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1改革实践教学内容,体现实践“教”“学”新貌
在电子设计竞赛培训中最大的特点和成功就是在于以学生为主体,以兴趣为导师,以项目实践为主、教师辅导为辅的学习锻炼模式。在电子设计竞赛培训实验室经常可见学生自主学习自由讨论,学生在“做中学”“学中做”,真正提高了学习能力和创新实践意识。这种模式下学生学习主动刻苦,学生的自信心、实践能力得以提高;创新实践意识得以建立和培养。本科实践教学环节的课程设置和实验教学内容相对比较老化,缺乏灵活性,且书本知识与实践环节的联系相对单一,实践内容多为课本理论知识的测试性、验证性、模仿性内容,学生对理论知识的融会贯通能力几乎没有,学生的学习主动性及积极性相对比较差;同时,大学本科学院由于经费有限,实验条件、实验技术更新能力不够,对实践教学环节重视度不够,在传统实践教学理念缺乏对学生工程实践素质和实际解决问题能力的培养。借鉴电子设计竞赛培训模式,在本科实践教学中实现本科实践教学内容的融合。以工程实践素质培养为主线,改革原有的基础实践课程电工电子技术实验,如电路与电子技术实验、微机原理实验、单片机实验、EDA实验以及电子综合设计实验等,在内容体系上实现工程实践训练培养模式。
电子专业类本科实践教学经过多年的改革基本大多形成了电子基础类实验—电子专业类实验—电子综合类实践三个层次。为充分调动学生的学习兴趣和学习积极性,在课程内容和实践手段上跟进新思维新技术新发展,从基础类实验环节开始就建立学生工程实践锻炼的思路,引导学生工程实践创新意识和实践动手能力的培养。1在基础类实践教学中,以内容多样实用性实验代替内容单一验证性实验,减少验证型实验内容,增加与工程实践紧密相关联的实验内容,如电源设计、滤波电路、选频网络实验等。对理论性验证实验如戴维南定理叠加定理等实验进行删减,增加变压器的实验。简化理论推导计算,强化学生安装、调试能力,同时加强实验方法重要性的指导和实验报告书写规范的指导。2在专业类实践教学中,加强理论对实验的指导作用,强调参数对实验结果的影响,加强专业技术术语参数的含义讲解。同时为贯通学生软硬件设计和软件编程能力,将专业类实践教学课程进行融合,如微机原理实验课程与C语言课程的融合、单片机实验课程与传感器技术课程的融合、实现软硬件联合调试与分析,还可以进行功能扩展,指引学生“学中做”。3在综合性实践教学中,借鉴电子设计大赛的模式与内容,在原有基础上增加综合性、应用性较强的实践环节(课程设计、实训、电子综合实验等,加强工程项目实践的锻炼。以提升实验内容的综合性、实用性、系统性为前提,实时融入当前最新技术新知识,不但能增加学生学习兴趣,同时增强学生工程实践意识,提高学生工程实践素质和解决实际问题的能力,指引学生“做中学”。与电子设计大赛培训相比,本科实践教学环节侧重点是引发学生的学习兴趣和培养学生的学习能力,教师的“教”更多是“引导、诱导”学生主动学习,学生才能更好地“学”。在实践教学环节中加强与工程实际相结合,与应用相结合,可以使得更多的学生受益,同时也为电子设计大赛类的学科竞赛活动提供更多的优秀学生。
2采用多种教学模式,激发学生的学习兴趣
关键词:考核模式;实验教学;电工电子技术;教学改革与实践
实践教学是高等职业院校专业教学的重要组成部分,是实现“高素质、高技能”人才培养模式的重要保障。[1]电工电子技术实验是高职电气自动化和其他理工类专业一门必修的专业基础课程,具有实践性强的特点。课程的教学目标是通过实验实训项目的练习,提高学生的实践动手能力和设计创新能力。
一、电工电子技术实验课考核模式现状
长期以来,电工电子技术实验附属于理论课程,受课程学时的限制,实验内容和实验时间都固定不变,实验成绩的考核也只是作为理论课程考核的平时成绩,占总成绩的比重很小,这种考核模式限制了学生创造性思维的发展和自主学习能力的提高,使学生学习兴趣不浓。随着电工电子技术实验作为单独的课程进行开设以及实验室的自由开放,传统的理论考核方式,即平时表现(20%)+实验报告(30%)+期末成绩(50%)的考核模式已无法有效地调动学生的学习积极性,也不能客观考核和衡量学生的实践能力与创新能力。[1]本文结合大连海洋大学职业技术学院近年来电工电子技术实验课程的实际教学情况,对在电工电子技术实验独立开课和实验室自由开放的教学模式下的考核方法进行了一些研究和实践,并对具体的做法和体会进行了阐述。
二、电工电子技术实验课程教学内容的改革
传统的“电工电子技术”课程的实验教学内容,由于受课程学时的局限,通常采用固定的学时、地点和内容授课,如叠加原理及基尔霍夫定律、戴维南定理、单管放大电路、负反馈放大器等,这种实验教学模式不利于提高学生的自主学习能力和增强学生的创造性思维,为此,为培养学生的实践动手能力和创新能力,将电工电子技术实验课程的教学内容分为四部分,分别是计划内实验项目、选做实验项目、创新型实验项目和综合实验项目。
1.计划内实验项目
电工电子技术实验课程的计划内实验项目是根据电工电子技术理论课程的教学内容安排所必须完成的实验项目,其目的是在理论知识的基础上,进一步加深和理解理论教学内容,如在学习基尔霍夫电流定律、支路电流法的理论知识之后,必须及时完成叠加原理及基尔霍夫电流定律的实验,强化对理论知识的理解。计划内实验项目就是原课程实验部分,以电工技术实验课程为例,计划实验项目如下:
(1)认识实验的目标是了解实验室电源配置、熟悉各类测量仪表的使用、掌握交直流电源使用的常识。
(2)电位、电压的测定及基尔霍夫电压定律的验证目标是掌握测量电路中各点电位的测量、加深理解电位与电压的异同点、验证基尔霍夫电压定律、正确使用直流电压表及万用表直流电压档测量电压。
(3)叠加原理及基尔霍夫电流定律的目标是掌握电流参考方向与实际方向的确定、验证基尔霍夫电流定律、加深叠加定理和齐次性的认识、正确使用直流电流表及万用表直流档测量直流电流。
2.选做实验项目
为了提高学生的自主学习能力和学习兴趣,实验室实行自由开放。电工电子技术实验课程根据不同的专业、班级、实验进度以及个人的爱好开设了选做实验项目,并计入课程考核总成绩。开设选做实验项目能适应不同学生的学习需求,提高了学生的学习兴趣和实践钻研能力。
3.创新型实验项目
创新型实验项目是指根据“电工电子技术”课程的教学内容,在教学中未涉及的知识,主要锻炼学生的自主学习和探索研究的能力,要求对教学实验进行改进和创新,包括仪器的创新、实验原理的迁移和创新、设计新的电路等。为培养学生的钻研精神、创新意识,锻炼学生的创新思维,学院拟建设专业的创新实验室,专门开设了创新型实验项目,设立了专科生创新基金,每年提供一定的创新研究经费,学生可以根据兴趣和爱好自行选定课题,申请项目和研究经费,同时寻求指导教师帮助,从事创新科研项目。
4.综合实验项目
综合实验项目是大连海洋大学职业技术学院的实验特色项目,将相关课程的实验内容整合、重构,避免内容重复,再给定实验目的、要求和实验条件,由学生自行设计实验方案并实施执行,内容涉及本课程的综合知识以及与本课程相关课程知识的实验。
综合实验项目由教师给定实验项目或学生自主选择,在教师的指导下,学生独立完成整体项目的方案确定、规划、设计、实施。综合实验项目的实施,加强了学生综合运用所学理论知识的能力,提高了学生的综合设计与开发技能。
三、“电工电子技术”课程实验考核模式研究与实践
1.“电工电子技术”课程实验考核的组成
本课程的考核采用形成性评价与总结性评价相结合的方式进行。改变传统以期末考试卷面成绩定终身的课程评价方式,实践性教学环节的考核强调理论与实践一体化评价和能力目标评价,引导学生改变传统的学习方式,提高学生学习的主动性和积极性,以获得阶段性成果的方式,让学生取得成就感,树立自信心,提高学习兴趣。注重考核学生掌握电工技术基础知识和基本技能的程度以及所具有的相应工作岗位职业能力和水平,突出职业教育的教学评价特点。[2]
实验考核作为实验教学的一个重要环节,不但要检验学生的实验结论,更重要的是要对学生的实践能力作客观评价,达到全面、客观检验学生实践操作能力的目的。“电工电子技术”课程的实验成绩由计划内实验成绩、选做实验成绩、创新实验成绩和综合实验成绩四部分组成。
(1)计划内实验成绩是根据学生的实验平时表现、实验操作、实验报告和期末考试评定,占总成绩的50%。
(2)自选实验成绩是根据自选实验的完成情况和自选实验项目的数量进行评定,占总成绩的20%。
(3)创新型实验成绩是根据学生的创新能力和设计项目的水平评定成绩,占总成绩的10%。
(4)综合性实验成绩是根据学生综合实验项目的规划、设计和实施情况评定成绩,占总成绩的20%。
积极引导和鼓励学生参加国家、省、市举办的科技创新和各种电工电子技能大赛,对在参加创新项目和技能大赛中获奖的学生,允许不参加本课程的期末考试,免试课程的实验总成绩评定为优秀。
2.“电工电子技术”课程的实验考核方式
实验的考核指标难以量化,一直是实验教学过程的难点。为此,在教学过程中不断加强实验内容和实验考核的改革,经过多年的探索和实践,制定了与教学实验内容相适应,能综合评价学生实践能力的一套考核方法。具体的考核方式如下:
(1)计划内实验项目的考核。计划内实验项目采用分段式、多元化考核形式与方法,计划内实验项目的成绩占实验总成绩的50%,主要包括:平时表现、实验操作、实验报告和期末考试,[3]分别占10%、15%、5%和20%。
(2)自选实验项目的考核。自选实验项目是学生在校园网上自主选择的实验项目,业余时间在自由开发实验室进行实验,并在网上预约实验考核的内容和时间,要求在实验课程结课后的一周内完成自选实验考试。考核内容主要包括自选实验项目的操作考核、实验报告的撰写,其中操作考核占总成绩的10%,实验报告的撰写占总成绩的10%。
(3)创新型实验项目的考核。由于创新型实验项目的实施周期较长,复杂性较高,作为课程考核内容的参考部分,占总成绩的20%,其考核内容主要包括实验项目选题的全面性、实用性、先进性和创新性,以及实验作品的完成情况、学生的答辩情况等,最终以创新型实验项目的研究报告作为考核依据,给出成绩。此部分实验内容和实验考核,各院校可根据实验设备、师资力量等酌情考虑。
(4)综合实验项目的考核。综合性实验项目可以作为本课程的最终考核部分,有条件的院校可以单独设置综合实验设计学分,其考核内容根据学生综合实验项目的规划、设计和实施情况评定成绩,占总成绩的20%。
电工电子技术实验课考核量化标准如表1所示。
四、取得的效果
电工电子技术实验课教学模式和考核方式经过多年的改革与实践,取得了较好的教学效果。
1.增强了学生学习的主动性、自主性和团队协作能力,提高了学生的学习兴趣
在该课程的考核中,对于学生的平时表现、实验预习、实验操作能力等进行了量化考核,在实验室自由开放的基础上,学生可以根据班型、专业以及学生个人的爱好,自主选择实验项目,期末考试采取多人一组的实验项目,增强了学生实验的自主性、主动性和团队协作能力。
2.增强了学生实验成绩评价的公平性、客观性和准确性[1-3]
这种实验教学模式和考核方式使各实验考核成绩都对该门课程的总成绩直接产生了影响。实验总成绩一改以往平时+期中+期末这种传统的考核模式,严格地杜绝了应试教育中“临阵磨枪,不快也光”的不良现象。
3.提高了学生的创新能力和综合设计能力[4]
电工电子课程的实验教学内容增加了创新型实验和综合实验项目,并作为该课程成绩评价的一部分,这就要求学生必须熟练掌握理论知识,同时拓宽知识面,促使学生积极参与创新实验和综合设计项目,这种实验教学模式与考核方式,培养了学生的知识运用能力、信息获取和选择能力、实践动手能力、创新能力,收到了很好的教学效果。
参考文献:
[1]陈琼,宋跃.电工电子实验教学绩效评价的探索与实践[J].实验技术与管理,2011,(5).
[2]李旭华.电工电子实验室开放管理模式的探索与实践[J].中国现代教育装备,2008,(3).
在电子设计竞赛培训中最大的特点和成功就是在于以学生为主体,以兴趣为导师,以项目实践为主、教师辅导为辅的学习锻炼模式。在电子设计竞赛培训实验室经常可见学生自主学习自由讨论,学生在“做中学”“学中做”,真正提高了学习能力和创新实践意识。这种模式下学生学习主动刻苦,学生的自信心、实践能力得以提高;创新实践意识得以建立和培养。本科实践教学环节的课程设置和实验教学内容相对比较老化,缺乏灵活性,且书本知识与实践环节的联系相对单一,实践内容多为课本理论知识的测试性、验证性、模仿性内容,学生对理论知识的融会贯通能力几乎没有,学生的学习主动性及积极性相对比较差;同时,大学本科学院由于经费有限,实验条件、实验技术更新能力不够,对实践教学环节重视度不够,在传统实践教学理念缺乏对学生工程实践素质和实际解决问题能力的培养。借鉴电子设计竞赛培训模式,在本科实践教学中实现本科实践教学内容的融合。以工程实践素质培养为主线,改革原有的基础实践课程电工电子技术实验,如电路与电子技术实验、微机原理实验、单片机实验、EDA实验以及电子综合设计实验等,在内容体系上实现工程实践训练培养模式。电子专业类本科实践教学经过多年的改革基本大多形成了电子基础类实验—电子专业类实验—电子综合类实践三个层次。为充分调动学生的学习兴趣和学习积极性,在课程内容和实践手段上跟进新思维新技术新发展,从基础类实验环节开始就建立学生工程实践锻炼的思路,引导学生工程实践创新意识和实践动手能力的培养。1在基础类实践教学中,以内容多样实用性实验代替内容单一验证性实验,减少验证型实验内容,增加与工程实践紧密相关联的实验内容,如电源设计、滤波电路、选频网络实验等。对理论性验证实验如戴维南定理叠加定理等实验进行删减,增加变压器的实验。简化理论推导计算,强化学生安装、调试能力,同时加强实验方法重要性的指导和实验报告书写规范的指导。2在专业类实践教学中,加强理论对实验的指导作用,强调参数对实验结果的影响,加强专业技术术语参数的含义讲解。同时为贯通学生软硬件设计和软件编程能力,将专业类实践教学课程进行融合,如微机原理实验课程与C语言课程的融合、单片机实验课程与传感器技术课程的融合、实现软硬件联合调试与分析,还可以进行功能扩展,指引学生“学中做”。3在综合性实践教学中,借鉴电子设计大赛的模式与内容,在原有基础上增加综合性、应用性较强的实践环节(课程设计、实训、电子综合实验等,加强工程项目实践的锻炼。以提升实验内容的综合性、实用性、系统性为前提,实时融入当前最新技术新知识,不但能增加学生学习兴趣,同时增强学生工程实践意识,提高学生工程实践素质和解决实际问题的能力,指引学生“做中学”。与电子设计大赛培训相比,本科实践教学环节侧重点是引发学生的学习兴趣和培养学生的学习能力,教师的“教”更多是“引导、诱导”学生主动学习,学生才能更好地“学”。在实践教学环节中加强与工程实际相结合,与应用相结合,可以使得更多的学生受益,同时也为电子设计大赛类的学科竞赛活动提供更多的优秀学生。
2采用多种教学模式,激发学生的学习兴趣
在电子设计竞赛培训模式中,学生的学习兴趣是学生实践的原动力。在电子设计竞赛培训实验室,开放的实验环境,良好的实验条件和设备,优秀的教师辅导,使学生的学习能力和实践能力得以更好地提高。本科实践教学的条件和设备就相对受限了,而且本科实践教学时间内容空间也是有限的。采用多种教学模式,激发学生的学习兴趣是本科实践教学的第一任务。
2.1建设虚拟实验教学平台
将Multisim、Proteus仿真软件引入实践教学是激发学生学习兴趣和跟进技术发展的第一步。基于Multisim软件建立电子技术仿真实验教学平台,克服电子技术课程教学内容理论化难于理解的问题,能很好地解决学生学习兴趣学习引入的问题;基于Proteus仿真软件建立单片机、ARM虚拟实验教学平台,能提升学习兴趣同时加强工程实践锻炼。利用互联网和校园网设施和条件,建设虚拟实验教学平台,将数据资源共享、内容开放、实验信息交互;让学生随时进入虚拟实验平台获取实验学习的资料,自己动手配置、连接、调节和使用虚拟仪器进行各种实验;降低学生面对教师产生压力和依赖情况,实现学生远程自主实验教学;还能解决实验场地、实验设备冲突和紧缺等情况,营造网络教学和移动学习的氛围.
2.2采用多种教学方法
相同的教学内容不同的教学方法,可以获得不一样的教学效果。在实践教学中引入项目案例讲解并实践,以工程实践设计模块化教学,加强教学内容的实用性,注重对学生的引导,锻炼和培养学生的工程实践素质。例如,在单片机实验教学中采用最小系统模块、定时中断模块、液晶控制显示模块、ADC/DAC模块等实际应用范例,不仅有利于提升学生的学习兴趣,还有助于培养学生的主动性创造性思维,有助于提高学生的学习方法和学习效果,更是为后续学生参加电子设计大赛等活动进行创新实践能力综合培养做好充分的知识储备。
2.3建设综合性开放式实验室
开放的含义有两层:设备管理开放,能为学生提供所需的所有实验设备和元器件;在时间上开放,学生可以根据自己的时间安排。综合性开放式实验室也是自主创新性实验室,学生可以自己设计实验方案和实验步骤,实验室能够满足学生自主选做实验内容,可以是单一性质的实验项目,也可以是设计性应用性的实验项目。实验室为学生提供常用的信号源、示波器、电源、万用表等常用仪器,以及各类单片机最小系统和开发板、EDA实验箱、仿真器、PCB制作台、调试台等设备。同时实验室还配有辅导教师,指导学生正确进行实验项目。学生通过自主设计应用性实验内容,不仅将所学书本理论知识融会贯通,增进实践动手能力,更是有助于学生学习自主性和主体性的培养。
2.4开展各种专题培训讲座
电子设计大赛题目大多具有综合性、实用性特点,题目涉及专业知识理论多,涉及工程实际问题多。经过多年深入研究分析各类电子设计大赛的题目,电子设计大赛题目范围主要分为信号源、电源、放大器、智能仪器仪表、数据采集系统、发射接收系统和控制系统7大类型。涉及电路、电子技术、高频电路、通信电路原理、单片机原理及其应用、电子测量、可编程逻辑期间、电子线路设计等多门课程[3]。在本科实践教学中有意识地结合每年的电子设计大赛题目,有针对性地开展各类专题实践培训讲座。例如,电源设计、单片机应用电路、放大器电路设计、数据采集系统设计等;同时,提出同一设计题目的不同实现方案对比,不同设计问题的解决思路差异等;结合学生平时的学习问题展开各种专题讨论。有针对性地引导学生学习解决工程实际问题的思路和方法,展开知识点,拓宽视野,有助于学生工程实践素质的培养,有助于学生解决实际问题能力的培养。
3拓展课外科技活动,培养学生创新实践能力
丰富多彩的课外实践活动,是培养学生实践能力与创新精神和发展学生个人兴趣的有效途径[4]。课外活动不仅能开阔学生的眼界,引发学生的学习兴趣,尽力缩短书本知识与工程实践之间的距离,促进学生自主完善知识结构,提高学生的自学能力,还可以培养学生的创新精神和科研精神,增进学生的工程实践素质培养。课外科技活动的形式多种多样,除了各种全国性地方性的各类电子设计比赛,如全国电子设计竞赛、“挑战杯”“TI电子设计竞赛杯”“盛群杯”等大学生课外科技活动,还有校内的各种科研训练,例如,参加老师的科研项目或学生自己申请的实验创新项目等学生科研项目。参与各种课外科技活动,不仅能够考验学生实践能力、创新思维、团队合力和临场应变能力,而且每次活动经验对每个学生的心理和能力成长也很重要,在参与活动的同时更是锻炼培养学生的沟通能力和团队协作精神的好机会。学生通过参与各种科技活动开阔了视野,增强了竞技心理与承受能力,通过“实践—问题—解决—实践—成功”,能锻炼学生的构思能力、设计能力,提高团队的合作能力和运作效率。此外,课外的各类科技竞赛活动所涉及知识的深度和广度,不仅能培养学生实践创新能力,也是对学生电子设计基础知识及实践能力的综合检验。
关键词:“1+X”模块化课程结构;系统化教学设计
《电工电子技术》是高职院校非电专业的一门专业技术基础课程,是一门实践性、应用性较强的课程。通过对本课程的学习,学生能够获得有关电工电子技术的基本概念、基本理论和基本技能,为后续专业课程的学习及未来从事的相关工程技术工作打下坚实的基础。《电工电子技术》课程包含“电工技术”和“电子技术”两部分内容,涵盖了电路分析、电机及电气控制、模拟电子技术、数字电子技术等多方面内容。《电工电子技术》课程作为工科专业的专业技术基础课程,在我学校主要服务于制造大类专业,如数控设备使用与维修及机电一体化、汽车检测与维修等专业,由于各非电类的专业培养目标不同,人才培养方案中对《电工电子技术》课程的内容广度和深度的要求都有所不同,要求《电工电子技术》课程既要体现出专业技术基础课程的“基础平台性”特征,还要体现出非电各专业的“专业性”特征,《电工电子技术》课程不能再以一个同样的课程标准应对非电各专业的专业培养目标,必须体现为专业服务。《电工电子技术》课程教学要以学生为本。坚持工学结合,强化教学、学习相融合的教育教学活动。推行项目教学、工作过程导向教学等教学模式。要求课程的《电工电子技术》课程的教学内容、教学方法、教学手段等不断进行改革与优化,努力提高教育教学效果。如何更好的开发与实施《电工电子技术》这类专业基础课的教学工作,如何系统地把基础课的知识讲解给学生,让学生对电工电子专业有个全面的认识和统一的学习,完成《电工电子技术》“基础平台性”要求,为学生将来的可持续学习能力打下坚实基础,如何提高学生的学习兴趣,将电工基础理论与非电各专业紧密结合,让枯燥的理论在实际应用中获得生机,变“要我学”为“我要学”,培养学生自主学习能力,这些都是电工基础课教师密切关注和积极思考的问题。
一、存在的主要问题
从课程本身的发展来看,随着科技的进步,电工和电子技术的信息量日渐增加,如脉冲功率技术、新型电源技术等,另一方面,以就业为导向的专业人才培养方案的不断调整与修订,《电工电子技术》的学时数进一步减少,传统《电工电子技术》课程的教学内容不能适应非电各专业的教学目标。从学生方面来看,《电工电子技术》不是非电类学生的专业课,部分学生认为所学的专业与电工电子无关,以后工作生活也不会涉及电工电子方面的知识,因此这些学生学习的主动性和积极性都不高,再加上传统《电工电子技术》的理论知识多且比较难,大部分高职学生的物理、数学等文化基础知识相对薄弱,对学好这门课程即缺少兴趣又缺乏信心,这些思想直接影响了教学效果。从教师方面来看,高职的很多教师缺乏企业经验,从本科院校毕业后直接从事教学,将本科院校里学习本课程的教学模式照搬到高职院校的课堂里。在理论教学中,采用单一的讲授法,以“一言堂”教师为主体的方式进行枯燥的理论推导,这样就使得电学基础差的学生听不懂,逐渐形成厌学、怕学的心理。在不多的实验教学中,学生只是机械地按照实验步骤与要求进行验证性实验操作,缺乏自己动心动手动脑设计实验的环节,这样的学习过程,使理论知识与实践操作相脱离,达不到相辅相成、互相促进的教学效果。
二、“面向学生、服务专业”,建构《电工电子技术》模块化课程教学内容
《电工电子技术》是我院工程实训中心电工电子基础教研室,面向全院的工科非电各专业授课的一门专业技术基础课,服务的专业面较广,如数控设备使用与维修、机电一体化、汽车检测与维修、计算机应用等,由于各个专业对该课程的要求不完全相同,如果采用一个标准进行授课,会导致《电工电子技术》课程不能有效支撑后续课程的学习,极大地影响人才培养质量。为此,工程实训中心电工电子基础教研室老师和各系部专业教师、行业企业专家经过三年多的对接调研,深入了解不同专业的人才培养目标和对本课程内容的要求,形成了电工电子课程模块化的体系结构,并开发了系列教学载体,以期表征相关专业的特征。《电工电子技术》课程模块化是源自于学科体系的《电工电子技术》知识与技能内容,即对电路基础、电机及电气控制、电子技术三部分内容进行教学加工,同时结合国家职业资格标准“中级维修电工”技能鉴定要求,以工作过程中的能力要求对接学习过程中的能力培养,序化知识结构。电路基础、电机及电气控制、电子技术三个模块下分子模块,共有14个子模块,即安全用电,直流电路的安装、测试与分析,正弦交流电路的安装、测试与分析,三相交流电路的安装、测试与分析等模块,各个模块既相互独立又相互联系,其中4个为必选子模块、10个为选修模块。通过各专业人才培养目标对这些模块进行选择,从而实现专业《电工电子技术》的教学内容广度的选择,体现“必需、够用”原则;通过对模块中的教学载体的选择完成对教学内容深度的选择,体现“实用”原则,凸显其“专业性”特点,激发学生学习兴趣。基础模块和差异化模块见图1。《电工电子技术》课程的模块化教学可以实现对不同专业的学生进行有针对性的区别教育,见图1。如计算机应用专业的学生对“电”知识的要求以实用为主,趋向于科普化,没有国家职业资格标准“中级维修电工”的职业资格考证的要求,因而选择了电路基础部分的四大基础模块,以及“常用电子器件的测试与辨别”、“基本放大电路”、“直流稳压电源的分析与设计”、“基于触发器构成的计数器分析与设计”4个选修模块。体现了“1+X”,即“基础平台性+差异性”。授课教师在课程的讲授过程中,以趣味的、日常接触到的计算机用电实例为教学载体,更多地偏重于知识性和应用性,刻意淡化电工理论的数学推导和计算过程。如此一般,能够降低学生的学习难度,通过趣味性、实用性引导学生掌握电的相关技术及其应用。《电工电子技术》课程内容结构的“1+X”化,有助于实现《电工电子技术》课程开发的开放性,从而不断开发带有各非电专业特色的教学载体,使《电工电子技术》具有基础与应用的双重性。如汽车检测与维修专业的学生在学习“变压器使用与维护”时,除了学习常用的变压器外,还会以汽车上使用的变压器“点火线圈”为教学载体进行教学,力图将电工电子技术基本知识与技能直接应用到汽车维修实践中。“面向学生、服务专业”,建构《电工电子技术》模块化课程教学内容的核心是为了改变传统的学科式的《电工电子技术》教学内容与教学模式,开发出符合高职院校学生思维特点“先动手、再思辨”的特点,以能够实际操作的教学载体为课堂导入,通过完成任务来引导学生在实做中发现问题、解决问题。《电工电子技术》模块化设计的出发点是以职业需求为基础,以提高技能为目标,以能力的培养为划分模块的依据,将理论知识进行巧妙加工在教学载体中,从而实现理论与实际操作技能的有机结合,整个教学过程贯穿工程素质的养成,体现职业技术教育的特色。
三、“任务驱动、项目引领”,系统化教学设计
《电工电子技术》模块化课程教学内容是整合相关的理论知识、实践经验、操作技能以及活动方式、方法、方案的理实一体化的教与学,以实现学生理论知识的掌握与应用、操作技能的领悟与习得,工程素养的学习与内化。因此课程是”任务驱动、理实一体”的系统化教学设计,按照职业能力培养、工程素养养成和学生个性要求构建“学习与工作任务相结合”的教学范式,有针对性地采取任务驱动、项目导向、课论与实践一体化等行动导向的教学形式。传统的《电工电子技术》课程的实验教学主要包含验证性实验,验证性实验指的是为了配合本课程的理论教学而设置的实验,目的是使学生熟悉常用仪器仪表的使用方式,掌握正确的实验方法,如验证经典的叠加原理、戴维南定理等。这样的验证性实验一般需要到实验室完成,由于硬件资源的限制,验证性实验的课时量不可能开设太多。这就与实现理实一体化的教与学形成冲突,这也是《电工电子技术》课程改革的瓶颈之一。为有效突破这一瓶颈,以任务驱动,项目引领为主体结构,完成任务,整合相应的知识、技能,实现理论与实践的统一,电路基础部分大模块的课程教学设计如图2所示。图2电路基础部分大模块的课程教学设计建构主义学习理论认为,学习是在旧知识的基础上构建新知识的过程,强调学生学习的主动性、情境性,主张以学生原有的经验为主构建知识。《电工电子技术》课程以关注学生已有的经验为起点,通过教学载体,通过完成任务,把学生已有的知识、经验与新知识进行有效衔接,学生不仅提高学习兴趣,缩短电工理论知识与现实生活之间的距离,极大地调动学生积极性、自觉性与主动性。以“电的认知与安全用电”模块的教学为例,这是本课程的第一个学习模块,学生在高中物理中学习过欧姆定律,能够绘制简单的电路,这是学生已有知识,作为本次学习的逻辑起点;本模块的目标是掌握安全用电常识,具有安全用电意识。根据起点与目标,我们引入教学载体“试电笔”,设计学生行动任务:(1)用试电笔测出教室内的插座上是否有电?判断零线、火线?(2)绘制出用试电笔测量教室内的插座上是否有电的电路图。(3)用欧姆定律计算此回路中的电流。学生通过完成上述任务,掌握人体电阻,试电笔氖管电路结构,电流对人体的危害、安全电流等安全用电常识。把握学生学习的逻辑起点,找准新旧知识的连接点,把握好新知识的生长点,才能帮助学生实现知识迁移。再以学习模块七:“基本控制线路的装接”为例,学生已有的知识与经验是已经掌握了低压电器各元器件的元件识别、电气图形符号认知、简单电气控制原理图识读与绘制知识与技能,是本次学习的逻辑起点;本模块的目标是完成具有电动机正反转控制功能的线路设计与装接。根据完成任务的要求和环境等条件,选取适合的各种行动导向教学法,例如项目教学法、案例教学法、任务设计法、小组工作法等,教学资源为任务单、工作单、评价单、技术资料手册、技术网站的网址等。图3验电笔的使用及其电路图根据起点与目标,我们引入教学载体“正反转控制线路原理图、正反转控制线路实物等”,设计学生行动任务:(1)识读电动机正反转控制线路原理图逻辑起点,温故知新(2)资讯并设计电动机正反转控制线路资讯(3)确定正反转控制线路设计方案与实施方案计划与决策(4)实施作业,完成检查并评价实施、检查与评价(5)总结学习单元,明确课后任务知识归纳与内化在上述任务的设计中,体现了完成任务的6个行动基本步骤,即“资讯、计划、决策、实施、检查、评价。”同时根据学生的逻辑起点,找到联系新旧知识的连接点,即通过分析电动机正反转控制线路原理图,经过资讯,设计电动机正反转控制线路的实物装接图,包括元器件的选择,元器件的布局布线等;教师帮助学生选择设计方案,确定实施方案;教师在学生的实施环节中,观察学生的实施情况,并及时做出示范及引导;针对学生的作品,进行多种形式的评价,包括学生自评,小组互评,老师评价等;最后,教师总结本学习单元,布置课后作业,让学生反思行动的知识并进行知识的归纳、总结与内化,构建形成新的知识。图4“电动机正反转控制线路”的教学任务设计“载体导入、激发兴趣;操作体验、温故知新;建构新知,拓展延伸”是检验学生灵活应用本课程的理论解决现实问题的能力,是理论与实践相融合的关键。学生根据课堂已学过的理论知识,按照要求通过自主或小组讨论确定任务完成方案并实施,得出操作结果,再从实践结果来分析所应用的理论知识。经过学生在实践与理论融合的教学过程中,学生不但从中锻炼了动手能力,而且培养了分析和解决问题的能力,加深了对本课程相关理论知识的理解,培养了工程素养。
四、以“电动机正反转电路装接与调试”单元为例,看教学实施效果
通过实践我们发现,任务驱动教学法是一种比较适合电工电子技术基础课程的教学方法。运用任务驱动法教学,教师要精心设计学习任务,创设激发学生根据已有的知识与经验,探究新知识、掌握新技能的教学情境。在设计学习任务时,教师要紧扣本模块的重点、难点,从模块的知识特点以及学生的具体实际出发,遵循由简到难、循序渐进的原则。在整个教学过程中,分解模块的学习任务,将学习任务具体化,以完成一个个具体的任务为线索,把教学内容巧妙地隐含在任务中,让学生带着任务去完成学习。“电动机正反转电路装接与调试”单元是子模块七基本控制线路的装接中的学习单元2,学生已经熟知了低压电器以及电动机的工作原理等,能识别、检测各低压电器,能够对电动机的点动-连续控制线路进行连接、排故等。结合学情及教学目标、重难点进行本单元的教学设计与实施,如下图所示。图5“电动机正反转控制线路”的教学组织与实施(1)下发工作单,明确初步任务———即电动机正反转控制线路原理图的识读。教师以班级授课的形式,引导学生应用已有知识,分析电气原理图,识别各低压元器件及控制线路的工作原理。(2)设计方案并明确工作过程,明确具体任务———即工作流程。学生以小组的形式进行讨论,对电动机控制线路的连接过程进行任务分配,确定所需的元器件、工具及其检测方案、线路连接方案和故障检测与排除方案。(3)实施工作,按照所确定的方案进行作业,明确各流程中的具体小任务———即①工具准备和元器件检测;②完成电动机正反转控制线路的装接;③完成线路检测,故障排除,并进行通电试验。在各阶段,同组成员需团结并分工合作,积极主动动心、动脑、动手,按照电工职业标准进行操作;鉴于学生的竞争心理,学生都会踏实、努力完成任务。在此过程中,教师需从旁协助,密切关注各组的完成情况,并对安全用电知识进行普及,确保各组成员有效、安全的完成任务。(4)总结学习单元,明确课后任务———即完成实验报告。在此阶段,学生需将自己的作品进行呈现,并做简要说明与总结,最后将自己的认识,理解通过实验报告的形式呈现。通过本单元的学习,学生对电动机正反转控制线路的认识,以及线路检测、排故方面都会有所认知,同时培养了学生勤动手、爱动脑、爱设计的习惯。
五、结束语
《电工电子技术》课程教学的改革并非盲目的改变现有的教学模式,我们结合学生的学情以及非电各专业对本课程的要求,在教学内容的选择,教学载体的确定以及教学形式的选取上进行了系统化建构与设计,实现《电工电子技术课程》教学内容与载体上的“1+X”化,体现出该专业技术基础课程的“基础平台性”特征与“非电类各专业接口”特征;以任务驱动、项目引领为主进行系统化教学设计,突出“教、学、做、练‘一体化特色,遵循了由浅入深,循序渐进的教学规律,通过教学改革探索与实践,授课教师明显感觉到学生的学习兴趣高涨,极大提高了教学效果。
作者:龙海燕 龚 雪 单位:成都航空职业技术学院
参考文献:
[1]曲克敏.高等职业教育专业性与职业性的对立统一[J].中国职业技术教育,2009(30).