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The innovation and practice discussion of electrical and electronic technology teaching reform
Gao Yan, Yang Jie, Gao Feng
China university of mining & technology (Beijing), Beijing, 100083, China
Abstract: Electrical and electronic technology is one of the professional basic courses in the non—electric disciplines. Designed to respond to the call of the national quality education, it is necessary to optimize the teaching mode, and promote the development of students’ ability comprehensively. The practice of course construction based on "the Five Excellent", including excellent teachers, excellent teaching content and teaching materials, excellent teaching guide, excellent teaching methods, and excellent teaching system in experiment, achieved good results.
Key words: electrical and electronic technology; course construction; "the Five Excellent"
课程建设是近年来教育部为提高教育教学质量而采取的新措施,是推动各项教学基本建设,促进教学质量不断提高的核心力量。精品课程建设是课程建设的重要内容之一。认清精品课程的内涵及其重要性,对于教学管理部门组织实施精品课程建设工作具有深远的指导意义。以电工与电子技术课程建设为例,介绍了我校课程建设的创新与实践。
电工与电子技术是一门理论与实践紧密结合的专业基础课,也是工科院校非电类专业学生的必修课程。虽然这门课程的内容不深,难度要求不高,但知识面广,信息量大,是工科学生进一步学习后续课程的基础。我校电工与电子技术课程建设小组从师资队伍、教学内容、教学方法、教学手段、实验教学管理体系等方面进行了深入、持久、多层次的创新与改革,提高了该课程的教学质量。
1 建立优秀的师资队伍
优秀的师资队伍是精品课程建设的有力保障。我校始终把提高教师的专业理论与实践水平作为课程建设的前提和保证。并构建培养高素质任课教师的完整体系:首先,通过综合素质考核(主要是专业理论和专业实践技能考核),选出课程负责人领导课程建设小组,有计划、有目的地加强对任课教师的培训;其次,轮流选送专业教师到企业顶岗锻炼,明确当今的行业信息以及企业市场对人才的需求,合理安排本课程的教学任务,使电工与电子技术课程内容随着电工与电子技术发展和社会对专业技术人才的要求而不断更新。同时支持和鼓励教师参与各类教学竞赛和技能鉴定,加强专业教师与外校教师的交流和联系,提高学术水平。鉴于此,我校电工与电子技术课程已逐步拥有了一支结构合理、人员稳定、教学水平高、教学效果好的教师梯队,全面提高了教学质量。
2 引进优秀的教材和教学内容
课程建设离不开教材和教学内容的优化。
根据课程教学大纲要求和学时安排,选择优秀的教材,精选教学内容,能够有效优化教学效果。首先,教材必须涵盖全面、浅显易懂、思路清晰;其次,教材应图文并茂,能让学生更加直观地了解课程教授的知识,也方便学生进行预习和自学。综合考虑,我们选择了由秦曾煌教授主编的《电工学》教材。该教材基于最基本的电气专业知识,内容系统、知识全面、深入浅出,与后续专业课程衔接紧密,既保证了学科的完整性,又囊括了该教学领域的新技术成果,更注重满足教学需要和市场对知识的要求,是一套优秀的教材。
电工与电子技术课程的内容涵盖电路原理、电磁场理论、模拟电路、数字电路、电力电子技术、电力系统及自动化、检测技术和控制领域的一些基本理论、基本知识和基本技能。该课程的核心内容是要求学生构建完整的电工与电子技术知识体系;强调上述基本原理在生产实践中的运用;使学生对自己所在专业领域的相关电气现象,能够运用该课程理论知识做出简单合理的解释。所以,该课程以讲授上述领域的基础知识为主(尤其强调对电路原理的认识和理解),对较为深入的专业知识仅在课堂上介绍其基础理论,而强调这部分内容的实验、实践,使学生更直观地认知这些知识;邀请优秀技术人才对该专业在生产实践中的运用进行讲解,激发学生对知识更进一步的学习和研究。
3 创新教学方法
在电工与电子技术课程的教学中,如何采用灵活多变、不拘泥的教学方法,充分调动学生的学习积极性和主体作用,培养学生的综合素质十分重要。
关键词:电工电子技术;理论;实践
一、高职院校课程一体化教学的内涵
理论与实践一体化教学,主要是指在教学过程中理论知识与实践相结合,教、学、做一体化。这是高职实现学生培养目标,提高教学质量和教学效率的重要方式。
二、“电工电子技术基础”课程理论与实践结合的必要性
高职课程教学改革的一个重要部分就是加强实践教学环节,课堂理论教学应与实验、实训、实习等实践教学环节有机结合起来。我们按照职业教育以技术应用能力培养为主线,专业课以“应用为目的”,采用理论与实践一体化教学方法解决了《电工电子技术基础》课教学中内容的复杂性与高职学生基础知识薄弱之间的矛盾,取得了良好的效果。
三、“电工电子技术基础”课程理论与实践结合教学设计
1.制定理论联系实际的一体化教学的课程标准,编写相应的教材
在学期开课之前,深入了解社会与企业的需求,与企业深度合作,结合职业资格认证制度,根据课程的教学目标,建立任务驱动的项目化教学形式为载体的课程内容体系,确定实践、理论一体化的课程标准,设计好每一教学单元。教学单元设计一要突出能力培养;二要体现学生主体地位;三要以任务驱动的项目化形式开展教学,调动学生的学习兴趣,充分发挥学生的主观能动性,培养学生的创新能力,提高学习效率。
《电工电子技术基础》课程以十大项目为基准设计。①日光灯电路连接与安装;②调光台灯组装;③三相异步电动机控制电路;④变压器与电动机;⑤电子助听器安装;⑥万用表组装;⑦晶体管串联型稳压电源的制作; ⑧汽车蓄电池报警器的制作与调试;⑨时序逻辑电路;⑩组合逻辑电路。
2.在教学过程中理论与实践紧密结合
(1)集中指导法:在实训过程中,对于出现较多的具有共性的问题进行重点讲解示范和指导。表扬与肯定学生的学习态度,使全体学生保持积极的学习热情。
(2)巡视指导法:在实训过程中,对各实训小组有计划、有目的地进行全面的检查和指导,注意发现学生中能应用理论指导实践,注重安全等各方面的典型,学得快、操作好、有创意、构思独特的典型学生,及时总结表扬,以点带面,激励学生的学习热情。
(3)个别指导法:是指在实训过程中,教师需准确地发现个体的差异,针对个别学生在掌握知识、技能技巧过程中出现的差异进行指导,指出学生操作过程中的问题和偏差,根据实际状况提出具体的解决问题的办法,挖掘学生的创造性和独特性,鼓励个性化发展,既要肯定成绩,又要指出不足,使学生对学习充满信心。
(4)总结指导法:是指实训课题结束后,教师对实训小组及学生进行总结、考核和评价,肯定成绩,交流经验,分析存在的问题,提供反馈信息,综合提炼感性知识和经验,进一步加深认识理解。这是指导工作的一个不可缺少的非常关键的环节,其目的是让学生明白是否达标、如何达标。
3.创新授课方法,激发学生的学习热情
在课堂教学中,学生是活动的主题,要用生动精练的语言、灵活的思维和循序渐进的诱导把学生的积极性调动起来,理论和实际充分结合,激发学生的学习兴趣。采用板书、多媒体演示、EWB虚拟实验设计演示、课堂小测试、重点问题课堂讨论等丰富多样的课堂教学模式,能够增强学生在课堂上的任务感、责任意识,大大提高课堂效率。实践证明,教学手段从单一满堂灌形式向多样化传授方式发展,可提高学生出勤率,调动学习兴趣,提高教学效果,在一定程度上也缓解了学时少而内容多的矛盾。
4.将EDA仿真软件引入课堂
针对学时缩减与内容剧增的矛盾,我们的解决思路是改进教学方法,充分运用多媒体教学等先进教学手段。将EDA仿真软件引入课堂,提升学习兴趣,直观感受基础理论和概念。在教学中使用仿真技术,有助于提高教学质量和教学效率。仿真虚拟实验的过程,从构思、建设调试到出结果,使理论知识与计算机实践能力完美结合,也是工程师的必备技能。
四、改革考试考核方式
关键词:工程教育;应用能力;电工电子技术;课程改革
中图分类号:G712;TN0-4;TM1-4文献标识码:A文章编号:1672-9129(2020)08-0107-01
引言:在电工电子技术的教学中,存在着实践与理论脱节、教学内容更新不及时、与企业实际要求有距离、实践课程中学生主动性发挥较少等问题,不利于培养具有工程应用能力的优秀人才。因此在电工电子技术课程改革进程中,应对电工电子技术的教学模式、教学内容、教学方法、教学评价等进行系统的、规范的改革,以推进电工电子技术课程教学改革的深入进行。
1确立工程应用能力培养为核心的教学目标
在电工电子技术的课程教学改革中,应将工程应用能力培养纳入电工电子技术教学目标之中,明确工程应用能力培养为电工电子技术的核心目标之一,发挥工程应用能力培养的导向性作用,切实培养具有创新能力、实践能力为一体的综合性、高素质专业型人才。在将培养学生工程应用能力纳入教学目标后,应进一步细化教学目标的内容,深化培养学生工程应用能力的相关内容,形成完善的教学体系。首先基于工程应用能力培养所确立的教学目标,应侧重于实践活动的开展,电工电子技术是一门实践性较强的课程,培养学生的工程应用能力,主要是培养学生运用电工技术、电子技术,解决实习、工作中所遇到的各类问题,保障电力设备、电子设备的正常运转。在教学目标中应明确规定电工电子技术课程中,哪些课程为实践类课程,并要求开展实践活动,对实践活动的次数、内容做明确的规定。如在电工电子技术课程中的“正弦交流电路”的教学目标中,应明确规定正弦交流电路的实践课程不少于2节;“直流电路”的线路设计、剥线和接线、照明电路等实践课程应不少于6节。其次在教学目标中,要凸显学生的主体地位,培养学生的工程应用能力,其教育的主体为学生,需要发挥学生的主观能动性。因而在电工电子技术的教学目标中,应立足于学生的主体定位落实教学目标的要求,认真做好教学设计工作,围绕激发学生学习兴趣、培养学生学习能力进行。如在数字电路的教学目标制定中,其教学目标应体现出对学生学习能力的培养,即通过数字电路的教学,使学生掌握数字电路的基本知识,能够运用所学知识,独立设计数字电路。
2基于学生主体地位创新课堂教学方法
2.1翻转课堂教学方法。翻转课堂教学方法是一种充分发挥学生主体地位的教学方法,在翻转课堂中,学生成为电工电子技术课程学习的主人,其学习方式发生转变,由传统的被动接受式学习转变为主动探究式、实践活动式的学习方式,是一种培养学生工程应用能力的教学方法。在应用翻转课堂时,教师可根据电工电子技术的教学内容,根据最近发展区理论,在分析学生已经掌握知识及能力的前提下,对教学内容进行任务化处理,设计符合学生可能达成的探究性任务,然后通过微信、钉钉等,发送给学生,要求学生独立或以小组的方式完成,并在课堂之中进行展示。为充分发挥学生主观能动性,培养学生的创造意识与能力,教师对学生的展示方式不做限制,学生可以在教室内向其他学生口头表述,也可以通过PPT、动画、视频演示,让学生的实践活动成为推动课堂教学进行的动力,弱化教师的命令、干预式教学。如在逻辑电路的教学中,教师可布置制作定时器的探究任务,在将定时器的原理、功能等资料发送给学生后,要求学生根据以前所学知识,以小组探究的方式,完成定时器的设计,或是将其制作出来。在学生完成定时器的设计和制作以后,组织学生在课堂中进行展示,分享彼此关于定时器制作、逻辑电路运用的心得体会,教师适时的活跃下课堂氛围,推动课程的深入进行,让学生能够不断反思逻辑电路的运用,进而培养学生运用逻辑电路的能力。
2.2引导与实践相结合的教学方法。新时代下的学生具有较强的自我展示愿望,教师要充分的认识到学生的这一心理变化,并基于这一心理变化开展教学工作。在电工电子技术课堂教学中,教师要摈弃讲授式的教学方式,即对传统的电工电子技术理论知识学习完以后,才进行实践活动的教学方法进行改革,转变为引导与实践相结合的教学方法,进一步凸显实践活动在电工电子技术教学中的作用,扩大电工电子技术实践课时数,为学生在电工电子技术课堂中的实践,创造更多的时间和空间,满足学生工程应用能力培养的需要。如在直流稳压电源的教学中,教师要对教学内容进行优化处理,引导学生循序渐进的学习直流稳压电源的相关知识,在学生对直流稳压电源产生概念性的认识后,便组织学生运用实验器材,尝试组装直流稳压电路,并检验直流稳压电源在直流稳压电路中的作用,以验证所学知识的实践性。
3构建多元化的评价体系
关键词: 电工电子技术;研究;改革
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)01-0244-02
0 引言
电工电子技术是高职院校非电类专业的一门基础课程,其目的是使学生掌握必备的电工电子技术知识及技能。该课程理论知识点繁多,涉及电路、模拟电子技术、数字电路、电磁学;实践环节对学生动手能力要求高,且学时安排一般都较少。教授这门课程需要教师不断研究改革总结创新。
1 课程教学现状分析
通过研究近三年课程教学过程,目前非电类专业的学生在学习这门课程时,主要存在以下现象:①学习动力不足,兴趣不高。②学习的过程中就抱着应付了事的态度,作业完成质量低。③课程学习内容跳跃性大,缺乏衔接。④实践课程学习一知半解,动手不够。
分析其主要原因有:①学生认为自己的专业和电类相关性小,认为所学知识对就业岗位贡献度小[1];②课程理论知识点抽象、难度大,教师教学条件单一;③教师在教材的选择上多用本科或电类专业的教材来给高职院校的非电类专业的学生上课,知识结构系统性不够;④实践和理论教学分离,环节与实际应用脱节,针对性不强,学时不足。基于以上存在的问题,将从三个方面给出改革思路。
2 教学方法改革 提升教学效果
2.1 学生学习兴趣激发与持续 众所周知,兴趣是最好的老师。课程教学过程中通过巧妙设计富有启发性悬念可以激发学生的学习兴趣[2]。例如,在学习基本功能电路的过程中,教师可以用大木板将原件固定在木板上构造基本功能电路,并用信号指示灯表达电路输入、输出变化,同时通过幻灯片或实物展示电路在实际产品中的典型应用,使学生通过辨认现象来对应功能,并将电路功能的图解与分析穿插到教学活动中,如扩音器对应放大电路等,这样学生的注意力被吸引过来,学习过程赋予互动,在接下来放大电路的学习中学生的积极性和热情都将很高,这样就更容易接受新的知识。
再如,为了使学生在整个课程学习过程中持续产生兴趣,需要教师对教学章节反复运用类似的方法,将所有的典型电路分析与讲解尽可能用实物展示出来,让学生看得见而且摸得着,让学生感性认识和理性认识达到统一,使枯燥的课本文字鲜活的表达出来,同时在电路选取和实例结合的过程中要尽可能结合授课专业,尽可能选取专业领域内的实例电路,这样在教学的同时可以让学生直观了解专业知识和专业实际应用相关性,激发学生学习的热情,提高学生的课程学习的重视程度,达到更好的教学效果。
2.2 教学内容设计与创新 为更好适应生源特点,教学内容需要进行适应性设计和创新。首先在教材的选择上应该结合各专业特点选择合适的教材,取舍教学内容且兼顾考虑难度和广度。例如,针对机械类专业的学生,三相异步电动机的控制线路部分就要重点讲解,对点动控制线路、自锁正转控制线路以及正反转控制线路都应逐一透彻分析,而触发器及时序逻辑电路部分就可以作为选修内容。同时可以为机械类学生在最后单独设置一章与专业结合紧密的电路设计项目教学内容,将知识点围绕专业系统设计。此外,在课程创新上要打破传统教学条件限制,可以引入仿真软件,例如MATLAB软件的GUI[3]设计和开发计算机辅助教学软件,充分利用软件技术让抽象的知识以图文并茂的动态方式展现出来,这样更直观更容易理解。这样的教学实践可以不断摸索适应新时期教学需要,同时编写完成实用性、针对性强的教材。
2.3 实训实践环节技能培养 电工电子技术这门课程包括理论教学和实践教学两个环节,但很多学校对实践教学都不太重视。目前,大多数实践环节都是按照教学计划安排的一些验证性实验[4],不能充分调动学生的学习兴趣,更不用说创新了。故实验课都流于形式,学生在实验课上只想着做完实验观察到结果就好,没能理解为什么这样做,也没思考过可否换个方式做等问题。学生达不到提高技能以及培养创新能力的要求。为此,实验课上应该增设开放性实验,在实践过程中注重培养和考查学生技能,老师只需给出实验目的和实验指标,具体的实验器材学生可以根据需要自行选择。也可以引入技能竞技的方式,让学生分组分工合作,这样既能培养学生的团队精神又能大力提高学生的创新能力。
以上改革措施从学习兴趣、教学内容以及教学实践等方面进行了系统研究和总结,具体应用需教师在上课时灵活把握。教师应根据学生实际情况,因材施教,不断探索新的教学方式和方法,让非电类专业学生学了电工电子技术这门课真正学有所用。
参考文献:
[1]冯鸽.关于非电类专业电工电子课程教学的思考和体会[J].科技信息,2013(23):184.
[2]张宏.浅谈电工电子教学中学习兴趣的激发[J].科技信息,2008(10):241.
关键字:电子技术;教学方法;实践教学;工程素质
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)19-0135-02
一、引言
当今社会正飞速地进入信息化时代,以电子信息科学技术为特征的高新技术产业已成为全社会发展最强劲的产业,而电子技术正是其发展的基础之一。[1]电子技术课程是高等院校电子、电气、物理类专业的专业基础课,是人才培养体系中介于公共基础平台和专业技能平台之间的重要环节,是学生在本科学习期间从理论分析模式转向工程应用模式最重要的节点[2]。它为学生学习本专业后继课程和毕业后从事相关专业技术工作提供必要的专业理论知识和专业实践技能,是培养学生系统掌握本专业知识、应用理论知识解决工程实际问题、训练科学实验能力和创新能力的重要环节。
二、存在的问题
(一)传统的理论教学模式落后
以“教员课堂讲课为主体、学员课后练习为辅助、试卷考核为评价手段”的“知识驱动”型教学模式,这种围绕电子技术知识学习的模式未能良好地实现“教员为主导、学员为主体”的教学实施指导思想。从教学实施过程和教学效果上看,该模式的主要弊端是造成了很多学员在学习过程中“上课被动接收、课后应付作业、考前临阵磨枪、通过万事大吉”的现状,学员在课程学习结束后只记得学了哪些课程知识,对知识的掌握理解却不深刻,更难以达到应用专业知识解决实际问题的水平,导致学员电子技术专业素养培养不够,综合知识实践能力锻炼不到位的等问题的产生。
(二)课堂实践模式单一,制约学员创新能力的发展
比如,传统的数字逻辑实验是采用常规的TTL逻辑器件,以手工连线的方法来实现一定逻辑功能,当实验电路规模达到一定程度时,电路的可靠性会大大下降,而且各器件需要很多连线,一旦改变设计方案,不但需要更换器件,还需要重新进行大量连线工作,学员在实验过程中很多精力被牵扯进连线和差错这些琐事中,因此会感到枯燥、乏味。这种模式缺乏灵活性,效率低,在一定程度上制约了学员实验兴趣的培养和创新能力的发展[3]。
三、主要方法
(一)改进教学方法,拓展教学手段
现代教育不再是以教师为中心的知识灌输,而是围绕学生需要,对学生工程素养的培养,包括思维能力、实验能力、自学能力和团队合作能力的综合培养[4]。电子技术专业的培养必须时刻紧扣现代电子技术的发展,调整优化教学内容,研究改革教学方法,丰富教学手段,提升教学效果。突出“讨论式教学法”为主线的多模式现代教学方法的综合尝试,重点激发学员学习的内在兴趣和动力,启发学员深入思考课程内容,提高学员独立思考和自主学习的能力。教法促进学法改变,采用课外学习、课堂研讨、课堂翻转、同伴学习、案例引入等具体手段,加强师生、生生的深层次互动。同时完善考核评价体系,促进学员脚踏实地、求真务实地学习。
在《模拟电子线路》课程中采用了讨论式教学法,将原有的60学时的理论课时和30学时的实验课时重新规划安排,以“理论讲授”“学习讨论”“实验实践”为三个主要授课模块。其中“理论讲授”环节拟以知识点讲授为主要元素构建体系,大约实施31学时。“学习讨论”是在“理论讲授”的基础上,通过学员课外准备、课上研讨,进一步加深对理论讲授的理解,同时填充理论讲授与课程标准要求的知识间隙。“学习讨论”安排大约23学时,另外习题课为6学时。
(二)新教学设计,提高教学效率
教学设计是对一门课的组织形式和组织结构进行拟定,其中心问题是确立课程的范围、顺序[5],并尽量结合实际,选用一些实用性、趣味性较强的案例,或选择学生熟悉易知且能充分反映事物本质的具体现象提供给学生,增加学生的感性认识和学习兴趣,可不断更新教学内容以适应电子技术的发展[6]。
例如,在讲授“晶体二极管”时,教师可通过演示两个对比实验引入新课。实验一:在音乐卡片电路中正向串联一只晶体二极管,接通电源后,便会奏出悦耳动听的音乐;实验二:在实验一的基础上,将二极管反向串接到电路中,接通电源后,却无音乐声发出。这“一响一静”两个实验现象,会激发学生极大的好奇心和探究其原因的强烈欲望。此时,教师不失时机地导入所要教授的内容,可谓引人入胜。在课程教学中注意引导学生学会运用基本理论和方法来解释工程现象和分析解决实际问题,淡化纯粹的解题技巧的训练。例如,放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的分析计算,让学生了解分析这几个动态指标的意义,并学会运用晶体管的微变等效电路进行分析计算即可。
(三)深化课程内容,融合实验模式
首先,针对学科人才培养方案的变革,根据学员进入专业课学习情况或毕业后的工作需求不断梳理、调整教学内容。其次,在课程框架设计上,重视基础性,强调应用性,体现军队特色;在内容安排上,精选经典,加强现代。再者,在教学过程中,注意从“基础、技术、应用”三大规模合理定位。教学内容实现“三个转变”:由分立元件电路向集成电路转变;由小规模集成电路向中大规模集成电路转变;由固定功能电路向可编程逻辑功能转变。精讲基础,合理运用分析手段,增加EDA演示的内容,适当穿插综合应用的内容,提高对学生应用、创新能力的要求。
充分重视课程的实践环节,融合传统的手工接线方法和基于EDA技术的CPLD实验模式。可以避免因接线错误、芯片接触不良等带来的问题,使得电路设计从传统的硬件搭建转到了软件设计和仿真调试上来,但是传统的实验模式对于学员建立硬件概念,有利于培养学员细致、耐心和严谨的工作作风,因此,必须融合这两种实验模式,例如,对于仪器的使用、芯片参数的测试内容,就适合用传统的实验方法来完成,而对于复杂的组合逻辑电路、时序逻辑电路等内容,就适合运用EDA手段来实验。另外,一些原理相同,可以分别通过这两种方法实现,比如实现两位加法(减法)的设计,可以用传统的方法,对于四位加法器的设计,可以用EDA模式来实现,这样,可让学员体验到两种方法实现相同实验目标的不同之处,同时软硬两方面的知识也得到巩固提高。
猿掷砺塾胧导相结合的教学道路,通过课程作业、基础实验、综合设计实验、课程设计、电子创新月及学科竞赛作等形式,让学员们更好地理解所学知识,加强学员的实际分析问题、解决问题的能力,做到能学会用。
四、总结
在传统的教学模式中,理论教学采用“知识驱动型”教学模式,并且与实践课程教学相互独立,严重影响和制约学员的学习兴趣,被动学习情况普遍,教学效果不理想。为让参与教育过程的学员真正“活”起来,成为“中心”,成为“主体”。我们在电子技术系列课程中通过改进教学方法、创新教学设计、融合多种实验模式等教学手段,使电子技术教学在教学理念上,实现学员电子技术类课程学习从“要我学”转变为“我要学”,学习积极性增强;在培养效果方面,更为注重运用专业知识解决实际问题的专业实践能力,提高了学生的基本工程思维能力和综合工程素质。
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The Electronic Technology Teaching Reform and Practice Based on the Cultivation Engineering Thinking Ability
WU Su,MA Zhi-yuan,CHEN Shao-chang
(Department of Electronic Engineering,Navy University of Engineering,Wuhan,HuBei 430033,China)