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創(chuàng)新培養(yǎng)優(yōu)秀工程師的“電工學”教學研究
一、理論教學模式的改革
“電工學”課程學時比較少，概念較多，內容相對抽象，學生在聽課過程中極易疲倦而走神，因此，課堂教學中授課內容的有效組織與生動展示是吸引學生學習注意力，提高學習效率的關鍵。
對于“電工學”課程中一些抽象的知識點，僅通過傳統(tǒng)的說講教學方法或者僅僅利用簡單動態(tài)PPT方法講授，學生不易理解。因此，本研究提出情境教學模式，在授課過程中加入動態(tài)仿真演示，通過仿真軟件與可視化平臺動態(tài)展示出電路的工作原理，直觀給出其輸出結果，生動形象地幫助學生理解教學內容，提高學生學習興趣。
1.動態(tài)演示所用到的仿真工具
采用虛擬儀器LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Work bench)開發(fā)平臺來實現動態(tài)仿真。LabVIEW 是美國國家儀器公司(National Instruments，NI) 開發(fā)的基于圖形編譯語言(G語言)的實驗室虛擬儀器集成環(huán)境，它具有十分強大的功能，能夠完成仿真、數據采集、儀器控制、測量分析、數據顯示和過程監(jiān)控等任務。利用LabVIEW，可以通過G語言編寫后臺程序，通過圖形化前面板顯示過程與結果，在該平臺上開發(fā)的仿真演示程序可生成相應的應用程序(可直接點擊使用)，用以輔助教學。
2.應用舉例
以正弦三要素的認識為例，一般理論教學通過PPT文字和簡單圖文描述正弦量三要素：角頻率、幅值、初相位。為了使學生一目了然，可使用LabVIEW開發(fā)平臺，在其后臺用G語言描述實現：將虛擬函數發(fā)生器產生的正弦信號送入可視化顯示控件，在前面板界面顯示不同要素下正弦波形的特征(初相位、幅值、角頻率可以自行設置并在前面板顯示)。還可以進一步詮釋兩同頻率正弦量同相、反相、超前、滯后的相位關系。學生所看到的界面。
這樣的演示能夠更好地說明幅值、角頻率、初相位三要素的變化引起的波形變化，生動描述同頻率波形的相位關系，有利于學生對正弦量三要素的認知與理解。
3.仿真理論部分內容安排
根據上課經驗歸納抽象知識點，分別設計動態(tài)仿真演示程序。該應用程序既可用于課堂上的演示，也可作為實踐課程中學生的設計參考。
二、實踐教學模式的改革
在改革理論教學的同時增加實踐教學課時，讓學生在仿真平臺上自己動手搭電路，并對電路行為進行仿真，從書本到自己的實踐過程將開拓學生的視野，增強動手能力。也可以將其作為大作業(yè)布置給學生完成。
1.仿真工具
具體采用Multisim仿真平臺。Multisim是美國國家儀器公司推出的仿真工具，適用于模擬/數字電路板的設計工作。它包含電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。使用Mmultisim可以交互式地搭建電路原理圖，并對電路行為進行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復雜內容，無需懂得深入的SPICE技術就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設計，這也使其更適合電工學教育。通過Multisim和虛擬儀器技術，可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設計和測試這樣一個完整的綜合設計流程。
在仿真平臺上，學生可以自己搭建電路，充分調動學生學習的積極性，提升其自主學習和自主探究的能力，達到教與學、理論與實踐的和諧統(tǒng)一。
2.應用舉例
以《電工學》下冊電子技術中第十六章內容中反相比例放大電路的學習為例，仿真電路以及仿真結果的實現。學生通過繪制電路、功能仿真，加深對電路結構的記憶與認知，同時考慮各部分電路結構與作用，虛擬示波器直觀顯示了結果，可以看出輸出與輸入信號的關系：在幅值上成一定比例;輸出與輸入信號相位相反;輸出與輸入信號同頻率。通過親身實踐使得學生完成認知—設計—仿真—結論的過程，這個過程正是工程實踐中調試分析的過程。
在傳授理論知識的同時，通過這種實踐環(huán)節(jié)，逐步使學生得到基本技能的訓練，逐步培養(yǎng)學生的抽象思維能力、邏輯推理能力、自主學習的能力與興趣，注重培養(yǎng)學生綜合運用所學知識去獨立分析問題、解決問題的能力和實踐操作能力。
三、課程考核方式的改革
考試形式可采用閉卷理論考核與大作業(yè)考核相結合的形式。其中大作業(yè)為實際電路的仿真設計，大作業(yè)可與教師的科研工作、企業(yè)的生產實際相結合，使實踐面向工程實際，促進學生主動參與實踐、主動創(chuàng)造、主動探索，充分發(fā)揮其創(chuàng)新潛能，全面提升工程實踐能力。主要考核指標：仿真軟件的熟悉與使用;對電路模型的設計與實現;對仿真結果做出的深入分析。
對大作業(yè)的考核采用答辯方式進行，要求學生講述自己對仿真設計的說明，對其應用前景的綜述，以及介紹電路功能的設計與實現情況。
考核方式改革的目的在于考查學生將理論與實踐結合的綜合能力，深化學生對專業(yè)課程的理解，提升工程實踐能力。
四、總結
以卓越工程師的培養(yǎng)為目標，不斷完善并建立科學的教學體系。本文從理論和實踐兩方面探索教學模式改革。提出情景教學方法，對一些抽象知識點的講授，通過仿真軟件與可視化平臺動態(tài)展示，直觀地闡述相關知識，加深學生印象，提高學生學習興趣。并提出電路設計實踐環(huán)節(jié)，與課本理論相聯系，與工程實踐相聯系，注重理論與工程實踐的結合，以“在實踐中學，在學習中實踐”的教學模式，切實提高大學生運用所學分析問題、解決問題的工程實踐能力。
參考文獻：
[1] 林健 . 談實施“卓越工程師培養(yǎng)計劃”引發(fā)的若干思考 [J].中國高等教育,2012,(17):30-32.
[2] 教育部關于批準第一批“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”高校的通知 [Z].2010.
[3] 楊智, 陳榮軍 , 許清媛 ,等 . 電子信息類卓越工程師培養(yǎng)模式探討 [J]. 武漢大學學報 ( 理學版 ),2012,58(S2):9-12.
[4] 秦曾煌 . 電工學 [M]. 第七版 . 北京 : 高等教育出版社 ,2009.
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