與實用研究聯動的技術基礎平臺課教學模式

吳星明, 陳偉海, 曹慶華, 劉敬猛, 艾 虹

(北京航空航天大學 1. 自動化學院 2. 教務處, 北京 100191)

與實用研究聯動的技術基礎平臺課教學模式

吳星明1, 陳偉海1, 曹慶華2, 劉敬猛1, 艾 虹1

(北京航空航天大學 1. 自動化學院 2. 教務處, 北京 100191)

筆者受CDIO教學理念的啟發，結合“電工電子技術”課程教學改革的實際情況，建立了課內外聯動的新課程教學體系：引導學生課外對感興趣的實用問題進行研究，培養學生的學習興趣，合理安排課外時間，自覺開展自主探究式學習。既充分利用了開放實驗室的教學資源，也通過研究的過程培養了學生再學習和團隊協作的習慣，加深了學生對課程重點概念的理解，拓展了學生知識面，增強了學生知識應用能力，明顯提高了課程的教學質量。

技術平臺課；實用研究；教學模式

0 引言

“電工電子技術”是我校工科專業的重點技術基礎平臺課，做好這門課的教學，對保障相關專業學生的培養質量起關鍵作用。近些年來，我校和兄弟院校一樣，正在進行一系列的教學改革，其中有一項重要的舉措就是減少課內學時，增加學生課外自主學習、實踐的時間，做到以“學”為中心，即引導學生實現由他主學習向自主學習、個體學習向團隊合作學習、接受學習向探究學習的轉變[4]，以期改善教學效果、提高教學教育質量。這一舉措在“電工電子技術”這門基礎平臺課具體實施時，筆者認為至少需要做好兩件事，一是合理簡化課內教學內容，另一是積極引導學生開展課外學習。

1 相關研究

為了做好這兩方面的工作，我們為此進行了比較廣泛的調查、分析和研究。

先從國外來看，歐美的一些工科院?；緦嵭小癈DIO”(Conceive、Design、Implement和Operate的縮寫)教育模式[2]，這種模式公認是比較成功的。筆者有幸參加過英國HND(Higher National Diploma)項目的教學工作，其中主要的做法是根據培養目標開設專題性的系列課程，學生根據專業培養需要結合自己興趣選擇相應的課程，完成要求的學分。從教學內容和課程考核來看，注重學生的自主學習和實踐能力培養，并且教學資源相對充足，課內學時相對比較多。2011年教育部電子學科組曾派一批專家參觀了美國三所著名的工科院校，體會很深刻：對工科教學重實踐，用三分之一的學時介紹關鍵的理論和技術，三分之二的時間用于實驗、實踐，鼓勵學生提出新的創意并加以動手實踐[3]。通過類似的國外調研活動不難發現歐美院?；臼切“嗷虒W，他們的做法很適合于小班形式的教學，但不太適合大班形式的教學模式。

在國內，大學的技術基礎平臺課程通常是采用大班形式的的教學模式，基本上是百人以上的大班課，從教學安排上無法直接套用歐美的成功模式。因此，國內大學的同行們近些年來一直在探索更好的適合于中國大學教學的方式或模式。簡單的方法是把大班拆分為小班，然后套用CDIO教學模式，個別小班試驗是可以的，但大規模實施會受教學資源的嚴重制約而行不通[4]。雖然具體的探索實踐也還有很多，例如文獻[1]借鑒美國麻省理工學院經驗，提出實踐導向的研究性教學理念，改革工程訓練教學方法，取得了好的成效；文獻[5]把“任務驅動”教學法應用于電工電子技術課程教學，讓學生帶著具體的任務學習，在完成任務的過程中，培養分析問題、解決問題的能力；文獻[6]通過建立多元化和開放式的教學模式，激發學生興趣與潛能；文獻[7]通過學科競賽和吸收學生參與教師的科研活動來提高教學質量。這些有益的探索增強了實現改革目標的信心，但在效果上還有相當的差距。一方面是對學生的研究還不夠，另一方面對量大面廣的課程安排、運行的合理性和相關環節的系統性研究還不夠。

2 “電工電子技術”教學新模式

“電工電子技術”課程的內容繁多，理論性和實踐性都很強，元件(特性)、電路結構(模型)、分析方法以及使用特性等對初次接觸的學生來說都是新鮮的，學生需要有從了解到熟悉、從會分析到靈活設計、從理論到實踐的一系列緊密聯系的過程才能掌握好相關的知識和技能。如果全部內容都采用課內教學方式，通常需要較多的課時數。所以要做好該課程的教學改革工作，大幅減少課內學時，引導學生合理分配課外學習時間，提高教學質量，必須重視教學對象的學習積極性的調動、內容體系的合理搭配和協調、教學資源的充分利用。

2.1新的課程體系

新的課程體系的結構框圖如圖1所示。原來課程結構通常是由“授課”、“答疑”、“實驗驗證”、“作業”和“課程考試”五個環節組成。新的課程體系主要增加了課外學習的環節，這個環節主要有四個組成部分，即“收集實用信息”、“興趣小組研究”、“報告和交流”(寫研究報告和集體交流)和“深入研究”。在實施中，前三個部分安排在課程考核范圍內；最后的“深入研究”部分是學生在本課程結束后，在積累研究的基礎上自愿進行的深入研究或開發，準備學校的“SRTP”或“全國大創”項目的申請立項。這樣的安排把課程中的小研究和學校組織的課外科技實踐大環境聯系起來，形成有機的一體，便于學生養成課外探究的學習習慣。

圖1 新的課程體系

新的課程體系與原先的體系比較起來，授課和實驗環節都有了比較大的變化。從授課來講，取消了習題課，作業問題都在答疑(面對面答疑和校園網上課程中心答疑)過程中解決；講起來比較費時、有實驗條件可以利用的內容少講或不講，例如直流電機和控制電機內容只提出概念，具體細節讓學生課外到指定實驗室去實踐探究；直流穩壓電源的內容只介紹穩壓的基本原理，深入的穩壓技術和穩流環節在課外充電器電路分析研究中理解和掌握；新技術提高的內容，例如可編程器件的開發和應用、變頻器的應用和變頻調速技術，課堂上基本不講，安排相應的實驗內容，讓學生在做中學。這樣既大幅減少了課內課時，學習效果也更好。

新的課程體系的考核也更加全面，既有閉卷的筆試，考查學生知識掌握的情況，還有實驗、課外探究的規劃、安排、實施、數據分析、結論描述表達等綜合能力的考核，并且考核是貫穿于整個教學過程，對學生有連續的激發、提醒和引導的作用。

表1所示的是筆者一個學期的“電工電子技術”課程的教學安排。下面就課外探究活動作簡單說明。首堂課前，筆者就把課程的教學安排和教學日歷發給學生，并布置第一次活動要求每位學生“收集用電的實用信息”，一周后每人提交5至10個關于用電的感興趣的問題，引導學生對用電知識(電工電子技術)開始產生興趣，激發原始興趣點。一周后收到了學生們七百多個從日常的學習、生活中的用電小技巧、擔心的現象(插拔電器時插座打火)到月球車上的電源、電機驅動等興趣點，當然大部分是重疊的或類似的。筆者從中篩選出關注度高的、和課程知識聯系緊密的又比較適合于實踐的七個問題作為相應的課外探究項目，形成表1中列出的探究活動項目。探究活動主要在開放實驗室中進行，所有項目都具備實驗條件；也鼓勵學生自己申請到感興趣的場所做調研，或通過收集相關資料、歸納總結形成報告。

總體說來，新的課程體系具備了以下的特點。

2.2利于學生學習積極性的調動

目前的大學生基本上是90后，“獨生子女”、“信息時代成長起來的一代”是他們的標簽，娛樂是他們的一種基本生活方式，寓教于樂應該很適用于他們?！半姽る娮蛹夹g”新課程體系在教學過程中注重了知識點的引入和導出，采取多元化的教學形式；在授課中合理應用多媒體、仿真等手段；在形式上合理搭配講課、作業、實驗和課外研究。由于社會多種因素的影響，這一代大學生處事具有理性、務實(注重實用)的特點，教學過程中從實用出發安排適當的他們感興趣的系列項目開展課外探究，逐步建立和提高他們對課程知識的興趣。在教學過程中注意學生興趣培養的同時，還引導他們開展興趣小組合作學習。因此，在課外學習環節強調小組合作形式的學習，集體規劃、分工行動、集體交流和總結。他們這一代成長在網絡發達的時代，見多識廣、有強烈進取心，但沒有經歷過多少挫折，心理相對脆弱，遇到考驗容易產生焦慮或抑郁的情緒。新課程體系在教學過程中做到一貫的引導，養成學生積極向上的個性品質[8]。在教學內容安排上，從淺入深、從簡單到復雜、從基礎到創新，循序遞進；在探究過程中時常有讓他們驚喜的成果，使他們充滿成就感，并對后續進程充滿期待，興趣昂然、信心滿滿。

表1 “電工電子技術”課程教學安排

2.3利于教學資源的充分利用

壓縮課時后，一方面開放的實驗室差不多有50%的時間沒有安排課內的教學活動，這就給學生提供了相當多的在實驗室開展課外探究學習的機會。另一方面，原有的課程體系幾年運行下來發現只有15%左右的學生利用課外時間到實驗室開展一些研究，研究內容絕大多數是針對已經列入“大學生創新”或“SRTP”的項目；幾乎沒有學生是針對“電工電子技術”課程學習的。簡單壓縮課內學時的改革，沒能引導學生到實驗室開展探究型的自主學習，反而造成實驗室資源的極大浪費。采用新的課程教學體系后，明顯的變化是：學生都會自行安排時間到實驗室開展相關的研究學習活動，甚至還有不少學生利用周末時間到實驗室做探究活動。目前，把面對面答疑的地點直接安排在實驗室，便于師生的及時交流。答疑、探究的交流還擴展到校園網上的討論區，便于所有學生共享。實驗室的場地、設備以及校園網的資源得到了充分利用，教學效果也得到了明顯提高。

3 結語

“電工電子技術”這門技術基礎平臺課的改革，把課外探究活動和課內教學活動有機地結合起來，對引導學生自主學習、合理安排課余時間起到了非常重要的作用。課外的探究使學生加深了對課程重要概念的理解，鞏固了所學的理論知識，豐富了應用信息；還拓展了知識面，使授課知識得以延伸或補充，給減少課堂授課時間提供了可能；更重要的是提高了學生運用知識的能力，開闊了眼界，并且培養了團隊協作精神。從學生的課程學習成績來看教學效果得到明顯的提高，簡單地壓縮課內學時后，一度學生一次性通過考核率徘徊在60%左右；采用新的教學體系后，一次通過考核率高達95%左右，應該說是很成功的。

[1] 鞠晨鳴，徐建成，以“實踐”為導向的研究性教學[J]，北京，中國大學教學，2012(9)，69-71.

[2] Svensson,Tomas;Gunnarsson,Svante,A Design-Build-Test course in electronics based on the CDIO framework for engineering education[J],Manchester,INTERNATIONAL JOURNAL OF ELECTRICAL ENGINEERING EDUCATION,Volume:49 Issue:4 Pages:349-364 Published:OCT 2012.

[3] Ramirez Cajiao,Maria Catalina;Carvajal Diaz,Javier Alejandro;Hernandez Penaloza,Jose Tiberio,Innovation and Teamwork Training in Undergraduate Engineering Education:A Case of a Computing Engineering Course[J],Manchester,INTERNATIONAL JOURNAL OF ENGINEERING EDUCATION,Volume:26 Issue:6 Pages:1536-1549 Published:2010.

[4] Fan,Yinghui;Zhang,Xingwei;Xie,Xinlu,Design and Development of a Course in Professionalism and Ethics for CDIO Curriculum in China[J],Netherlands,SCIENCE AND ENGINEERING ETHICS,Volume:21 Issue:5 Pages:1381-1389 Published:OCT 2015.

[5] 晏湧，藍波，“任務驅動”教學法在電工電子技術課程中的應用[J]，北京，實驗技術與管理，2012(9)，163-166.

[6] 劉艷，劉洋，閆國棟等，激發學生興趣與潛能的實踐教學方法[J]，北京，實驗技術與管理，2015(9)，176-178.

[7] 胡曉光，肖瑾，電工電子類基礎課廣泛展開研究性教學的探討[J]，南京，電氣電子教學學報，2009(9)，135-138.

[8] 胡義秋，王冰蕊，黎志華，“90后”大學生心理健康、主觀幸福感和個性的相關研究[J]，北京，大學教育科學，2015(2)，121-124.

ExploreonGangedTeachingModelwithPracticalResearchinCourseofBasicTechnology

WUXing-ming1,CHENWei-hai1,CAOQing-hua2,LIUJing-meng1,AIHong1

(1.SchoolofAutomation, 2.Dean′sOffice,BeihangUniversity,Beijing100191，China)

Inspired by concept of CDIO education mode,combining with the actual situation of the teaching reform for Electrical and Electronic Teachnology course,this paper sets up a new teaching system that in class and external studies are ganged.It guides the students to study of interested and practical problems in extracurricular time,to cultivate the students′ interest in learning,reasonable arrangement of extracurricular time,and carry out the independent inquiry learning conscientiously.It makes full use of the open laboratory teaching resources,and cultivates the students in the habits of further learning and the team cooperation through the process of studying,and helps students to deepen the understanding of curriculum key concepts,to expand the range of knowledge,to enhance the ability to apply knowledge also.It improves our teaching quality greatly.

course of basic technology; practical research; teaching model

2016-10-21;

2017-02-17

吳星明(1962-)，男，碩士，副教授，主要從事"電工電子技術"教學和相關科研工作,E-mail:wuxingming62@163.com

G426

A

1008-0686(2017)05-0026-04