程中的具體小任務———即①工具準備和元器件檢測;②完成電動機正反轉控制線路的裝接;③完成線路檢測,故障排除,并進行通電試驗。在各階段,同組成員需團結并分工合作,積極主動動心、動腦、動手,按照電工職業標準進行操作;鑒于學生的競爭心理,學生都會踏實、努力完成任務。在此過程中,教師需從旁協助,密切關注各組的完成情況,并對安全用電知識進行普及,確保各組成員有效、安全的完成任務。(4)總結學習單元,明確課后任務———即完成實驗報告。在此階段,學生需將自己的作品進行呈現,并做簡要說明與總結,最后將自己的認識,理解通過實驗報告的形式呈現。通過本單元的學習,學生對電動機正反轉控制線路的認識,以及線路檢測、排故方面都會有所認知,同時培養了學生勤動手、愛動腦、愛設計的習慣。

五、結束語

《電工電子技術》課程教學的改革并非盲目的改變現有的教學模式,我們結合學生的學情以及非電各專業對本課程的要求,在教學內容的選擇,教學載體的確定以及教學形式的選取上進行了系統化建構與設計,實現《電工電子技術課程》教學內容與載體上的“1+X”化,體現出該專業技術基礎課程的“基礎平臺性”特征與“非電類各專業接口”特征;以任務驅動、項目引領為主進行系統化教學設計,突出“教、學、做、練‘一體化特色,遵循了由淺入深,循序漸進的教學規律,通過教學改革探索與實踐,授課教師明顯感覺到學生的學習興趣高漲,極大提高了教學效果。

作者:龍海燕 龔 雪 單位:成都航空職業技術學院

參考文獻:

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