秦伟刚 杜启飞 黄琦兰

摘  要：电工学是非电专业的一门重要的技术基础课程，其理论性、实践性都很强。根据天津工业大学专业设置的特点和人才培养的要求，将立德树人作为根本任务，不断改革课程体系和教学内容，以学生为中心，培养学生的实践能力和创新能力，并加以反馈和改进。在新工科和双一流背景下，构建多元人才培养体系，根据不同模块的教学内容，进行基于综合能力培养的综合性、创新性实验项目的开发与实践，满足不同专业学生对高层次电工电子技术实验和设计的兴趣和要求，鼓励和引导大学生实现科技创新，提高人才培养质量。

关键词：电工学；新工科；双一流；教学改革；非电类专业

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）25-0038-04

Abstract： Electrical Engineering is an important technical basic course for non electrical majors， which is highly theoretical and practical. According to the characteristics of Tiangong University specialty setting and the requirements of talent training， we take building morality and cultivating people as the fundamental task， and constantly reform the curriculum system and teaching content. We take students as the center， and cultivate students' practical ability and innovation ability， and give feedback and improvement. Under the background of emerging engineering education and double first-class， it is necessary to build a diversified talent training system， and carry out the development and practice of comprehensive and innovative experimental projects based on comprehensive ability training according to the teaching contents of different modules.It can meet the interests and requirements of students of different majors for high-level electrical and electronic technology experiments and design， and encourage and guide college students to realize scientific and technological innovation， and improve the quality of talent training.

Keywords： Electrical Engineering; emerging engineering education; double first-class; teaching reform; non electrical major

党的十八大以来，为深入学习贯彻习近平同志系列讲话重要精神和习近平总书记治国理政新理念新思想新战略，应对新一轮科技革命和产业变革，2017年教育部积极推进新工科建设，以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，以培养未来多元化、创新型卓越工程人才为内涵的新工科建设拉开大幕，先后形成了“复旦共识”“天大行动”“北京指南”，支撑中国制造2025等一系列国家战略[1-3]。建设世界一流大学和一流学科，对于提升我国教育发展水平、增强国际核心竞争力、奠定长远发展基础，具有十分重要的意义[4]。2017年，天津工业大学（以下简称“我校”）入选国家“双一流”学科建设高校。

一  课程现状

电工学课程是电气工程学的简称，是高等学校非电类专业开设的一门重要的技术基础课。内容涵盖电工技术和电子技术两大部分，电工技术主要包括电路基础、电动机原理及应用、电气控制等，电子技术主要包括电子元器件及其基本应用电路等。课程具有较强的理论性和工程性。学习本课程，学生可以获得电工电子技术必要的基本理论、基本知识、基本技能，了解電工电子技术发展的概况和电工电子技术的应用，为学习后续课程及从事有关的工程技术工作和科学研究打下一定的基础。

目前大多数高校的电工学课程普遍存在课程学时少与内容多的问题。在有限的学时内，将丰富的电工学知识传授给学生，不仅为授课教师提出了一个挑战，而且也为学生加快消化所学知识提出了挑战，这也是我校电工学课程改革的一个重要动力。

我校电工学课程在2005年被评为天津市精品课。每年授课学生数达1 500人，受益面广。为更好地培养未来的工程师和科研工作者，服务于国家现代化经济建设，不断进行教学改革，加强电工学基本理论学习，培养学生的实践能力和创新精神，培养学生的综合能力，提高学生的学习效率和学习效果，加强学生的自主学习能力，增强学生的民族自信心，提高研究创新能力，达到学以致用，具有重要的意义。

二  课程改革

（一）  分层次模块化

我校开设的电工学课程，涉及十幾个本科专业，学时差异大，不同专业要求学习的内容不同。针对不同专业的人才培养目标，构建课程的分类别方案，打破对所有学生采取一种模式、一种内容的培养方式，按不同专业、不同学时、不同层次的学生，在保持完整的教学体系的基础上，在不减少基础知识的前提下，对课程内容进行模块化，进行分类别层次化的教学，构建不同学时的教学方案。这里把电工学课程的基本内容进行划分，如图1所示。

课程内容包括基本内容、非共同性内容、参考内容三大类[5]。基本内容是课程教学过程中基本要求所规定的内容，也是各个工科非电类专业的共同性内容。非共同性基本内容视不同专业的需要、学时的多少进行取舍，如三相电路、直流电动机、交流电动机、同步电动机、电力电子技术、无源和有源滤波器等。参考内容一般是加深加宽内容，短时间内吃深吃透有一定的难度，如PLC控制技术、受控源电路、三相整流电路等，学生可以拓展知识，开阔视野，提升能力。从模块化角度来说，课程大致分为电路基础部分、电动机和电气控制部分、模拟部分和数字部分。根据学时安排，针对具体专业，贴近实际需求，给出适合的模块组合。结合理论课模块化教学模式，将实践也划分为不同层次。

（二）  “以学生为中心”的教学理念

2016年中国正式加入《华盛顿协议》，开启了工程教育认证迈向国际化的新征程，“以学生为中心”就是其中内涵之一[6-7]。而新工科建设路线图提出的三个任务其中之一就是“学与教”。

1  线下和线上混合式教学

在信息化和智能化时代，传统的线下教学模式伴随着线上教学的应用，两者相得益彰，打破了同时同地学习的壁垒，为课堂教学带来良好的效果。如基本放大电路，这部分内容既是重点也是难点，学生学习似是而非，往往无从下手，再加上交流电路的相量，各种知识交叠在一起，学生的理解就会出现偏差。而线上学习可以将系统的知识体系碎片化，通过信息化手段，实现知识点的分解，学生可以去思考解决，各个击破，再组建系统知识，加深知识点的理解和巩固，目前对所有的专业都已纳入线上和线下混合式教学。

2  教学手段和方法改革

课程内容按照“课前提出问题、课中解决问题、课后总结问题”的教学策略，让学习者带着问题去学习，这也是启发式的教学理念。图2为讲解叠加定理时，所采用的教学策略。通过物理学中电场的介绍，如果几个点电荷同时存在一个电场中，它们的场强就互相叠加，那么某点的场强就等于各个电荷在该点产生的场强的矢量和，以此引入叠加定理，然后让同学们思考生活中还有哪些事例符合叠加定理，进而深入讲解叠加定理，并通过实际例子来讲解其具体应用。同时利用线上教学平台，采取多种形式，拓展教学活动，可以实现主题讨论、抢答、选人、随堂练习和投票等等，最后学生通过仿真或者实验来加深对叠加定理的理解，将抽象的理论具象化。通过教师引导，学生变被动为主动，提高分析问题和解决问题的能力，增强学生的创新思维能力，提升学生的学习效果。

（三）  培养爱国主义情怀

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面[8]。将思政元素融入课堂是目前教学中的一项重要内容[9-11]，高校学生是文明的传播者，时代给予了当代青年很多的营养剂，首要的就是爱国，爱国主义是中华民族精神的核心，必须树立正确的人生观和价值观。其次，对于一个工科学生来说，就是要掌握核心技术，要树立自主创新意识，牢记初心使命。课程教授过程中引入大国重器的先进理念，如中国车、中国港、中国大飞机、FAST射电望远镜和神舟飞船等等，使学生了解国家自主创新所取得的辉煌成就，以及电工学知识所发挥的作用，更新教育方式和理念，培养学生的爱国主义情怀，树立科教报国的远大理想和信念，注重理论与实践结合，在培养新时代社会主义建设者和接班人的道路上，坚定社会主义的理想信念，成为社会需要的合格人才。

三  实验改革

加强理论学习的同时，注重实践教学，加大实践教学力度，这也是实践的重要途径[12-14]。电工学实验由验证性实验、设计性实验、综合性实验构成。进行基于综合能力培养的综合性、设计性、创新性实验项目的开发与实践，加强综合能力和工程实践能力的训练。比如在电动机继电接触器控制实验中，加入了单人单组的设计性实验环节，要求每位同学在规定的时间内，根据不同的题目，设计出实现相应功能的主电路和控制电路，这就要求学生必须深入了解电动机的控制原理和常用的控制电器的基本原理，举一反三。又比如在四人抢答器综合性实验中，如图3所示，基础实验是要求学生设计完成基本的译码显示电路，图3中分别按下S1、S2、S3和S4时，数码管显示1、2、3和4，同时要求由三极管3DG6构成的蜂鸣器电路要发声。在此基础上，实现进阶实验，将1—9九个不同数码任意组合出不同的四个数码，分别显示，并给出完整的实验电路和结果，指导教师会逐一验收。该实验中既有集成电路，也有分立元件；既有模拟器件，也有数字芯片，将实验向综合性、创新性实践教学迈进。真正做到理论与实际相结合，培养学生的独立思考、综合应用和创新思维的能力，进一步提高同学们的工程实践能力。

四  评价体系

美国课程评论专家泰勒认为，课程评价是一个确定课程与教学计划实际情况是否达到教育目标的过程[15]。学习者应是主动的参与者，而非被动的接收者。传统的终结性评价，显得过于单一，并不能反映学生对知识的深入理解和把握。建立公平合理的课程评价体系，显得尤为重要。本课程将诊断性评价、过程性评价、终结性评价相结合，建立多元化考核体系。以图3四人抢答器实验为例，实验两人一组，学生从独立查阅相关资料，到分析电路功能，最后搭建电路进行调试，包括单管放大电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路和译码显示电路等，这里要用到二极管、三极管、门电路和触发器等基本器件。实验中，学生独立搭建电路，分析原理，教师为学生提供必要的设备和工具，给予适当指导，帮助学生进行故障诊断，主要靠学生的独立思考来完成。诊断性评价主要是在实验前考察学生对基本器件和基本原理是否掌握，过程性评价主要考察学生能否独立完成自己的电路和调试，终结性评价主要考察是否实现了相应的功能及设计报告的规范性。另外，还要进行生生评价和教师评价，并将考察情况向学生反馈，再加以改进。这样学生对综合性、设计性实验掌握得更加牢固，对知识的理解提高了一个层次，使他们体会到了成功的愉悦，增强了信心，并逐步培养了兴趣，更加有利于提高动手实践能力。

五  结束语

在电工学课程改革的道路上，堅持立德树人，坚持改革创新，不断探索教学体系和教学内容改革，不断深化课程体系和课程内容建设，其目的是为了进一步提高人才培养质量，培养学生的自主探索能力，发掘学生的创新意识，提高学生的动手实践能力，增强学生的综合素质，建立公平合理的评价体系，以生为本，培养创新型、复合型、应用型创新人才，不断提高育人质量，为学校的双一流建设提供强有力的支撑。

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