主页 > 技术文章 > 浅析《电工与电子技术》教材改革与实践 2024-10-16

浅析《电工与电子技术》教材改革与实践

摘要:介绍了基于能力培养的《电工电子技术》教材编写思想,从教材结构、教材内容两方面说明了教材改革的方法,以满足课程“教、学、做一体化”的需要。最后,通过教学实践,总结了教材的特点及使用过程中存在的问题。
　　　“电工电子技术”是机电工程专业重要的专业基础课,其教学质量的好坏直接影响到学生后续课程的学习。基于职业岗位能力培养,实现课程“教、学、做一体化”是提高教学质量的有效途径,作为教学的基础和保障,需要对教材进行改革。
一、《电工电子技术》教材定位与编写思想
　　　教材定位:湖南铁路科技职业技术学院“电工与电子技术”课程主要面向三年制机电类高职学生,面对加工车间维修电工、机床操作工等职业岗位。
　　“夯实基本理论,着重技能培养”的教材编写思想主要从以下几个方面体现。
　　(1)教材集知识传授、技能训练于一体。教学过程中,教师不仅要讲授知识,还必须进行技能演示;学生不仅要动脑“学”,还必须动手“做”,“学”与“做”相互融合,相互促进。
　　(2)采用模块结构。根据维修电工、机床操作工等职业岗位的能力要求确定了直流电路、正弦交流电路、变压器、电动机等9个模块。
　　(3)通过具体教学任务进行驱动,按照“认识—了解—熟悉—应用”的认知规律组织教材内容。
　　(4)明确每个教学任务的知识目标、技能目标和应用目标,以“应用”为主线,通过“应用”引出相关知识,通过“应用”训练学生技能,通过“应用”设计相应的讨论、思考、操作、练习环节,帮助学生巩固或检验目标完成的情况。
二、教材结构：
　　教材采用模块结构,通过分析加工车间维修电工、机床操作工等职业岗位的能力要求,分析需要掌握的相关知识和技能,确定直流电路、正弦交流电路、变压器、电动机、电动机的基本控制、二极管与简单直流电源、三极管与基本放大电路、数字电路、安全用电与节约用电9个模块。每个模块由从易到难的多个教学任务组成,以变压器模块为例,其教学任务体现在四个方面。
　　任务一:了解变压器,包括变压器的应用、变压器的基本结构。
　　任务二:熟悉变压器,包括变压器的基本工作原理、变压器的运行特性。
　　任务三:应用变压器,包括电力变压器、小功率电源变压器、多绕组变压器和互感器的原理、工作特点与使用注意事项。
　　任务四:检测变压器,包括变压器使用前的检测和小型变压器的简单故障检测。
　　每个教学任务中,又包含学习目标、相关知识与技能以及讨论、思考、练习、操作等项目。
三、教材内容：
　　 1.教材内容遴选：
　　教材内容主要根据加工车间维修电工、机床操作工等职业岗位需要的基本知识和基本技能,结合实际应用需求进行遴选。
　　强调课程的实践性。改革后的教材增加了大量的技能训练内容,包括“通过测量电阻检查电路故障”、“测量电功率和电能” 、“室内电气照明电路”、“小型变压器的简单故障检测”和“单相异步电动机的维护”等项目。
　　突出课程的应用性。教材增加了实际生活中应用比较广泛的相关内容,在直流电路模块中安排了“熟悉直流电源”的教学任务,帮助学生了解铅酸电池、氢镍电池、锂电池等直流电源的特点,正确选择和使用电动自行车、数码相机和手机等设备中的电源。同时,在单相正弦交流电路中增加了“日光灯电路”、“电热毯电路”、“电饭煲电路”,在电动机模块增加了“电风扇电机”、“洗衣机电机”等与日常生活密切相关的内容,以突出课程的应用性特点。
　　关注新知识、新技术、新设备。改革后的教材在“电动机控制电路”部分增加了“变频器及变频控制电路”,在“开关”部分,增加了照明电路中已经普及的各种漏电保护开关;在“节约用电常识”部分,增加了“LED灯的高效节能照明技术”以及“高效电动机”、“远红外加热技术”等内容。
　　2.教材内容分类
　　教材内容主要分为知识讲授与技能训练两大类,有明确的知识目标、技能目标,通过相应的练习和操作题进行巩固、训练。
如模块一的“任务三:熟悉直流电路中的负载”,知识目标为:了解电路中负载的类型及特点,熟悉直导线电阻的计算,熟悉电路的三种状态与特点。知识讲授的重点是:了解电阻负载的特点,计算直导线电阻。
技能目标为:熟练使用万用表测电阻,正确应用伏安法精确测量电阻。技能训练的重点是:掌握万用表测量电阻的一般方法,通过测量电阻的方法检查电路故障。
　　此为,教材还安排了一些适合学生自主学习的内容,如在“熟悉直流电源”任务中,要求学生“查阅资料,了解锌锰电池、锌银扣式电池、铅酸蓄电池、氢镍电池、锂电池的使用注意事项”;在“熟悉直流电路中的负载”任务中,要求学生“观察导线、白炽灯、电炉、电阻温度计、标准电阻和电刷,了解它们的导电材料及相关知识”;在“计算电功率”任务中,要求学生“观察电风扇、电灯等用电设备的额定功率,说明其意义”。
　　3.教材内容阐述
　　教材内容阐述尽量做到简洁、通俗、易懂。摒弃了一些抽象的说明。同类教材中,常通过电荷的移动定义电流,通过电荷的聚集定义电压、电动势和电能,由于电荷看不见,又不方便测量,学生不容易理解,因此,改革后的教材摒弃了这些物理定义,改为通过仪器或仪表测量的办法判断电路中的电流和电压。根据机电专业学生的岗位特点,在介绍单相交流电源、三相交流电源时,直接从电源插座接线进行说明,略掉三相发电机的结构和对称电动势的产生等内容,避免以往教学过程中学生懂得计算复杂交流电路,但却分不清二孔插座与三孔插座的区别;能够熟练计算电路中的电流,却不懂得使用验电笔的问题。
删除了繁琐的理论推导,减少了重复的分析与计算。教材删除了磁路的基本概念及磁路计算,改为直接介绍变压器、电动机等设备,使教学重点更加突出;省略了本征半导体、杂质半导体等半导体基本知识的介绍,直接从PN结开始了解半导体的特点及应用,在不影响教学质量的前提下,减少了教材篇幅,也减轻了学生的负担。在介绍叠加定理、戴维南定理时,重点介绍计算思想与方法,具体计算过程放在简单直流电路和基尔堆夫定律内容中完成,避免了教材内容的重复。
四、教材实践：
　　　　自2008年开始,在化学工业出版社的支持下,我们开始尝试基于职业能力培养的《电工电子技术》教学改革,编写了满足改革需要的“教、学、做一体化”教材,已经于2009年4月正式出版。收集相关教师和学生的反馈意见得知,大家对教材的改革给予了充分肯定。
　　1.教材的优点
　　(1)教材结构合理,以任务的形式组织教学内容,形式新颖,可操作性强。
　　(2)引用了大量学生常见的或是容易理解的实际应用案例,有效地提高了学生的学习兴趣。
　　(3)每个教学任务后安排了“议一议”、“想一想”、“练一练”、“做一做”等内容,能够及时、有效地帮助学生巩固所学内容,与同类教材每章后单一的练习题相比,巩固更加全面,使用更加方便。
　　(4)理论讲授与技能训练相结合,学生在“学中做”,在“做中学”,或“边做边学”,“边学边做”,较大程度加强了学生对理论知识的理解,提高了动手操作和实际应用能力。
　　2.教材的问题
　　改革后的教材在使用时也出现了一些问题。
　　(1)提高了对教师的要求,少数教师出现了抵触情绪。改革后的教材将知识讲授与技能训练融为一体,要求教师不仅熟悉教材内容,更要熟练相关的技能操作。教材引入了变频等新技术、漏电保护开关等新设备以及大量的实际应用案例,相应地,要求教师及时更新知识,与时俱进。
　　(2)提高了对学生自主学习的要求。改革后的教材更注重实践性和应用性,对于理论,以“适量、够用”为原则,因此在系统性、完整性方面有些欠缺。对于从小习惯了“应试教育”的“保姆式教学”的学生,有些不容易适应,在教学过程中,我们通常安排一至二本辅助教材进行弥补,这就要求学生能够自主学习。此外,教材安排了一些自主学习内容,也需要学生进行配合。
(3)实验室、实训室负担加重,仪器、设备超负荷运行。改革后的教材是为了满足课程“教、学、做一体化”编写,大部分教学在实验室和实训室进行。为了保证教学质量,只能“小班”教学,相关实验室和实训室安排非常紧张,经常在下午7、8节或周末都需要开放,仪器、设备疲劳工作的现象严重。

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