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對當(dāng)前中職學(xué)校電子電工學(xué)科教學(xué)工作現(xiàn)狀進(jìn)行分析,其主要存在四個方面的主要問題:
一是教育教學(xué)理念較為滯后。受傳統(tǒng)教學(xué)理念的制約,許多教師在電子電工教學(xué)中重視了知識點的傳授,但是對學(xué)生主動參與方面研究不深,沒有能夠充分調(diào)動學(xué)生的參與積極性,教學(xué)活動中側(cè)重于被動給予,沒有為學(xué)生創(chuàng)設(shè)自主參與的良好平臺,對學(xué)生綜合素質(zhì)的提升具有影響。
二是理論未能緊密聯(lián)系實際。電子電工學(xué)科是一門實踐操作性較強的學(xué)科,學(xué)生既要在學(xué)習(xí)中掌握知識點,更要掌握操作技能。部分教師在教學(xué)中對理論聯(lián)系實際研究不夠深入,運用虛擬實踐教學(xué)的課時偏多,實踐課程中也沒有充分與理論聯(lián)系起來,導(dǎo)致學(xué)生在實踐操作能力發(fā)展方面存在缺陷。
三是教師綜合素質(zhì)有待提高。電子電工課程教學(xué)對教師的綜合素質(zhì)要求較高,不僅要求教師具有電子電工方面的深厚專業(yè)技能,還要有善于表達(dá)的能力。實際教學(xué)中,有的教師雖然具有深厚的專業(yè)功底,但是教學(xué)技巧不足,也有的教師雖然善于表達(dá)和點撥,但是專業(yè)技能薄弱,這些方面都是影響教學(xué)成效的重要方面。
二、對當(dāng)前存在問題的簡要分析
中職電子電工課程教學(xué)出現(xiàn)上述問題,既有客觀方面的因素,也有主觀方面的影響,歸納起來主要與以下三個方面因素有關(guān):
一是教學(xué)設(shè)計呈現(xiàn)簡單化趨勢。由于中職學(xué)校缺少了升學(xué)的強勁壓力,導(dǎo)致許多教師在教學(xué)中存在著研究不夠深入的狀況,教學(xué)中注重將教材知識點灌輸?shù)轿?,較少考慮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主動參與性。加之部分教師的電子電工教學(xué)設(shè)計沒有充分注重理論聯(lián)系實際,學(xué)生雖然理論知識掌握較為扎實,但是實際操作能力卻沒有同步提升,這與實用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)背道而馳。
二是師資隊伍呈現(xiàn)滯后性態(tài)勢。過去一段時期,中職呈現(xiàn)出規(guī)模化擴張的快速發(fā)展,招生規(guī)模、基礎(chǔ)設(shè)施都不斷擴大,但是師資隊伍建設(shè)方面卻沒有能夠完全達(dá)標(biāo),尤其是電子電工這樣的專業(yè)性較強的學(xué)科師資,對所學(xué)專業(yè)的要求較為定向,同時也要掌握教學(xué)的技巧與藝術(shù),后一方面的要求對于電子電工專業(yè)出身的非師范類人才而言顯得較難,往往出現(xiàn)專業(yè)素養(yǎng)過硬、教學(xué)技巧不足這樣的典型問題,影響了教學(xué)成效的提升。
三是學(xué)生學(xué)習(xí)呈現(xiàn)消極的狀態(tài)。由于教師的電子電工專業(yè)教學(xué)缺乏生動性與形象性,加之自身在學(xué)習(xí)活動中處于被動接受知識的狀態(tài),理論聯(lián)系實際不足,導(dǎo)致學(xué)生對電子電工學(xué)科的學(xué)習(xí)積極性明顯降低。部分學(xué)生還因為當(dāng)前就業(yè)形式的競爭激烈,導(dǎo)致對專業(yè)學(xué)習(xí)信心不足,遇到難點缺乏深入研究的興趣,甚至出現(xiàn)混日子的思想,消極心態(tài)對電子電工教學(xué)的有效開展形成了一定的負(fù)面因素制約。
三、創(chuàng)新理念,有效突破當(dāng)前教學(xué)困境的思路
針對當(dāng)前電子電工學(xué)科教學(xué)中出現(xiàn)的種種制約因素,中職學(xué)校與教師應(yīng)當(dāng)開展針對性的改進(jìn)活動,從以下幾個方面著手突破教學(xué)困境:
一是認(rèn)真分析形勢,增強學(xué)生學(xué)習(xí)信心。針對部分學(xué)生因前途未卜出現(xiàn)的自卑、彷徨心態(tài),電子電工教師應(yīng)當(dāng)幫助學(xué)生認(rèn)真分析形勢,一方面職業(yè)教師側(cè)重于培養(yǎng)各行業(yè)急需的實用型人才,未來的就業(yè)與普通高校實現(xiàn)了“錯峰”,技術(shù)性人才在社會上大有展示的舞臺。教師還可以運用較為典型的“50萬年薪聘請技師”這樣的案例來消除學(xué)生內(nèi)心的消極想法。另一方面還可以運用本校成功的畢業(yè)生案例作為鮮活的素材,以學(xué)生身邊的人來教育他們,提高他們的學(xué)習(xí)自信心,以積極的心態(tài)投入到電子電工專業(yè)學(xué)習(xí)之中。
二是改進(jìn)教學(xué)方法,打造高效生動課堂。教師應(yīng)當(dāng)對電子電工學(xué)科的教學(xué)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化,提高教學(xué)的生動性,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。首先,教師要給予學(xué)生參與的平臺與空間,無論是知識點的傳授還是技能的訓(xùn)練,都應(yīng)當(dāng)盡可能吸納學(xué)生參與其中,讓師生互動成為電子電工教學(xué)的有效組織形式,營造活躍的教學(xué)氛圍,讓學(xué)生充分參與其中、提高掌握效果。其次,教師要善于發(fā)揮信息媒體在教學(xué)中的促進(jìn)功能,尤其是在電子電工疑難知識點的講解中,可以通過多媒體投影、動畫模擬演示等方式,幫助學(xué)生掌握其中的難點問題,虛擬實驗的直觀演示效果甚至超過實踐操作,將其作為教學(xué)方式的補充具有積極意義。
三是尊重學(xué)生主體,促進(jìn)綜合能力發(fā)展。教師在電子電工教學(xué)中應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生的主體地位體現(xiàn)出來,可以將教學(xué)知識點濃縮為探究題的形式,組織學(xué)生進(jìn)行探究討論,依靠自己的力量尋求問題的答案。教師也可以將電子電工教學(xué)目標(biāo)設(shè)計為打包的任務(wù),交給學(xué)生或者合作小組進(jìn)行突破研究,讓學(xué)生在探究的過程中提高思維能力與解決問題的能力。教師還應(yīng)當(dāng)將技能訓(xùn)練作為重要抓手,設(shè)置電子實驗項目,指導(dǎo)學(xué)生建立研究小組開展實驗設(shè)計,讓學(xué)生在團(tuán)隊的努力下開展電子程序設(shè)計,鞏固理論所學(xué)并進(jìn)行驗證,從而促進(jìn)學(xué)生綜合能力的發(fā)展。
四是強化崗位培訓(xùn),提升師資隊伍水平。在提升電子電工專業(yè)教師履職能力方面應(yīng)當(dāng)進(jìn)行雙向培養(yǎng),一方面在教師招聘環(huán)節(jié)既要堅持專業(yè)對口的基本原則,同時也要考查其教育教學(xué)能力,將電子電工專業(yè)素養(yǎng)過硬、具有較高教學(xué)技能的人才吸納到教師隊伍之中,充實專業(yè)師資隊伍,另一方面還要強化現(xiàn)有專業(yè)教師的培訓(xùn),采取脫產(chǎn)進(jìn)修、跟班學(xué)習(xí)、在線學(xué)習(xí)等多種形式提高電子電工專業(yè)技能,更好地開展相關(guān)專業(yè)教學(xué)工作。
四、總結(jié)
差異性教學(xué)是指在教學(xué)中立足學(xué)生差異,滿足學(xué)生個別的需要,以促進(jìn)學(xué)生在原有基礎(chǔ)上得到充分發(fā)展的教學(xué),它是利用和照顧學(xué)生個體差異,建立在教育測查和診斷基礎(chǔ)上,促進(jìn)學(xué)生最大發(fā)展為教學(xué)目標(biāo),多元化彈性組織管理的教學(xué)。差異性教學(xué)在設(shè)定教學(xué)內(nèi)容,教學(xué)目標(biāo)時,要根據(jù)學(xué)生的實際情況,制定適合各層次的學(xué)生的教學(xué)內(nèi)容、目標(biāo)、方法去適應(yīng)不同學(xué)生學(xué)習(xí)的需要,使教學(xué)達(dá)到最大的預(yù)期效果,讓不同的學(xué)生都能體會到進(jìn)步的快樂,從而提高學(xué)習(xí)積極性。
二、高職、中職《電工基礎(chǔ)》差異性教學(xué)的必要性
我國高職、中職是為社會培養(yǎng)高素質(zhì)、技能型人才,但是目前在高職、中職教學(xué)中還在采用單一原則,即用單一的教學(xué)內(nèi)容指導(dǎo)同專業(yè)的所有學(xué)生,用單一的標(biāo)準(zhǔn)衡量同專業(yè)的所有學(xué)生。這就嚴(yán)重影響了學(xué)生的個性發(fā)展,制約了學(xué)生技能的培養(yǎng),使學(xué)生失去了學(xué)習(xí)的興趣、信心和希望?!峨姽せA(chǔ)》是以物理、電學(xué)為基礎(chǔ),培養(yǎng)學(xué)生電工基礎(chǔ)理論、電路分析計算能力及電工測量等基本知識,是理論與實踐一體的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。根據(jù)高職、中職職業(yè)教育培養(yǎng)多層次、多樣化的技能型人才的目標(biāo),差異性教學(xué)具有很重要的現(xiàn)實意義。
三、高職、中職《電工基礎(chǔ)》差異性教學(xué)程序
(一)分析學(xué)生,了解學(xué)生的差異
分析學(xué)生就是要從總體上分析學(xué)生情況,包括學(xué)習(xí)方式、多元智能傾向、氣質(zhì)類型、學(xué)科相關(guān)基礎(chǔ)知識情況等。教師在進(jìn)行分析學(xué)生時,也要讓學(xué)生了解自己,這樣才能達(dá)成教育共識,有利于落實差異性教學(xué)。同時也可以在實施差異教學(xué)之前,對學(xué)生掌握知識情況進(jìn)行摸底,為接下來所要進(jìn)行的差異教學(xué)設(shè)計、差異教學(xué)實施作準(zhǔn)備。在高職、中職《電工基礎(chǔ)》實施差異性教學(xué)前可通過對學(xué)生的物理電學(xué)綜合考試,對學(xué)生的物理電學(xué)知識掌握情況進(jìn)行分析,同時根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、家庭背景、性格,對學(xué)生進(jìn)行差別性對待。
(二)差異性教學(xué)設(shè)計
教師根據(jù)了解到的學(xué)生的學(xué)習(xí)個性和學(xué)習(xí)知識等方面的差異性情況,先進(jìn)行共性內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計,然后根據(jù)教學(xué)差異情況再進(jìn)行差異性教學(xué)內(nèi)容設(shè)計。在進(jìn)行差異性教學(xué)內(nèi)容設(shè)計時,把學(xué)生分成不同的學(xué)習(xí)小組,可以是同質(zhì)性的學(xué)習(xí)小組(學(xué)習(xí)風(fēng)格相似或知識掌握情況相似,一起學(xué)習(xí)可以保持相同進(jìn)度),也可以是異質(zhì)性的學(xué)習(xí)小組(學(xué)習(xí)風(fēng)格不同或知識掌握情況有好有差,一起學(xué)習(xí)可以產(chǎn)生學(xué)習(xí)互補)。高職、中職學(xué)生學(xué)習(xí)《電工基礎(chǔ)》過程中,由于存在著感知能力,認(rèn)知水平,學(xué)習(xí)方法,接受能力,心理素質(zhì)等方面的差異,所以在差異性教學(xué)設(shè)計制定學(xué)習(xí)目標(biāo)和計劃時,應(yīng)根據(jù)學(xué)生的不同情況,制定不同的教學(xué)目標(biāo)和學(xué)習(xí)計劃,以達(dá)到因材施教的目的,培養(yǎng)學(xué)生興趣,提高學(xué)生動手實踐能力。
(三)老師分層次指導(dǎo)
老師根據(jù)學(xué)生的差異性,可進(jìn)行分層次指導(dǎo)。例如對于《電工基礎(chǔ)》理論掌握比較好,而動手實踐能力比較差的學(xué)生,可重點指導(dǎo)培養(yǎng)其動手實踐能力;《電工基礎(chǔ)》理論比較薄弱,而動手實踐能力比較強的學(xué)生,應(yīng)多進(jìn)行理論方面的指導(dǎo)學(xué)習(xí)。同時對于一些學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)習(xí)慣不好的學(xué)生,也可指導(dǎo)其改進(jìn)學(xué)習(xí)方法和習(xí)慣。這樣使每一位學(xué)生都有提高。
(四)考核差異
差異性教學(xué)承認(rèn)學(xué)生之間是有差異的,在教學(xué)過程中要充分考慮到學(xué)生的差異性。所以在制定學(xué)習(xí)目標(biāo)和計劃時,要根據(jù)學(xué)生的差異來制定,既然學(xué)習(xí)目標(biāo)和計劃是有差異的,那最后的考核也是有差異的。不同的學(xué)生,考核的要求不一樣。這樣每個學(xué)生都能體驗到進(jìn)步,分享成功,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性。在實施高職、中職《電工基礎(chǔ)》差異性教學(xué)程序過程中應(yīng)注意的問題:1、差異是隱性的。要讓學(xué)生感覺到不同的小組只是任務(wù)不一樣,沒有程度差異,否則會讓長期待在低程度組的學(xué)生自信性不足。2、任務(wù)是有挑戰(zhàn)性的。不同組的學(xué)生都覺得自己在完成一項富有挑戰(zhàn)性的任務(wù),都富有學(xué)習(xí)的積極性。不只是讓進(jìn)度快的同學(xué)多做題,這樣不會打擊進(jìn)度慢的學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。3、要求是明確的。教師除了明確學(xué)習(xí)任務(wù)外,還要對分組學(xué)習(xí)時的聲音大小、活動地點和范圍、資料獲收方式、向老師求助的時間和方式、多余時間的打發(fā)等提出明確要求。4、指導(dǎo)時間是不均的:教師在分組指導(dǎo)時不要平均分配時間,只是在需要重點指導(dǎo)的小組多花時間。
四、以項目化教學(xué)方式對比,來研究高職、中職《電工基礎(chǔ)》教學(xué)差異性
(一)差異性教學(xué)首先強調(diào)學(xué)生是有差異的
人與人之間是有差異的,差異是異客觀存在的。學(xué)生作為一個完整的人,存在著感知能力,認(rèn)知水平,學(xué)習(xí)方法,接受能力,心理素質(zhì)等方面的差異,且差異是復(fù)雜的、多元的。如家庭長期的文化、價值背景的熏陶,對孩子成長的期望和學(xué)生對自己要求的差異;身體強健和體弱多病的差異,這決定了學(xué)生參與學(xué)習(xí)時,精力投入強度的差異。差異性教學(xué)承認(rèn)學(xué)生是由差異的,所以在《電工基礎(chǔ)》教學(xué)中充分考慮到學(xué)生的差異性。不管是學(xué)習(xí)目標(biāo)和計劃,還是老師的指導(dǎo)和最后的考核都要考慮到這種差異性。而項目化教學(xué)沒有強調(diào)學(xué)生的差異性,它的學(xué)習(xí)目標(biāo)和計劃及考核,沒有差異性,所有的學(xué)生都是一樣的。
(二)差異性教學(xué)目標(biāo)是有差異的
在《電工基礎(chǔ)》差異性教學(xué)中根據(jù)學(xué)生的差異教學(xué)目標(biāo)是有差異的。如在教學(xué)中為了達(dá)到不同教學(xué)目標(biāo),根據(jù)不同的學(xué)生采用電子元件實物、圖片、實驗等教學(xué)方式,這樣不同的學(xué)生可以通過不同的教學(xué)方式,掌握課堂的知識點。每個學(xué)生都能體驗到進(jìn)步,分享成功,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性。而《電工基礎(chǔ)》項目化教學(xué)目標(biāo)不是以學(xué)生的差異性來確立的,它是以崗位需求為依據(jù)來確立教學(xué)目標(biāo)的,它的教學(xué)目標(biāo)對所有學(xué)生都是一樣的。項目化教學(xué)目的是學(xué)生能適應(yīng)社會需要,學(xué)以致用,能勝任以后的工作崗位,所以要按照實際工作崗位對能力的要求來確定學(xué)生學(xué)目標(biāo)。
(三)差異性教學(xué)對學(xué)生的評價比較單一
《電工基礎(chǔ)》差異性教學(xué)對不同的學(xué)生,評價是有差異的。但對同一個學(xué)生評價方式是比較單一的,主要是終結(jié)性評介——最后的《電工基礎(chǔ)》的考試成績。而在項目教學(xué)中,學(xué)習(xí)過程成為一個人人參與的創(chuàng)造實踐活動,注重的不是最終的結(jié)果,而是完成項目的過程。學(xué)生在項目實踐過程中,理解和把握課程要求的知識和技能,體驗創(chuàng)新的艱辛與樂趣,培養(yǎng)分析問題和解決問題的思想和方法。項目化教學(xué)對學(xué)生的評價包括學(xué)生自我評估和教師評價相結(jié)合,同時注重學(xué)生在項目活動中能力發(fā)展的過程,測評內(nèi)容包括學(xué)生參與活動各環(huán)節(jié)的表現(xiàn)以及作業(yè)質(zhì)量,這樣評價比較全面,更能體現(xiàn)學(xué)生的能力和進(jìn)步。
一、教學(xué)設(shè)計
智能車作為創(chuàng)意機器人設(shè)計的參考原型,是高校進(jìn)行跨學(xué)科創(chuàng)新的典型工程案例,也是實現(xiàn)課賽結(jié)合的理想主題,在各類賽事和學(xué)科創(chuàng)新活動中獲得了較多成果。CDIO理念下的電工電子實習(xí)教學(xué)改革,將智能車成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容,依據(jù)教學(xué)需要進(jìn)行模塊化設(shè)計,完成教學(xué)適配,[7]以智能車主題貫通實習(xí)教學(xué)的各個環(huán)節(jié),增加了課外自學(xué)內(nèi)容,結(jié)合虛擬仿真開發(fā)技術(shù),使學(xué)生在實踐中循序漸進(jìn),具備安全用電、電子制作、電子設(shè)計與應(yīng)用創(chuàng)新的各項能力,實現(xiàn)了系統(tǒng)性的工程能力培養(yǎng)目標(biāo)。教學(xué)設(shè)計方案見表1,下面從安全用電、電子制作、電子設(shè)計、進(jìn)階引導(dǎo)四個方面進(jìn)行介紹。
1.安全用電學(xué)生具備安全用電常識和解決日常用電問題的能力,是電工電子實習(xí)的最低要求。安全用電是工程實踐的基礎(chǔ),須克服心理障礙,熟悉用電常識與操作規(guī)范,防患于未然,主要內(nèi)容有安全用電常識、常用工具的使用、單相電路、三相電路。需要注意強弱電、交直流的結(jié)合對照,做好與后續(xù)實習(xí)內(nèi)容的關(guān)聯(lián),融會貫通,培養(yǎng)學(xué)生的信息獲取與利用能力。單相電路側(cè)重培養(yǎng)安全用電技能和看圖接線能力,主要內(nèi)容是照明用電和室內(nèi)配電實訓(xùn),了解交流市電的使用,在此基礎(chǔ)上加入智能車直流電源課外自學(xué)內(nèi)容。電源作為電子產(chǎn)品系統(tǒng)的供配電部分,是系統(tǒng)調(diào)試和故障多發(fā)的重點區(qū)域,也是安全用電和電路檢修的關(guān)鍵環(huán)節(jié),智能車電源模塊使用了7.2V電池,對外供電采用雙電源,7.2V直接為顯示模塊、循跡模塊和驅(qū)動模塊供電,變換為5V電壓后為MCU模塊供電,初學(xué)者容易接錯電源,造成元器件燒壞或者人體燒傷,須提示安全用電。三相電路側(cè)重培養(yǎng)看圖接線能力和信息獲取與利用能力,有動力用電和PLC自動化兩個實訓(xùn)項目,主要內(nèi)容是電機的繼電控制和PLC電氣自動化,在此基礎(chǔ)上通過智能車的驅(qū)動模塊了解直流繼電器及直流電機的控制,了解H橋驅(qū)動原理,智能車的驅(qū)動模塊用于運動控制,通過兩路控制信號分別對開關(guān)管和繼電器進(jìn)行控制,以實現(xiàn)電機的速度、轉(zhuǎn)向等動作。達(dá)林頓管驅(qū)動電機進(jìn)而控制速度、晶體管驅(qū)動繼電器進(jìn)而控制行進(jìn)方向。因為該部分屬選作內(nèi)容,內(nèi)容較多,比較實用,有助于培養(yǎng)學(xué)生的信息獲取與利用能力。
2.電子制作學(xué)生具備課外科技制作的能力,是電工電子實習(xí)的最低培養(yǎng)目標(biāo)。電子制作包含儀器的使用、元器件的識讀檢測、焊接工藝、電路調(diào)試和整機裝配五個部分。其中儀器的使用和元器件的識讀要結(jié)合焊接具體電路來教學(xué),尊重學(xué)生在實訓(xùn)中的主體地位,邊講邊操作,考慮學(xué)生信息的獲取與利用能力和效率,有的放矢避免泛泛而談。焊接工藝是電子制作的基本功,主要內(nèi)容有立方體的焊接、萬用板的焊接、印刷電路板的焊接和拆焊練習(xí),其中立方體的焊接是焊接基礎(chǔ),采用“準(zhǔn)備-加熱-加錫-去錫-去烙鐵”五步訓(xùn)練法教學(xué),要求學(xué)生握持烙鐵要穩(wěn),養(yǎng)成焊前對烙鐵頭和引腳進(jìn)行預(yù)處理的習(xí)慣,避免虛焊;萬用板的焊接推薦引腳直連法或者用單支線,訓(xùn)練實例為智能車電源模塊,要求學(xué)生養(yǎng)成“先檢測,再焊接,焊前預(yù)布局”的習(xí)慣;印刷電路板的焊接訓(xùn)練實例為智能車循跡模塊,學(xué)生通過印刷電路板的焊接對PCB結(jié)構(gòu)和標(biāo)識有一個初步的了解,為后續(xù)設(shè)計PCB奠定基礎(chǔ)。通電調(diào)試前,使用萬用表對照原理圖檢測電路,發(fā)現(xiàn)元件焊反或焊錯的,須進(jìn)入拆焊環(huán)節(jié),拆焊可用熱風(fēng)機或加錫拆焊法,均勻預(yù)熱避免長時間加熱某個焊點,以免焊盤脫落;調(diào)試時沿電流方向依次檢測,查找虛焊或問題元件,掌握離線檢測電路的方法。通過智能車循跡模塊掌握運放的典型應(yīng)用和運放電路在線調(diào)試的方法,初步具備依據(jù)電路原理進(jìn)行調(diào)試分析與解決問題的能力。電子制作教學(xué)環(huán)節(jié),學(xué)生多為初學(xué)者,要求指導(dǎo)老師“多演示、多巡視、多指導(dǎo)、嚴(yán)驗收”,拆焊練習(xí)屬于選作內(nèi)容,方便學(xué)有余力的同學(xué)自我提升。
3.電子設(shè)計電子設(shè)計是是工程型人才培養(yǎng)的關(guān)鍵,是電工電子實習(xí)的重點內(nèi)容,直接關(guān)系到培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、設(shè)計開發(fā)能力和工程系統(tǒng)能力培養(yǎng)質(zhì)量,主要內(nèi)容包含電路仿真、原理圖繪制、電路板設(shè)計、電路板制作和整車調(diào)試。電路仿真是進(jìn)行電子設(shè)計與驗證的便捷途徑,學(xué)生通過Multisim電子電路設(shè)計與仿真軟件,仿真智能車車燈模塊或顯示模塊,分析電路原理,了解集成運放電路典型應(yīng)用與調(diào)試技巧,掌握電路設(shè)計的可行性仿真分析和虛擬儀器在電路驗證中的應(yīng)用,為后續(xù)電路板設(shè)計奠定基礎(chǔ)。使用AltiumDesigner繪制電路原理圖,或進(jìn)行原理圖修改,是進(jìn)行電路板設(shè)計的前提,應(yīng)注意易讀性和效率,學(xué)生在繪制智能車車燈模塊原理圖的過程中,要提前發(fā)放元器件,自然而然地了解軟件界面、元件與封裝。AltiumDesigner進(jìn)行PCB電路板設(shè)計之前,利用前面焊接的循跡模塊PCB成品,使學(xué)生對PCB電路板有個感性認(rèn)識,然后通過剛繪制的車燈模塊原理圖快速上手,初步掌握PCB設(shè)計流程和使用技巧,布置一些課外內(nèi)容,例如布局原則、布線技巧、批量修改和機電匹配、幫助學(xué)生迅速掌握軟件[8],提高自主學(xué)習(xí)能力。通過熱轉(zhuǎn)印工藝,了解印刷電路板制作流程,每個環(huán)節(jié)建議設(shè)置簡短提醒,完成車燈模塊PCB的制作,在讀懂電路原理的基礎(chǔ)上獨立完成焊接與調(diào)試。最后是整車調(diào)試環(huán)節(jié)。利用已制作并調(diào)試成功的五個模塊,配上智能車底座和單片機最小系統(tǒng)板成品,要求學(xué)生分組完成整車調(diào)試,通過檢測跑道(或地圖)的黑線來自動調(diào)整小車前進(jìn)的方向,使小車不脫離黑線跑完全程,從而實現(xiàn)小車的自動循跡,提高學(xué)生的工程系統(tǒng)能力和團(tuán)隊合作能力,通過對電子設(shè)計因果的反思總結(jié),提高學(xué)生的設(shè)計開發(fā)能力。
4.進(jìn)階引導(dǎo)進(jìn)階指導(dǎo)是實習(xí)課程的課外拓展,是課外創(chuàng)新的新起點。實習(xí)課程結(jié)束后,進(jìn)行一次完整的梳理總結(jié),便于知識結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)化,利于后續(xù)的課外創(chuàng)新實踐。圍繞智能車工程案例,總結(jié)單片機電路,梳理電子技術(shù)知識的典型應(yīng)用;科普單片機編程和控制算法,引導(dǎo)學(xué)生以智能車為原型,進(jìn)行創(chuàng)意智能車/機器人的擴展設(shè)計與創(chuàng)新,組織學(xué)生參加相關(guān)賽事,提升學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力。
二、成效
電工電子實習(xí)是校級公共實踐平臺,教研組根據(jù)現(xiàn)代工程教育理念,采用“分批次多層次多模塊”的方式,逐步推進(jìn)教學(xué)改革,滿足了各個專業(yè)的需要。通過模塊化設(shè)計的智能車,實現(xiàn)了已學(xué)電子技術(shù)與后續(xù)單片機課程的對接;以單片機電路梳理電子技術(shù)典型應(yīng)用,打通了實習(xí)教學(xué)各模塊和環(huán)節(jié),從傳統(tǒng)的技能培養(yǎng)成功過渡到系統(tǒng)性的能力培養(yǎng),提高了人才培養(yǎng)水平。制作的“電工電子實習(xí)課件(CDIO版)_跟我學(xué)做智能車”系列課件,在2014校多媒體教育課件大賽中獲獎,根據(jù)5個專業(yè)的教學(xué)測試,以及教學(xué)問卷反饋,完善了教學(xué)設(shè)計,取得了階段成果。在此基礎(chǔ)上,探索了課賽結(jié)合教學(xué)模式(圖2)。智能車項目的模塊化設(shè)計,考慮了與后續(xù)賽事的對接與關(guān)聯(lián),預(yù)留了MCU編程、創(chuàng)意設(shè)計和硬件擴展等內(nèi)容,把智能車成功打造為學(xué)生未來工程實踐的創(chuàng)新起點和參考范例,打通了實習(xí)與課外創(chuàng)新環(huán)節(jié),引導(dǎo)學(xué)生提前進(jìn)入了課外創(chuàng)新階段,通過組織學(xué)生參加智能車、機器人和飛行器等賽事,以競賽帶動學(xué)生參加課外創(chuàng)新活動,提高了學(xué)生的工程能力和就業(yè)競爭力。
三、結(jié)論
1.1實訓(xùn)設(shè)備陳舊,實訓(xùn)和理論相脫節(jié)
目前,我院的“電工電子技術(shù)”課程實訓(xùn)設(shè)備由于資金短缺,使用的仍然是十幾年前購置的設(shè)備。隨著新知識、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn),原有的實訓(xùn)設(shè)備已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上時代的步伐,理論知識和實踐操作相脫節(jié)。
1.2理論教學(xué)時間和實訓(xùn)教學(xué)時間比例、關(guān)系密切度安排不合理
受教學(xué)大綱規(guī)定所限,“電工電子技術(shù)”課程學(xué)時較少,但是課程內(nèi)容信息量涵蓋很大,這就要求教師在較短的時間內(nèi),既要完成該課程的基本理論教學(xué),又要在實訓(xùn)中更好地運用本課程的相關(guān)知識,無形中就加大了教師的工作難度和工作量。傳統(tǒng)教學(xué)模式下都是重理論、輕實踐,導(dǎo)致學(xué)生在實踐中甚至不知道如何下手,以致于不能完成練習(xí)任務(wù),沒有很好地把理論和實訓(xùn)的課時時間安排緊密結(jié)合。
1.3教考分離,不利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性
傳統(tǒng)的教學(xué)模式下,采用期末考試?yán)碚摻y(tǒng)一閉卷考試,學(xué)生就等著期末考試前一段時間任課教師給畫畫范圍,臨時抱佛腳,背一下,就能及格了,嚴(yán)重挫傷學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,對平時上課教學(xué)秩序和教學(xué)質(zhì)量的提高沒有幫助。
2“電工電子技術(shù)”課程教學(xué)改革措施
2.1整合教材,降低理論教學(xué)難度
“電工電子技術(shù)”課程無論采用哪本教材都會存在不可避免的局限性,因為教材是靜態(tài)的,理論性太強,概念、公式、原理都很抽象,學(xué)生理解起來很費勁。為降低理論教學(xué)難度,筆者首先對教材進(jìn)行整合,把教材按照所講內(nèi)容分為強電和弱電,各占一個學(xué)期時間進(jìn)行講述。其次,在保證課程重、難點清晰明了的情況下,盡量保證照顧到高職學(xué)生的特點,使課程內(nèi)容更加簡單化:盡量去弱化不實用又難學(xué)的器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)知識,重點放在電路的外特性及其應(yīng)用上;刪除一些煩瑣的理論推導(dǎo),對一些公式、定律直接給出結(jié)果,便于學(xué)生接受新的知識;保證課程內(nèi)容前后連貫的前提下,調(diào)整課程內(nèi)容安排次序,刪除后續(xù)課程重復(fù)的內(nèi)容和添加對后續(xù)課程有用而教材中又缺少的內(nèi)容。
2.2綜合運用多種教學(xué)手段,提高教學(xué)效果
第一,興趣導(dǎo)入法。筆者在教學(xué)過程中非常重視對該課程緒論部分的教學(xué),緒論課結(jié)束后通常會用2個課時的時間帶領(lǐng)學(xué)生們參觀該課程所用的所有實訓(xùn)室,讓學(xué)生身臨其境,自由提問,為以后的教學(xué)做好鋪墊。第二,情境教學(xué)法。在課程教授過程中,筆者通常會根據(jù)教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)一定的教學(xué)情境,比如讓學(xué)生結(jié)合家庭用電,計算一下電費的問題。講到放大電路的時候,結(jié)合多媒體上自帶的麥克風(fēng),講述電路的放大原理,帶動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。第三,多媒體教學(xué)法。多媒體教學(xué)擁有傳統(tǒng)的教學(xué)手段所無法比擬的優(yōu)點,能將抽象、生澀、陌生的知識直觀化、形象化,并且可以增大信息量,有效擴展課時容量。再加上配上逼真的音效,可以活躍課堂氣氛,加深鞏固教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生感受到學(xué)習(xí)的喜悅,寓學(xué)于樂。
2.3實驗教學(xué)內(nèi)容改革
根據(jù)現(xiàn)有教學(xué)大綱安排,“電工電子技術(shù)”現(xiàn)有的實驗課課時少,內(nèi)容多是一些驗證性的實驗,嚴(yán)重挫傷了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。筆者在教學(xué)過程中,注意增加一些設(shè)計性的實驗,減少一些驗證性的實驗,和實訓(xùn)室溝通,建立了相應(yīng)的規(guī)章制度后,成立了電學(xué)開放式實驗室,學(xué)生可以帶著問題隨時到實驗室,或驗證理論的正確性,或進(jìn)行一些創(chuàng)新性的實驗,這顯著提高了學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的熱情和主動性。另外,筆者還建議學(xué)生們開展課外興趣小組,比如開展一些電子小制作、電路板的焊接、小家電的維修等,以點帶面,全面提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
3結(jié)語
主要培養(yǎng)目標(biāo)是:工程基礎(chǔ)、分析、解決問題和設(shè)計的綜合能力、團(tuán)隊合作精神[3]。
二、實驗教學(xué)方法改進(jìn)
傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法基本上是老師給出學(xué)生實驗?zāi)康暮鸵螅瑢W(xué)生根據(jù)老師的演示,機械的模仿。雖然完成了實驗教學(xué)計劃,但是會造成學(xué)生對實驗不感興趣,創(chuàng)新精神得不到發(fā)展。[4]
1.將仿真軟件引入實驗教學(xué)中
將仿真軟件引入傳統(tǒng)的電路實驗教學(xué)中來,可以達(dá)到軟硬結(jié)合、虛實相輔的目的。[5]例如:在諧振電路的實驗中,我們要求學(xué)生不但要測出諧振頻率,還要繪出不同Q值下的通用幅頻特性曲線,以及UL(ω)和、UC(ω)曲線。將multisim仿真軟件引入電路實驗之后,可以輕松、準(zhǔn)確的顯示出曲線,有利于同學(xué)們對理論知識的分析和理解,還有助于提高學(xué)生的實驗興趣。
2.利用網(wǎng)絡(luò)平臺支撐實驗教學(xué)
在實驗教學(xué)網(wǎng)站上提供實驗指導(dǎo)書、實驗教學(xué)大綱、儀器設(shè)備的使用方法、常用儀表的使用說明,電子元器件手冊和老師的實驗教學(xué)課件等教學(xué)資源供學(xué)生查閱,學(xué)生可通過系統(tǒng)中師生互動平臺與老師、同學(xué)進(jìn)行交流。
3.采用多媒體教學(xué)手段,提高實驗教學(xué)的效率
在實驗教學(xué)時數(shù)有限的情況下,利用多媒體教學(xué)方式,一方面可更加有效地指導(dǎo)學(xué)生完成大綱要求必須做的實驗,提高學(xué)生的動手能力,另一方面可通過觀看實驗演示,延伸實驗教學(xué)范圍,彌補課堂教學(xué)的不足,以達(dá)到以點帶面的教學(xué)效果。[6]
三、實驗教學(xué)管理的改進(jìn)
1.加強預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的監(jiān)督
嚴(yán)格要求學(xué)生的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié),為了使學(xué)生更好地完成實驗,要求學(xué)生按實驗預(yù)習(xí)要求及內(nèi)容進(jìn)行課前預(yù)習(xí),大部分同學(xué)會做到,但是也會有一些自覺性差的同學(xué)不去預(yù)習(xí),這樣一定會影響實驗的完成進(jìn)度和質(zhì)量。為了檢驗學(xué)生是否完成預(yù)習(xí),預(yù)習(xí)完成后,我們會要求學(xué)生登錄實驗預(yù)約系統(tǒng),接受實驗項目預(yù)習(xí)測試,作為學(xué)生實驗考核的一項重要指標(biāo),從而有效的保證了實驗預(yù)習(xí)質(zhì)量。[7-8]
2.實驗過程中加強團(tuán)隊合作意識
實驗過程中采用分組合作的方式,進(jìn)行實驗。這樣可以提高同學(xué)之間的溝通能力,加強同學(xué)的合作意識。將團(tuán)隊合作精神引入到實驗教學(xué)中,使實驗教學(xué)由一個人參與變成多個人共同參與,學(xué)生為了更好地完成實驗,會在實驗過程中有明確的分工和互助,這樣有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作能力,從而整體優(yōu)化實驗教學(xué)效果。[9-10]
3.全面的實驗考核機制
實驗成績評定,不能單純依靠實驗報告中的數(shù)據(jù),要以實驗考試的形式考核學(xué)生的動手能力,由于我校電路實驗沒有單獨設(shè)課,所以學(xué)生在做實驗時積極性不高,老師會在每班實驗全部完成后進(jìn)行現(xiàn)場實驗考核。在規(guī)定時間內(nèi)要求學(xué)生獨立完成實驗元器件的選擇、實驗電路連接、實驗數(shù)據(jù)測量和計算等過程。老師根據(jù)完成情況給出實驗操作分。實驗結(jié)束后老師將學(xué)生的實驗預(yù)習(xí)成績、實驗操作成績、實驗報告成績,按照合理的分配,生成學(xué)生的實驗成績。避免單靠實驗報告給定成績的片面性,不僅可以使學(xué)生查看成績,而且可以使學(xué)生更全面地了解自已的薄弱環(huán)節(jié)。采用這種實驗考核方式之后,學(xué)生做實驗的積極性有了極大的提高,對電路實驗及儀器使用記憶深刻,動手能力大大增強。[11-12]
四、實驗內(nèi)容的設(shè)計
1.進(jìn)行實驗內(nèi)容和要求的調(diào)整
針對學(xué)生專業(yè)的不同,學(xué)習(xí)程度的不同,實驗內(nèi)容和要求上做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,例如只有電氣、自動化專業(yè)的同學(xué)做一階電路和二階電路實驗,而其它專業(yè)如機械制造專業(yè)的同學(xué)只設(shè)三個基礎(chǔ)實驗。同樣的戴維南定理實驗,要求電氣專業(yè)的同學(xué)通過多種測量方法,計算出等效電阻,而其他專業(yè)同學(xué)可以只用一種方法測量并計算。
2.以工程項目為核心設(shè)計實驗內(nèi)容
以工程項目引導(dǎo)實驗設(shè)計,例如:在日光燈電路連接及功率因數(shù)提高這個實驗中。項目設(shè)計的總體目標(biāo)是借助于該實驗平臺,構(gòu)思、設(shè)計日光燈電路,并實現(xiàn)將日光燈點亮,簡單故障排除,并且能提高功率因數(shù)。為了完成設(shè)計目標(biāo),首先需要學(xué)生深刻理解日光電路的工作原理,充分了解實驗系統(tǒng)的組成和功能,熟悉日光燈電路實驗裝置的結(jié)構(gòu)及使用方法;其次,需要將任務(wù)分解為連接、測量等子任務(wù),確定每一子任務(wù)需要完成哪些工作,并設(shè)計相應(yīng)的電路;而后在電工實驗臺上搭建電路并點亮日光燈,自已動手用智能功率表或其他儀表測量電路的各項參數(shù),自已分析計算功率因數(shù),并通過并聯(lián)電容的方法提高功率因數(shù)接近于1;最后,進(jìn)行實驗調(diào)試,若不能達(dá)到預(yù)定目標(biāo),還需要根據(jù)電路、電工學(xué)知識進(jìn)行分析,采取相應(yīng)的措施,重新修正參數(shù),直到得到滿意的實驗結(jié)果為止。在實驗中不可避免地遇到隨機干擾、估計不準(zhǔn)等實際工程問題。在整個教學(xué)過程中,以工程項目為驅(qū)動不斷拓展和層層推進(jìn)來帶動實訓(xùn)步驟,由教師引導(dǎo)學(xué)生完成整個項目。從構(gòu)思、設(shè)計、方案決策、器件選型、電路搭建、測試、數(shù)據(jù)收集整理等方面,對學(xué)生進(jìn)行了完整的知識點和技能訓(xùn)練。
3.鼓勵學(xué)生大膽創(chuàng)新
鼓勵學(xué)生大膽創(chuàng)新,讓學(xué)生自己設(shè)計實驗方案,以往的實驗教學(xué)往往是老師先講實驗的原理和實驗過程中應(yīng)注意的問題,即應(yīng)該怎樣做,不能怎樣做,這種做法雖然使學(xué)生掌握了這個實驗,但學(xué)生的大腦得不到積極的開發(fā),學(xué)習(xí)處于被動狀態(tài)。所以在實驗教學(xué)中,有時應(yīng)讓學(xué)生大膽地做出自己的猜想,自己設(shè)計實驗方案,然后教師和學(xué)生共同評選出最佳方案進(jìn)行操作,分析過程、現(xiàn)象,得出結(jié)論。如在講元件伏安特性實驗時,我們可以提出實驗要求用伏安法將元件的伏安特性曲線畫出,讓學(xué)生自已去設(shè)計電路,做出原理圖,并用multisim軟件進(jìn)行仿真,確定所用元器件的規(guī)格,選擇合適量程的儀表和電阻箱等,放手讓學(xué)生自己完成實驗的整個過程,并對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,并形成文檔資料。這樣,學(xué)生必須要動手動腦,選擇儀表的量程,電阻的大小,考慮連接電路時應(yīng)注意什么問題等。在實驗的過程中,學(xué)生有時不能一步到位,需要進(jìn)行重復(fù)操作、觀察、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析等,這些過程本身就能很好地鍛煉學(xué)生的實驗?zāi)芰?,使他們的?chuàng)新思維得到充分的發(fā)展。使學(xué)生在構(gòu)思—設(shè)計—實現(xiàn)—運行的過程中,開拓思維,增強動手操作能力。這恰恰符合能力培養(yǎng)為目標(biāo)的工程教育理念。
五、結(jié)語