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2.采取多媒体教学。
众所周知,电工电子学科当中涉及到许多概念与基本原理,且极为抽象,倘若采取传统的教学方式对学生进行讲解,他们可能无法完全理解甚至熟练掌握,进而影响到学生今后的学习。在这种状况下,可以引入多媒体教学技术,教师能够通过多媒体课件,将一些复杂、抽象的概念与原理形象化,进而帮助学生理解。例如,教师在对学生讲解“三极管的放大作用”时,其中的重、难点为“电流的分配与放大作用”,学生在学习这部分内容时,往往在理解上存在一定的难度,而倘若教师向学生展示模拟电流在三极管输入回路中,是以微小的电流量流动,在输出回路中构成的电流量却比较大,这种电流流动方向与电流量必定会留给学生极为深刻的印象,而在此基础上,教师对电流的分配与放大进行说明,学生就比较容易理解,在将“抽象”的事物具体化之后,他们就能有效地总结出与其有关的规律。
3.加强实践教学。
一是教育教学理念较为滞后。受传统教学理念的制约,许多教师在电子电工教学中重视了知识点的传授,但是对学生主动参与方面研究不深,没有能够充分调动学生的参与积极性,教学活动中侧重于被动给予,没有为学生创设自主参与的良好平台,对学生综合素质的提升具有影响。
二是理论未能紧密联系实际。电子电工学科是一门实践操作性较强的学科,学生既要在学习中掌握知识点,更要掌握操作技能。部分教师在教学中对理论联系实际研究不够深入,运用虚拟实践教学的课时偏多,实践课程中也没有充分与理论联系起来,导致学生在实践操作能力发展方面存在缺陷。
三是教师综合素质有待提高。电子电工课程教学对教师的综合素质要求较高,不仅要求教师具有电子电工方面的深厚专业技能,还要有善于表达的能力。实际教学中,有的教师虽然具有深厚的专业功底,但是教学技巧不足,也有的教师虽然善于表达和点拨,但是专业技能薄弱,这些方面都是影响教学成效的重要方面。
二、对当前存在问题的简要分析
中职电子电工课程教学出现上述问题,既有客观方面的因素,也有主观方面的影响,归纳起来主要与以下三个方面因素有关:
一是教学设计呈现简单化趋势。由于中职学校缺少了升学的强劲压力,导致许多教师在教学中存在着研究不够深入的状况,教学中注重将教材知识点灌输到位,较少考虑学生在学习中的主动参与性。加之部分教师的电子电工教学设计没有充分注重理论联系实际,学生虽然理论知识掌握较为扎实,但是实际操作能力却没有同步提升,这与实用型人才的培养目标背道而驰。
二是师资队伍呈现滞后性态势。过去一段时期,中职呈现出规模化扩张的快速发展,招生规模、基础设施都不断扩大,但是师资队伍建设方面却没有能够完全达标,尤其是电子电工这样的专业性较强的学科师资,对所学专业的要求较为定向,同时也要掌握教学的技巧与艺术,后一方面的要求对于电子电工专业出身的非师范类人才而言显得较难,往往出现专业素养过硬、教学技巧不足这样的典型问题,影响了教学成效的提升。
三是学生学习呈现消极的状态。由于教师的电子电工专业教学缺乏生动性与形象性,加之自身在学习活动中处于被动接受知识的状态,理论联系实际不足,导致学生对电子电工学科的学习积极性明显降低。部分学生还因为当前就业形式的竞争激烈,导致对专业学习信心不足,遇到难点缺乏深入研究的兴趣,甚至出现混日子的思想,消极心态对电子电工教学的有效开展形成了一定的负面因素制约。
三、创新理念,有效突破当前教学困境的思路
针对当前电子电工学科教学中出现的种种制约因素,中职学校与教师应当开展针对性的改进活动,从以下几个方面着手突破教学困境:
一是认真分析形势,增强学生学习信心。针对部分学生因前途未卜出现的自卑、彷徨心态,电子电工教师应当帮助学生认真分析形势,一方面职业教师侧重于培养各行业急需的实用型人才,未来的就业与普通高校实现了“错峰”,技术性人才在社会上大有展示的舞台。教师还可以运用较为典型的“50万年薪聘请技师”这样的案例来消除学生内心的消极想法。另一方面还可以运用本校成功的毕业生案例作为鲜活的素材,以学生身边的人来教育他们,提高他们的学习自信心,以积极的心态投入到电子电工专业学习之中。
二是改进教学方法,打造高效生动课堂。教师应当对电子电工学科的教学设计进行优化,提高教学的生动性,提高学生的学习兴趣。首先,教师要给予学生参与的平台与空间,无论是知识点的传授还是技能的训练,都应当尽可能吸纳学生参与其中,让师生互动成为电子电工教学的有效组织形式,营造活跃的教学氛围,让学生充分参与其中、提高掌握效果。其次,教师要善于发挥信息媒体在教学中的促进功能,尤其是在电子电工疑难知识点的讲解中,可以通过多媒体投影、动画模拟演示等方式,帮助学生掌握其中的难点问题,虚拟实验的直观演示效果甚至超过实践操作,将其作为教学方式的补充具有积极意义。
三是尊重学生主体,促进综合能力发展。教师在电子电工教学中应当让学生的主体地位体现出来,可以将教学知识点浓缩为探究题的形式,组织学生进行探究讨论,依靠自己的力量寻求问题的答案。教师也可以将电子电工教学目标设计为打包的任务,交给学生或者合作小组进行突破研究,让学生在探究的过程中提高思维能力与解决问题的能力。教师还应当将技能训练作为重要抓手,设置电子实验项目,指导学生建立研究小组开展实验设计,让学生在团队的努力下开展电子程序设计,巩固理论所学并进行验证,从而促进学生综合能力的发展。
四是强化岗位培训,提升师资队伍水平。在提升电子电工专业教师履职能力方面应当进行双向培养,一方面在教师招聘环节既要坚持专业对口的基本原则,同时也要考查其教育教学能力,将电子电工专业素养过硬、具有较高教学技能的人才吸纳到教师队伍之中,充实专业师资队伍,另一方面还要强化现有专业教师的培训,采取脱产进修、跟班学习、在线学习等多种形式提高电子电工专业技能,更好地开展相关专业教学工作。
二、通过实训培养学生对理论知识的学习兴趣
目前各个高职院校的学生都普遍存在一个问题:“学生的学习水平参差不齐,自主学习能力差,自我的控制能力也差”。如果把所有的课程知识都放在教室里,以课堂板书的模式来学习书本上的理论知识,对学生来说是比较枯燥的。而针对于《电工电子》课程的学习显然不能只在教室里进行,需要配合大量的实训内容来达到实践检验理论正确与否的标准。充分的利用实训教学实际上是一个很好培养学生学习兴趣的过程,如果能利适当的运用项目式的实训教学,利用一个个的设计项目把学生引入到学习中来,让每一个学生都力争完成每一个项目,增强他们的动手能力。途中遇到问题的地方也会相应增多,这就让学生求知欲望增强,从而提高他们学习的兴趣,一旦知道答案是如此简单,必然会提高他们的学习兴趣,增强他们学习知识的信心。在以后的教学中就会认真学习专业知识,为以后走入社会奠定一定的理论和实践基础。
三、实训能够有效的训练操作技能
就是引导学生运用理论知识生产实践,是生产实习教学的基本任务之一。学生在掌握本工种(专业)所需的技术理论基础知识和文化知识的基础上,应用与实践操作时,都必须在实习教师的知道下,通过有计划、有目的地练习,由易到难,由简到繁,由生到熟,由不准确到准确而逐步获得的,并能够运用知识,独立的去发现问题,分析问题和解决实践问题,也培养了学生理论练习实践的学风,因此,学生的实践实习是技能训练的核心并对培养学生独立操作能力,克服困难的意志和一丝不苟的作风,提出了更高的要求。实习教学是提高培训质量的一个极为有效的手段,也是不断提高学生操作技能的条件。
1.课程知识涵盖面较广该课程包含了对各类型电厂的全面介绍、各类电气主接线特点与应用、输配电网元件的稳态建模以及潮流与短路计算分析、电气设备的选择、负荷特性分析和保护的设置等。该门课程的内容基本涉及到了电力的各个环节,涵盖了“发电厂电气部分”、“发电厂动力设备”、“电力系统分析”、“电力系统继电保护”等课程的基础先修内容。因为是基础课,与专业课相比,对内容的教学深度需要适度的把握。
2.课程理论性强、内容较抽象该门课程中的内容如输配电网的运行分析、设备的选择和校验、保护的设置和整定都需要进行大量的计算分析,理论性较强,且一环扣一环,相互嵌套,互为作用,如果前修知识点没有理解和掌握,后续知识的学习会更加困难。电力系统的运行特点是无法凭借眼睛直观观察,无论是潮流、电压、损耗、电流等必须通过仪表测量、采集、传输到数据库方能进行分析与统计。设备选择如断路器、隔离开关、电流互感器等设备以及电气主接线的选择等都比较抽象。
3.电力行业快速发展,相应的教学内容需要不断更新电力行业快速发展,技术不断推陈出新,如保护装置、防雷装置、调速装置、接线方式等的不断发展使得课程有些内容需要不断调整。电网的发展如分布式电源的引入、特高压的引入、灵活交流输电系统的引入、电力市场的不断发展等使得电力系统的运行特点与传统电力系统有所差别,为了能让学生跟得上电力技术的发展,课程的相关内容也需不断更新。
二、工程案例教学的引入
电气工程与自动化学院毕业的学生大多从事生产一线的工作,需要具有分析问题和解决问题的能力,需要具有良好的专业素质和实践能力,能从错综复杂的现象中抓住本质,及时、准确地解决工程中遇到的问题。这些技能离不开对电力系统原理和系统性知识的掌握。但单纯地根据课件或教材讲原理,学生难免会觉得乏味、枯燥,而且看不到应用的前景,主动性和积极性都无法提高。因此,在课堂中适当引入工程案例教学,从案例中让学生明白理论同时学会把理论和实际进行结合,老师也从简单的知识传授者与灌输者变成学生的引导者和促进者。“电力工程基础”课程主要知识点引入主要的案例分析如下:
1.水电厂和火电厂的运行如果只是简单根据流程介绍水电厂从水库到尾水管的工作过程或火电厂概括地阐述风、煤、水、蒸汽、烟、尘等系统,则既抽象又显枯燥。如通过案例教学方式,引入实拍的水电或火电教学片,让学生观看一遍,然后针对课件中的相关知识结合教学片中具体过程和实物进行讲解,学生会更容易理解。
2.电气主接线电气主接线需要介绍每种接线方式的优缺点、倒闸操作、图形的绘制等。主接线方式有单母线及改进接线、双母线及改进接线、一台半断路器接线、单元接线、角型接线、桥型接线等多种接线形式。如果一一介绍各种接线,学生不但记不住还很容易混淆。根据收集到的一些电厂和变电站的典型资料,分析具有以上不同接线电厂或变电站特点;再根据变电站的实际特点引入接线方式的分析,从实际到理论,让学生主动归纳各自的优缺点,让书本知识形象和生动起来,在生动中培养学生追索知识的动力;同时,在介绍电厂和变电站接线时也可以引入一些设备的介绍,为后面的设备选择奠定基础。倒闸操作也是相对复杂的,如母线隔离开关相对线路隔离开关“先通后断”或断路器相对隔离开关“后通先断”。学生总觉得特别难以理解,而这个知识点的理解正确与否关乎学生对实际生产的安全操作,对人生的保护。因此,在这个知识点上特地根据实际操作制作了flash工程设备操作程序动画,让学生观察违规操作引起电弧和大面积停电现象,在潜移默化中让学生明白道理,无需复杂的分析。
3.输配电网的运行分析在给学生介绍本章的基本概念后,引入电力工程数字仿真软件PSASP进行电力元件的稳态建模、潮流计算、短路电流计算。为了让学生便于理解,仅选取5节点系统和无穷大系统作为演示,演示潮流计算、短路计算和暂稳分析。通过PSASP良好的人机交互界面,曲线阅览室等让学生直观而形象地理解实际的潮流计算和短路计算结果。当然,演示过程中需要插入原理性的分析,通过改变元件参数、电压水平等观察计算结果的变化,巧妙引入电网运行分析原理,避免公式的大量直接推导,让学生的兴趣和积极性得以提高,主动去探索,由“教为中心”过渡到“学为中心”。
4.继电保护和防雷保护继电保护在“电力工程基础”这门课中主要讲三段式保护。三段式保护包括动作电流的整定、动作时间的整定、灵敏度的校验等,分析起来较为复杂,而且保护之间的相互配合用语言来描述反而让学生容易混淆。只能通过软件模拟实现工程实际的典型三段式保护的整定和动作案例,分析不同地点短路时保护的动作与配合、不同线路参数和短路方式对保护灵敏度的影响。防雷保护则可以从生产实际中引入案例,如变电站、电厂等。
二电力系统工作经历对电气工程本科教学起到的积极作用
1教材选用目的更加明确教材是高校实施培养计划的重要介质
直接影响着教学质量和人才。高质量、合理化的教材是提高教学质量与水平、完成人才培养计划与目标的保证。作者在施教时参照自身的工作经验,选用更具有方向性与实践性的教材,提高毕业生与企业之间的契合度。智能电网、数字化电站是电力系统的发展趋势,其要求电网信息化、自动化程度更高。因为这一目的,可编程控制器(ProgrammableLogicController,PLC)被广泛应用到电力系统中,目前国内应用的PLC有西门子(SIEMENS)公司生产的S7系列、施耐德公司生产的Quantum等系列、三菱公司生产的FX3G系列等。随着日系PLC退出中国市场,西门子PLC被普遍应用于电力系统自动化控制。例如三峡电厂、葛洲坝电厂、溪洛渡电厂等大型水电站使用PLC对发电机组、辅助设备系统等设备进行控制。因此在向电气工程与自动化专业教授《电器与可编程控制器》这门课程时,应该选用以西门子PLC为基础讲述电厂及电网自动化控制的教材,教学内容更接近电力系统工作实践,使电气工程及自动化专业毕业生在走上工作岗位时具有更强的适应能力。
2培养学生更具有方向性现代电力企业对高校毕业生有着严格的职业要求
扎实的专业能力、较强的实践动手能力以及必要的公文写作能力是毕业生就职于电力企业所必须具有的素质。电力系统设备分为一次设备、二次设备两大类。就发电厂而言,从事电气一次设备的检修、维护及管理工作需要毕业生熟练掌握《发电厂电气主系统》、《电力系统继电保护》、《电机学》等专业课程的内容,熟悉电机、开关电器、载流导体、电抗器、补偿设备、避雷器、继电保护系统相关知识,这些是为适应发电厂工作而储备的理论知识。从事电气二次系统工作的毕业生则必须重点掌握《自动控制理论》、《电力系统继电保护》、《电子技术》、《电器与可编程控制器》的相应内容。因此拥有扎实、丰富的专业知识来服务电力企业,是电气工程及自动化专业的培养目标。实践动手能力在促使毕业生快速融入到企业生产工作中扮演着积极、重要的作用。发电厂电气设备维修工作需要毕业生有较强的电气二次配线、布线及PLC编程能力。发电厂中大量布置电气二次控制盘柜,实际的检修与维护工作需要高强度的控制回路布线与配线工作,电力系统高度自动化则需要毕业生具备基于PLC的自动化程序读写能力。公文写作能力是现代化大型企业对职工的基本要求。我国各级电力系统的运营、管理、维护已经实现了规范化、制度化、标准化。实际的工作中需要职工撰写大量的公文,例如对发电厂而言,每个月要写电厂运营报告、机组检修报告、技术改造方案等,特别是实行工作票制度后,每天都要写设备缺陷处理报告及巡检报告。这些工作要求职工具有一定的公文写作能力。对于毕业生而言,必要的公文写作能力在求职及就职中有着不可替代的优越性。
3将工作经验融入教学将宝贵的工作经历融于课堂教学
可极大地丰富教学内容,提高学生的学习兴趣。作者讲述《电路》第十一章时,结合自己的工作经历深入浅出地讲述了变压器的原理、空载和短路实验,使学生更好地理解和掌握课堂内容。在讲述《电器与可编程控制器》时,以发电厂开停机控制流程、辅助设备自动化控制流程为例,将专业课程学习与电厂实际工作紧密结合起来,以培养更适合企业要求的应用型人才。
4将企业中应用的前沿技术带进课堂随着数字化电站、智能电网的建设
大型发电机组实现并网发电,状态检测技术投入使用,开始对1000KV特高压技术进行实验研究。电力系统的发展日新月异,设备更新速度非常快。电气工程自动化专业的教学应当将当前电力系统的先进技术、发展趋势带进课堂,在丰富教学内容的同时,增加学生对前沿技术的求知兴趣。笔者从事过175MW、770MW水电机组的自动化控制系统改造及维修工作,巨型水电厂厂用电系统运行及维护工作,水电机组状态检测与故障诊断系统的组建与维护工作。其中770MW发电机组自动化控制技术、巨型水电组状态检测与故障诊断技术都是当前电力系统的前沿技术。将这些知识带进课堂,有利于学生充分认识本专业的发展动向与趋势,积极地规划自己的职业发展方向。
2电工实验教学安全问题的防范与建议
安全无小事,尤其在电工实验教学中,首先考虑是人的安全,特别是学生的安全,其次是实验仪器的安全。因此,必须采取全方位的措施,确保人和仪器的安全,杜绝安全隐患。
2.1提高学生的实验安全防范意识
学生的不当行为是造成大多数事故的直接原因,究其根源是缺少安全防范意识。安全防范意识是决定能否顺利完成实验的前提,因此加强学生的安全防范意识教育是必不可少的教学环节,并让他们牢固地树立“安全第一,预防为主”的理念[2]。笔者在实践中发现,在学生初次实验时,就强调安全用电知识和正确使用实验台的方法,并播放可操作范围内的违规操作带来的后果,引起学生对安全问题的高度重视,另外实验操作细节的安全问题就随着课程的进行再渗透给学生。这种实验教学方法不仅提高了学生的实验安全防范意识,还加深了学生正确操作的记忆,而且在实验过程中,学生也敢于实践、勇于创新,实验仪器的损坏率有明显的降低。
2.2制定严格的安全操作规程
如果说安全防范意识是软约束,那么安全操作规程就是硬约束,并且也是顺利完成实验教学任务的关键[3]。安全事故大都是由违规操作造成的,要杜绝事故的发生,就必须制定严格的安全操作规程,并百分之百地执行。安全操作规程简述为以下三部分。
(1)实验前,必须遵守先预习后实验的基本要求。预习包括:实验目的、仪器设备、原理、内容、步骤、注意事项等,其中注意事项一定要牢记。
(2)实验过程中,必须遵守“先连线、后通电,先断电、后拆线”的操作原则。连接电路时,要按照一定的次序接线,先接主回路、后接控制回路。当电路中有串联和并联时,先接串联电路、后接并联电路。在实验操作过程中,如遇电路器件过热、异味、异声、冒烟、火花等情况,要立即断电,并请教师检查。另需注意,禁止湿手接触实验电路器件、禁止选择裸头导线连接交流电路、禁止将非额定规格型号的器件接入电路。
(3)实验完毕,必须切断电源,整理实验台,有秩序的离开实验室,禁止串岗影响他人实验进度和实验环境安全。
2.3对实验教师的建议
(1)提高自身素质,特别是实验技术专业知识及基本的维修技术和应对突发事故的措施。实验教师的任务不仅仅是讲课,还要面对实验过程中诸多不确定的问题和突发状况,这都要求实验教师要有过硬的素质,才能保证安全、高质量地完成电工实验教学任务。
(2)加强巡视指导,对于学生的错误操作要有针对性的指导。笔者在实践中发现,在巡视指导学生的同时也获得了许多实验的灵感,例如有些学生的实验方法或者电路的连接,设计的十分巧妙,让人眼前一亮。所以,加强巡视指导不仅仅是纠正学生的操作错误,还是检验学生对所学内容掌握程度和了解学生操作逻辑思维的一种重要途径,再根据学生的实际情况,调整授课方法和内容,做到因材施教,充分体现学生在教学过程中的主体地位。这样既保证了高品质地完成实验课,还降低了实验的错误率、仪器的损坏率、事故的发生率。
2.4对实验室工作人员的建议
实验室工作人员不仅要加大仪器设备的维修、检查力度,还要注意实验室环境的安全,如灭火器、应急照明灯和安全通道指示灯是否正常,还有消防通道是否畅通,及时地排除各种安全隐患,为学生提供一个安全的实验环境。
2.5对实验内容的建议
实践表明,电工实验操作的安全性与实验内容的难易程度存在正比关系。当教学任务与安全相矛盾时,应首先考虑实验安全,并调整实验内容难度或增加学时。如我校在设置电工实验教学任务时,以安全为第一前提,并结合学生的实际情况,使学生普遍能够顺利完成实验内容。
2.6对电工实验教学的建议
运用现代化科技教学手段,降低实验操作的危险性。
(1)通过网络化的手段,将实验安全用电、操作规程、应急措施等内容以文字或教育短片的形式共享到校园网,丰富学生的学习资源。还可以建立师生互动网络平台,交流实验的心得体会、探讨实验学习的方法、疑点和难点。
(2)通过仿真软件虚拟电工实验,避免了动手操作的危险,也是对由于操作不可靠和设备缺陷而无法完成的实验内容的补充。这些软件都可以帮助实验教学向着更加方便、灵活、直观、安全的方向发展,并能取得良好的实验教学效果,实际应用中可以根据不同的需求或者使用习惯选择合适的仿真软件。
2.理论联系实际,提高学生学习兴趣电工电子技术涉及的一些内容较为抽象,学生理解起来比较困难,在具体讲解时可以理论联系实际,提高学生学习兴趣,更好地掌握所学知识点。例如在学习电路的结点和支路时,可以把结点和支路用日常生活中常见的马路和十字路口作比喻,一条马路就是一条支路,十字路口或丁字路口就是一个结点等等,简单明了,学生很容易理解。在讲到功率时可以联系家用电器,每个家用电器用电功率是多少,再联系到所在教室空调功率是多少,根据空调功率的大小让学生计算上两节课的耗电量,由于有实际例子,所以对于用电量的计算公式很容易记忆,再根据当前电价计算出上两节课所需支付的电费,进而鼓励学生要认真学习,节约用电,做到下课关灯关空调的好习惯。在讲到RC电路的应用时,RC电路可作为滤波器,在教学过程中可联系实际生活。先抛出一个问题:现在学生都有手机,他们手机有的用中国移动网络、有的用中国联通网络、还有的用中国电信网络,并且每个运营商又有2G网络、3G网络,但为什么打电话没有出现彼此相互干扰呢?这样可以提高学生的兴趣,先让他们思考一会,然后请学生回答一下原因,再结合实际回答情况给出答案,即滤波器起了作用。国家给每个网络运营商都分配了固定的频带范围,每个网络都有自己的基站,基站有滤波器,会自动滤除不属于自己频带范围的信号。而讲到三相电路时,可以联系具体家庭用电知识,更好地掌握星形联结和三角形联结特点及计算方法,尤其对于星形联结方式还分为有中线(也称作地线或零线)即三相四线制和没有中线即三相三线制的情况,结合我们照明电路,让学生思考照明电路能否去掉中线?再根据理论分析,可以从理论上完全得出结论:照明电路是不能去掉中线的,也就是说我们实际民用负载一定要采用三相四线制,这样才能保证负载都能正常工作;在学习用电常识时可以联系当前由于用电不当引起的火灾事故或触电事故,和同学一起学习一些基本用电常识,甚至可以延伸到一些自然灾害如地震的避难常识,这样既能提高学生的学习兴趣,又能让他们学到实际有用的知识。
3.创造良好的课堂情境有兴趣的问题,可使学生对学习产生浓厚的兴趣,并产生强烈的求知欲,从而进一步调动学生学习的积极性和自觉性。例如在讲到暂态分析时,就可以从日常生活中的一个实例开始,先让学生思考白炽灯、日光灯打开和关闭时的特点,这时学生注意力就吸引过来了,开始回答问题,课堂气氛马上活跃起来。但课堂气氛活跃的同时,要注意课堂效果,不能让学生停留在新鲜好奇上,每一个教学情境的创设都要紧紧结合教学内容。几分钟时间后,教师就可以总结出白炽灯、日光灯打开和关闭时的特点,白炽灯开关一打开就马上亮起来,一关闭就马上熄灭;而日光灯不管在打开还是关闭时都有一个过程,那为什么同样是照明负载,他们现象会有这么大的区别呢?紧接着这个问题后就可以引出本次授课的知识点:暂态过程。
4.总结所学知识点,让学生更好更快地掌握所学新内容在讲解过程中,一定要善于总结所学知识点,让学生更快更好地掌握所学新内容。例如在讲到电路分析中的电源等效变换方法时就可总结出三要素法,可以强调等效变换过程中时刻注意三个要素:内阻不变、电压源的大小等于电流源的大小乘以电阻的大小、电压源的正方向为电流源电流流出的方向。而在讲到单一参数的交流电路时,电感元件和电容元件容易混淆,怎样分别记忆他们的电压和电流相位关系呢?引导学生只需要记住关于电感和电容电压电流的伏安关系式即可。从伏安关系式就可以看出,电容电流是电压的微分,所以电流超前电压90°;电感电压是电流的微分,所以电压超前电流90°。也就是说针对这两种单一参数元件,哪个电量是另一个电量的微分,哪个电量就超前另一个电量90°。通过总结知识点,让学生知道重点和难点,在课后复习时也能抓大放小,更快地掌握所学内容。
二、组织好实验教学,为更好地掌握课堂知识做铺垫
“电工电子技术”作为一门实践性很强的课程,实验是展示其教学魅力的有效手段,它化枯燥为生动,化抽象为具体,化平淡为神奇,为理解和掌握好新知识创造条件。所以一定要把握好实验教学的效果,为更好地掌握课堂知识做下铺垫。例如在学习电路分析方法中的叠加原理时,很多学生容易混淆不作用的电源处理方法,把恒压源和恒流源处理方法记反,通过实验可以掌握不作用的恒压源的处理方法,而恒流源处理方法则相反,这样就不会在学习中混淆,更好地掌握了该方法。
三、开展考试改革,提高学生平时学习的动力
“电工电子技术”课程是以现代电工电子技术的基本知识、基本理论为主线,以应用为目的,在保证科学性的前提下,删繁就简,使理论分析重点突出、概念清楚、实用性强。通过本课程的学习,使学生掌握近代电工电子技术的基础知识,以及进行电工实验研究的基本技能,为后续课程的学习及今后从事电类各学科领域的学习和工作打下坚实的基础。但针对目前大学现状,再加上该门课程有关知识点比较抽象,使得学生学习积极性普遍不是很高。除了在课堂上提高效率之外,还要从纪律上约束学生,提高平时考核所占的分数比重。例如增加平时练习的机会,把练习成绩计入平时成绩;另外,对于课堂发言积极的学生、勇于上台练习的学生还可以进行奖励平时成绩的政策。这样,双管齐下,一定能提高学生学习兴趣,让学生把这门课程学好。
通才教育与专才教育一直是学校培养人才的两种教育模式,各有利弊。通才教育是一种通识教育,其主要特征:首先,传授的知识侧重基础性和经典性;其次,教育内容具有综合性和广泛性;再次,教育形式具有多样性和灵活性。相对于通才教育而言,专才教育是指培养比较狭窄专业人才的教育,教育内容主要涉及某一学科、专业的系统化知识,注重专门知识的传授和专门技能的训练,培养掌握一定专业知识,同时具备一定专门技能的人才,而且培养的人才短期内具有不可替代性。职业教育更倾向于培养专才。但是,专才的成功培养也需要学生具备一定的知识素养。目前职业技术院校录取学生的标准比较宽松,学生人数与日俱增,学生的综合素质水平参差不齐,多数偏低,其它学科的基础知识掌握的较少,非常不利于专业课程的教学。另一方面,由于许多专业的基础课程都是电工电子技术,但所用的教学大纲没有侧重点,基本相同,这使得因材施教很难实施。最重要的是,许多学校对这门课程的实践性缺乏重视,许多实验课程、实习教学都没有落实,多数只注重形式、忽视内容,学生参与实验和实习前后的操作水平没有实质性地提升,考试只注重理论知识,对实际操作能力要求较低,考核机制不完善。此外,在学生就业方面没有相关政策支撑,多数学生毕业后不会从事专业相关的工作。
1.2学与教的关系不融洽
学生和老师都明白学好这门课程的重要性、必要性、实用性,但是由于学与教的关系不融洽,老师和学生只是将这种重要性放在思想层面,没有实际做为。这种不融洽主要表现为:学生想学但不知道怎么学,老师想教但不知道怎么教。许多学生只是知其然不知其所以然,经常翻阅课本和笔记,但遇到实际问题还不知道怎么解决。老师只是按部就班的把课本内容讲完,不了解学生的理解程度和接受水平。双方基本处于盲学盲教状态,对彼此不了解。除此之外,某些学生对自己的学业不重视,学习自觉性较差,只为能在毕业之际拿到文凭,而某些老师只是在机械地完成自己的教学任务。
1.3教学环节没有做到位
首先是没有很好的掌握教学内容的深度和广度,如对概念公式进行过多探讨、不能根据专业挑战教学内容的侧重点。其次是教学内容多重视理论性知识,对实践技能的培养较少,缺乏新理念、新成果、新技术的引入。再次是教学方法比较单一,多是沿用“黑板+粉笔”的传统模式或简单的演示,学生积极性不高,并且不利于知识的理解和掌握。第四,对教学目标、课程定位不明确,教学不是定位在学员的具体应用能力上,而是只关注课本知识的教学。最后,教学观念落后于市场需求,不能以学生的就业为目标。
2提高电工电子技术课程教学效率的有效策略
2.1转变教学观念,明确学习目标,调整教学内容
职业教育具有学历教育和任职教育的双重属性,应以学生就业为目标,以培养学生动手操作能力和解决实际问题的能力为侧重点,培养能满足岗位需求的技能型人才。每位授课教师都应该清楚知道这是教学的最终成果,是学生接受教育的最终目的。校方在安排教学课程体系的设计上要将培养学生解决问题的能力做为重点,让学生掌握电工电子技术技能;改变以往单一的考核方式,提升学生的综合素质;从多维度考察教师的教学效率,合理安排各方面的权重,提高再教育机会,提升教师专业素养;整合教育资源,根据专业的不同选择电工电子技术课程的特色教材,有侧重地选择,优化调整教学内容,及时加入新理论、新技术、新工艺、新装备、新材料等前沿内容,突出职业能力的培养。在实际教学中,必须兼顾电工电子技术的课程体系和岗位任职需求的实践逻辑,充分落实教学的针对性、实践性、前瞻性要求。以学生已有的科学知识、实践经验、现实需求为基础,以满足社会岗位需求为基本目标,以岗位发展和晋升为延伸目标选择教学内容。因此,职业教育机构及相关的教育工作者应该将电工电子技术课程的作用定位为“服务”:为学生学习其它专业课程服务、为学生毕业后从事专业技术岗位服务,是整个专业的理论基础和技术基石,必须牢固建立。鉴于此,电工电子技术课程的教学必须因材施教,强调理论联系实际,激发学生的学习兴趣,加强实践性教学环节,让学生多操作、多动手,提高学员解决实际问题的能力。
2.2灵活选择教学方法
科学合理的教学方法是达到最有效教学效果的保证。为了激发学生的学习兴趣,发挥学生的主观能动性,让学生自觉学习,教师要学会选择最适合自己以及学生的教学方法,顺利实现教学目标。课堂的主体不再是老师,传统的知识传授型或者被动倾听型的教学方法已经不适应当今的教学环境,而应该把学生做为教学课堂的主体,教学方法应该转变为思维激励型或主动探索型,由被动接受改为主动发现。根据不同的教学内容和教学目的选择不同的授课方式,如:演示法的成功运用,既能够节省时间,也能使学生容易理解知识点;启发式教学能够使学生产生强烈的求知欲,达到理论实践一体化。因此,要在教学中努力了解学生需求,搞清楚学生的困惑点、知识盲点,这样才能对症下药。在课堂上可以创设教学情境,让学生分组讨论,加强师生互动,教师引导,学生为主体,提高学生对问题的分析能力和表达能力,使学生更好更快地掌握学习内容。采用主题课堂模式,让学生自己讲解课程内容,教师做补充,提高学生自主学习能力,充分了解自己在学习中的短板并改进。
戴维南定理是电路分析基础中的重要内容,然而部分高职学生却总不能理解和掌握,不知道怎么对有源二端网络进行戴维南等效变换。运用Multisim软件可以直观形象的对戴维南定理进行仿真验证。最后再进行理论验证,以确保实验数据的准确性。从以上仿真实验可见,Multisim软件设计电路直观、形象,其中的虚拟万用表和测量探针为电路分析提供了极大的方便。
1.2单级晶体管放大电路仿真
晶体管(三极管)可以工作在饱和、截止、放大3种工作状态,了解、掌握晶体管的这3种工作方式是模拟电路的基本学习内容。对于学生来说模拟电路理论较为抽象,所以学习效果往往不理想。下面以分压式偏置放大电路为基础分析单级晶体管放大电路工作情况,用Multisim进行仿真调试,形象的图像界面将抽象理论通过视觉化展现在学习者的面前。R1、R2是基极分压电阻,R1是可调电阻,R3是集电极电阻,R4是发射极反馈电阻,“XFG1”是信号发生器,“XFG1”是双通道示波器,编号为2、3、4的结点处分别接了测量探针。通过调节可变电阻R1能获得晶体管的3种工作状态,①当U2>U4,U3>U2时,工作在放大状态;②当U2>U4,U2>U3时,工作在饱和状态;③当U2<U4,U2<U3时,工作在截止状态。晶体管各端节点直流静态电位从测量探针可以直接观察得到.将万用表设置成电流测试方式,对除去电源后的网络端口进行电阻值测量。
1.3同步二进制加法计数器仿真
Multisim为数字电路提供了强大的仿真功能,其中有包含集成逻辑门、编码器、译码器、寄存器、计数器等元件库,也有测试、分析这些逻辑电路功能的辅助虚拟仪器,如逻辑转换器、逻辑分析仪、字信号发生器等。以同步二进制加法计数器为例来说明其在数字电路中的应用,用3个JK触发器构成了三位同步二进制加法计数器,时钟信号源提供同步触发信号,低位触发器JK端接高电平,次低位触发器JK端接低位触发器的输出Q0端,Q0和Q1相与后接入高位触发器的JK端,与门芯片为74LS08,数码管译码显示出十进制计数值,当然也可以用逻辑分析仪验证输出的时序波形图正确与否。
一、引言
电气工程训练是我院面向工科非电专业及大文科专业开设的一门公共实践课程,学习的主要内容就是安全用电常识和基本的电工电子技术知识及实践操作技能。
二、实践教学的现状和改进措施
(1)实践课程简介
根据专业的不同,电气工程训练有两个教学模式。对于工科非电专业,开设电气工程训练A,共40学时;围绕三相笼型异步电动机的控制,训练工科学生一些简单的电气控制方法、控制手段,使之理解电气控制方面的基本知识和操作技能,了解电气控制在工程中的应用。对于大文科专业,开设电气工程训练B,共40学时;通过室内照明电路的设计、安装、调试与检修实践,让学生懂得安全用电,学习常用电工工具和仪表的使用,掌握最基本的电工技能。
(2)实践教学存在的不足之处
从近三年的教学实践过程看,存在的不足之处有两点:
第一,教学内容不够充实,学生做起来前紧后松。为期一周的电工训练,前三天的实践内容是理论教学和基础实践;后两天的内容是创新设计,占用时间偏长。
第二,教学实践内容和现代生产实践结合度不够,电工电子技术含量偏低。电气工程训练A的实践内容是交流电动机的交流接触器控制线路;电气工程训练B的实践内容是照明电路的安装实践,在电路中用的是电感式镇流器。在科技发展日新月异的今天,这些电路已不是最常用的电路了。
(3)实践教学改进措施
针对在电气工程训练中存在的现状,对原有的实践教学内容进行提炼和整合,在电气工程训练中增加电子产品制作的内容。对于非电专业的学生,可以选择制作一些和已有的实践项目相关且简单实用的电气产品。参加电气工程训练A的学生,可以选作PLC控制器;参加电气工程训练B的同学,可以选作电子镇流器。学生在电工实践过程中,通过对电气产品的研制、组装和调试的亲身体验,了解电工电子技术的应用,探知最前沿的科学技术,推进实践教学和现代生产实践的紧密结合。
三、实践教学改进后的实施方案
(1)实践教学内容
电气工程训练实践经过改进后的教学内容可概括为四个教学环节、六大教学模块。四个教学环节包括理论教学、基础实践、创新设计和产品制作;六大教学模块包括元器件认识、工具仪表使用、电路原理和电路设计、线路板制作、组装和配线、调试和检修。
在教学实践过程中,六大教学模块的实施是渗透在四个教学环节中完成的。可以看出,和电气工程训练B相比,电气工程训练A的电工电子技术信息含量大、实践操作难度高。
(2)教学实施方案
教学内容的难易程度以及时间安排不是一成不变的,在教学过程中需要把握三点:
第一,理论与实践相结合。理论教师在理论教学环节主要讲解安全用电常识、元器件认识与检测、电气原理图识图、实践操作技能四方面知识。脱离实践操作的理论知识不用讲,和实践操作联系不大的理论知识要少讲。通过理论教学,学生可以运用掌握的理论知识指导自己的电气工程实践,这才是理论教学的真正目的。
第二,因材施教。专业不同,采用的教学方法和教学手段就不同,讲授的教学内容也不同;专业相同基础不同,教学内容的侧重点就不同,对三表学生要突出应用能力和实践技能的培养,对素质高、学习能力强的学生要进行精英培养。
第三,课内教学与课外活动相结合。对于参加电气工程训练兴趣高、产品制作有独到见解的学生,教师要积极引导,把课内教学内容和学生课外科研活动、素质教育活动有机结合起来,并给予必要的指导。
(3)激发学生兴趣的方法
为了更好地完成教学任务,实现预期的教学目标,要充分调动学生参与实践的主观能动性,激发学生的兴趣和培养创新意识。
第一,确定灵活、直观的教学方法。在理论和实践教学过程中,结合板书、多媒体课件及实物展示等教学手段,采用演示教学和渐进式启发教学相结合的教学方式,在激发学生兴趣、培养自学和独立思考能力等方面下功夫,使教学效果不断提升。对于基础实践项目,主要以演示教学为主,通过演示教学,学生把容易理解和接受的感性知识上升为可以指导自己实践操作的理性知识。对于创新实践项目,主要以渐进式启发教学为主。通过启发教学,开阔学生的思路,培养同学们独立完成实践项目的能力。
第二,采用不同的考核标准。在教学过程中,要根据不同专业、不同基础的学生,调整实践项目在量和质上的要求,制定相应的考核标准,让每个学生都能体验到完成实践项目的成就感,激发学生的学习兴趣。学生有了兴趣,教学目的就容易达到了。
第三,实行多方位的奖励制度。在基础实践环节,可以把一个班级分成几组,组和组之间比赛,哪个组完成的又快又好,哪个组就有额外加分,并把名次写在黑板上。这样就能激发学生之间团结合作、协同作战的意识和动力。在产品制作实践环节,可以把课内教学和课外的素质教育活动相结合,给成绩优异者颁发获奖证书和奖金,鼓励学生参加科研活动。
四、结语
在电气工程训练的教学实践中,我们本着与时俱进、勇于创新的精神,不断提炼和整合实践教学内容,着重培养学生的团队精神、工程实践能力和创新意识。学生在实践过程中,通过对电工电子线路和电气产品的设计、组装和调试的亲身体验,了解电工电子技术的应用;探知最前沿的科学技术,增强求知欲望,培养自我发展的能力。
参考文献
目前,我院的“电工电子技术”课程实训设备由于资金短缺,使用的仍然是十几年前购置的设备。随着新知识、新技术的不断涌现,原有的实训设备已经远远跟不上时代的步伐,理论知识和实践操作相脱节。
1.2理论教学时间和实训教学时间比例、关系密切度安排不合理
受教学大纲规定所限,“电工电子技术”课程学时较少,但是课程内容信息量涵盖很大,这就要求教师在较短的时间内,既要完成该课程的基本理论教学,又要在实训中更好地运用本课程的相关知识,无形中就加大了教师的工作难度和工作量。传统教学模式下都是重理论、轻实践,导致学生在实践中甚至不知道如何下手,以致于不能完成练习任务,没有很好地把理论和实训的课时时间安排紧密结合。
1.3教考分离,不利于提高学生的学习积极性
传统的教学模式下,采用期末考试理论统一闭卷考试,学生就等着期末考试前一段时间任课教师给画画范围,临时抱佛脚,背一下,就能及格了,严重挫伤学生学习的积极性,对平时上课教学秩序和教学质量的提高没有帮助。
2“电工电子技术”课程教学改革措施
2.1整合教材,降低理论教学难度
“电工电子技术”课程无论采用哪本教材都会存在不可避免的局限性,因为教材是静态的,理论性太强,概念、公式、原理都很抽象,学生理解起来很费劲。为降低理论教学难度,笔者首先对教材进行整合,把教材按照所讲内容分为强电和弱电,各占一个学期时间进行讲述。其次,在保证课程重、难点清晰明了的情况下,尽量保证照顾到高职学生的特点,使课程内容更加简单化:尽量去弱化不实用又难学的器件内部结构知识,重点放在电路的外特性及其应用上;删除一些烦琐的理论推导,对一些公式、定律直接给出结果,便于学生接受新的知识;保证课程内容前后连贯的前提下,调整课程内容安排次序,删除后续课程重复的内容和添加对后续课程有用而教材中又缺少的内容。
2.2综合运用多种教学手段,提高教学效果
第一,兴趣导入法。笔者在教学过程中非常重视对该课程绪论部分的教学,绪论课结束后通常会用2个课时的时间带领学生们参观该课程所用的所有实训室,让学生身临其境,自由提问,为以后的教学做好铺垫。第二,情境教学法。在课程教授过程中,笔者通常会根据教学内容创设一定的教学情境,比如让学生结合家庭用电,计算一下电费的问题。讲到放大电路的时候,结合多媒体上自带的麦克风,讲述电路的放大原理,带动学生的学习热情。第三,多媒体教学法。多媒体教学拥有传统的教学手段所无法比拟的优点,能将抽象、生涩、陌生的知识直观化、形象化,并且可以增大信息量,有效扩展课时容量。再加上配上逼真的音效,可以活跃课堂气氛,加深巩固教学内容,使学生感受到学习的喜悦,寓学于乐。
2.3实验教学内容改革
根据现有教学大纲安排,“电工电子技术”现有的实验课课时少,内容多是一些验证性的实验,严重挫伤了学生的学习积极性。笔者在教学过程中,注意增加一些设计性的实验,减少一些验证性的实验,和实训室沟通,建立了相应的规章制度后,成立了电学开放式实验室,学生可以带着问题随时到实验室,或验证理论的正确性,或进行一些创新性的实验,这显著提高了学生学习该课程的热情和主动性。另外,笔者还建议学生们开展课外兴趣小组,比如开展一些电子小制作、电路板的焊接、小家电的维修等,以点带面,全面提升学生的学习兴趣。