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摘要本文分析了目前电力电子技术课程的教学现状及普遍存在的问题。以提高学生主动探索兴趣和加强实践动手环节为目的,文章从课堂组织形式、实验改革以及成绩考核三个方面,提出了将传统教学法与讨论式教学法相结合、实验电路设计与实验台相结合以及大幅度增加平时成绩占总成绩比例的改革新思路。
中图分类号:G420文献标识码:A
近几年里,随着我国社会经济的快速发展,电力电子技术在应用上呈现出快速发展趋势。面对全球性的能源危机和环境问题,电力电子技术更是利用其独有的特点,发挥出不可替代的作用。目前电力电子技术已经成为国民经济建设中的关键基础性技术之一,其应用领域几乎涉及到国民经济的各个工业部门。作为高等院校电气工程及其自动化、自动化和机电一体化等专业的主干专业课程,其内容学科涉及面广、实践性强。①然而目前的教学体系下,大多数学生学完该课程后,仅仅局限于课本、作业和考试,缺乏工程实践能力。因此如何提高教学效果,使学生较好地掌握课程内容,培养学生的工程实践能力和创新能力,提高学生的学习兴趣,是当前急需解决的问题。本文首先从分析当前教学现状出发,针对教学中普遍存在的问题,从教学组织形式、实践环节以及考核方法等几个方面提出了将传统教学法与讨论式教学法相结合、实验电路设计与实验台相结合以及大幅度增加平时成绩在总成绩中所占比例的新思路。
1 教学课堂现状分析
在目前的教学课堂中,多数是采取以教师为主体的讲授式教育模式。讲授式教育模式是教育历史上最悠久的方法之一,是教师向学生传授知识的重要手段。在讲演式教学中,教师借助口头言语和板书呈现教材,阐明知识的联系和逻辑关系,促进知识的理解。讲授式教学法的主要优点是教师能够按照事先备好的内容,有条理的阐述完整的知识体系,直接鼓励学生的学习热情,且能经济地同时向许多人传授知识。对于大学教育来说,讲授法比其他教学方法更容易掌握,信息量大而且快,安全可靠。
尽管讲授法有其不可替代的优点,但是在大多数教学研究型高等院校的实施过程中,普遍存在以下两方面的问题:
首先,由于这种教学方式从形式上,学生主要任务是听懂老师讲授的内容,大多数学生处于被动接受状态,注意力经常分散,很难在45分钟内都全神贯注。每次課的最后5-10分钟,很多同学会感到疲倦而期待着下课。因此每堂课的最大有效时间约在35分钟至40分钟。
其次,在学生听课过程中常会碰到问题,或者说听不懂的地方,这种情况下只有极少数学生会把问题记录下来,下课问老师。大部分同学都会放弃,不记录。虽然在上课过程中,老师也会向学生提问,或者问学生有什么问题,但是由于国内学生大部分都很内向,不愿意开口。碰到难点,也许老师重复多次仍然没有讲到学生真正弄不懂的地方,针对性不强。造成这种情况的原因主要在于师生双方交流不够。这样日积月累,越到后面学生学习越困难,最终会导致部分学生放弃听课。
针对上述存在的问题,下面从改进教学方法的角度来探讨如果提高学生的学习积极性。
2 讨论式教学法在课堂中的应用
讨论式教学法是通过教师组织和引导,为实现一定的教学目标,启发学生就特定问题发表自己的见解,并通过学生之间,师生之间的相互交流讨论,以培养学生的独立思考能力和创新精神并寻求获得真知和全面提高学生素质的教学模式。②
讨论式教学法在我国可以追溯到孔子的启发式教育方式。而萌芽于唐代,兴盛于宋代的书院,既中国古代高等学府,可谓中国古代讨论式教学的鼎盛时期,书院基本采取讨论式、论辩式教学,气氛活跃,学生可以畅所欲言,极大的释放了学生的创造才能。在国外,1919年英国教授俄斯凯恩也明确提出了讨论式教学模式的概念,这是目前西方国家大学教学早已习惯的教学模式之一。但是此类教学模式在我国现代大学教育中很少被采用。
由前所述,讨论式教学法正好是对讲授法教学的诸多不足的一种弥补。在讨论教学中,采用学生分小组讨论的方式交流,学生自由发言、提问;教师参与小组讨论。教师在课堂上主要起到引导、组织以及答疑解惑等作用。由于课程不可能完全采用讨论式的方法,因此这里所说讨论式教学法是对讲授法教学的一种补充。③
2.1 课前准备
电力电子技术课程主要内容有电力电子器件、整流电路、直流变换电路、逆变电路和交流变换电路。④根据章节的内容,每个章节安排1-2次讨论课,一共大约10次讨论课。每讲完一个主题进行一次讨论。
由于是讨论课,因此与讲授式教学方法不同之处首先在于课前准备工作,包括学生和老师两方面的准备,教师应该根据每次课的主题精心准备题目,每次课的前3天将下次课的内容和参考书目公布在课程网站上,内容包括下次课的主题,讨论的核心问题和考核方法。同学们应根据老师布置的内容,充分查阅资料,做好准备。例如上第一次课绪论之前,可以布置以下几个问题,什么是电力电子学,它的起源是什么?电力电子学和电子学的区别是什么?线性电源和开关电源的区别在哪里?电力电子学的应用主要在哪些领域?电力电子学和其他课程之间的联系是什么?电力电子学研究的内容包括哪些方面?等等。首先通过课前预习这一系列的问题,使同学们对该次讨论课的主题首先有一个初步的认识。
2.2 课堂组织
上课时,老师先拿出课堂大约15分钟的时间,给同学们互相讨论交流课前布置的讨论问题,然后了解各小组对问题的掌握程度。老师随机抽取不同的小组同学给大家讲解他所了解的情况,如果回答不好,再换其他同学补充,每讲完一个问题,其他同学可以补充。当一个论题讨论结束后,老师根据同学们的回答的实际情况,对该问题进行进一步深入分析讲解和拓展。后面的每个问题均按照这样的方法进行。
讨论教学法可以安排在该内容讲授之前,作为提前预习,这样学生可以先行了解所学内容,老师可根据学生已经掌握的情况,有的放矢的讲解,这样的教学针对性强,效率高。也可以安排在内容讲授之后,由于同学们已经对相关知识有一定掌握,因此这类讨论课可以作为学习之后进一步的讨论,也可以将前段时间学习的内容进行全面的复习,把存在的问题提出来,同学们互相交流。
对于讨论课的组织形式,在开始试点教学时,由于经验不足,宜采用小班教学,人数不超过30人。可以分为5个组,每组5-6人。小组成员可以在班长和学习委员协助下进行自由组合,尽量安排每个小组有2-3个态度认真,学习成绩较好的同学。每个组要有组长和副组长。组长和副组长负责主持该小组的讨论活动,以及小组成员问题的归纳总结,鼓励小组的同学之间互相帮助,以达到共同提高到目的。
采用讨论式教学,大大提高了同学们的学习主动性,课堂气氛宽松,师生互动效果良好,而且对其他采用讲授法教学的课堂也会产生良好的促进作用。
3 实践环节教学现状分析及改进措施
电力电子技术作为工程实践性非常强的一门课程,实验必不可少,多数院校安排大约10学时左右的实验。目前多采用大型实验台的方法做实验,实验内容基本是验证性的实验。多数实验设备仅仅引出几根测试线,可调节的地方非常少,例如,三相桥式整流实验,大部分的实验装置,仅仅为连接主电路和负载线路。对于晶闸管驱动部分,脉冲如何产生的均没有涉及。因此学生做完实验,只能是把书上的电路波形搬到示波器上。对于电路的理解是非常浅显的。而且事实上现在能够做到预习实验的学生非常少,学生到实验室之后,仅仅需要接上几根线就能完成波形测试。特别是逆变电路部分的实验台,需要接线的就更加少。学生对于控制芯片的使用,可以在完全不了解到情况下完成实验。
针对上述情况,我们按照实验台的实验内容设计实验电路设计任务,每次实验之前两周,就将实验任务布置下去,但是要求学生以讨论小组为单位,完成该实验电路板的设计工作。对于电力电子技术来说,多半情况下是10个学时的实验,可以安排电路电子器件及驱动电路测试、单相桥式整流、逆变电路、直流变换器,一共4个实验。基本上是每章一个实验,每个讨论小组最少完成一件电路实物制作。在做实验之前专门上一次针对实验课的讨论课。对设计内容和电路制作出现的问题,充分讨论,然后老师给出电路讲解。采用上述方法后,很多同学们对该课程产生了浓厚的兴趣,效果显著。
4 改进考核方法
目前多数课程的考核均由期末考试成绩、平时成绩、实验成绩来决定最终的综合成绩,其比例一般为70%、20%和10%,可以看出,期末成绩占主要部分,而平时成绩主要由作业和考勤来决定。在这种考核方式下,只要最终考试考好,平时作业都交了,考勤每次都能到,成绩一定好。由于是期末考试,因此很多同学平时并不十分重视学习,听不懂也就算了。仅仅等到临考前一段时间,根据老师复习范围,突击复习。这样的后果就是,即使考分高,也只能说明对复习那部分掌握情况不错,基本局限于教材,考生的成绩并不能反映学生的真实水平。而且这样学习到的知识面是很窄,并无法全面真实反映学生的综合能力。而考试的另外一个作用是督促学生学习,如果采用上述方法,对于大多数学生,仅仅能督促他们在考前好好学习,也无法督促他们平时好好学习。
我们希望学生一直保持良好的学习状态,因此应该加强平时成绩的考核,加大平时成绩的比例。这里我们将考试成绩分为4部分,平时讨论课的小组成绩,实验设计成绩,作业成绩,考试成绩。其比例可以划分为3:3:1:3。其中讨论课的考核办法,可以根据学生的参与度以及对所讨论问题的理解程度给予评分,例如规定有ABCD四个等级,A表示回答并且完全理解,B表示能够找到正确的答案,但理解不够充分,C表示回答基本正确,D表示没有课前准备。对于实验成绩,可以首先将完成设计和制作任务的同学归为A,仅仅完成设计任务而没有制作成功的归到B,仅仅只能在实验台完成实验的同学归为C,如果实验台上的实验都无法完成则表示完全没有学习的,归为D类。其他两种成绩可以参照以往的评定方法。这样对成绩考核方法,大幅度提高了平时成绩和实验成绩所占的比例,将大大促进同学们的平时学习和动手能力锻炼。
5 结束语
根据上述分析,我们将传统的讲授式教学方法改进为讲授式与讨论式相結合,将实验台实验改为实验电路设计,最后在考核方式中加入了讨论式课堂的成绩,大幅度提高了实验成绩在综合成绩中的比例。总的目的在于提高学生平时的学习主动性,提高学习兴趣。然后实际中,这样的改革是无法靠教师单独完成的,由于引入了讨论式教学,那么原来的学时数必定不够,因此需要增加一定的学时,否则难以完成教学计划。第二,由于实验采用了电子设计项目,同学们做实验经常需要用实验室,而且会用到电子器件,因此这也需要学校和院系的支持。当然老师在教改初期会投入更多的精力,学校也应给予支持和鼓励,最终从点到面,全面推广,进而形成一个良好的学习氛围。
基金项目:“湖北省高等学校品牌专业(电气工程及其自动化)”经费资助(鄂教高〔2010〕10号)
注释
①陈新,王慧贞.浅析“电力电子技术"专业课程教学[J].电气电子教学学报,2010(2).
②吴援明,肖华.“分组讨论式教学法”的实践与思考[J].高教论坛,2008.6(3).
③谢少安.关于大学互动教学设计的探索与思考[J].教育探索,2010(1).
④王兆安,黄俊.电力电子技术(第四版)[M].北京:机械工业出版社,2000.
中图分类号:G420文献标识码:A
近几年里,随着我国社会经济的快速发展,电力电子技术在应用上呈现出快速发展趋势。面对全球性的能源危机和环境问题,电力电子技术更是利用其独有的特点,发挥出不可替代的作用。目前电力电子技术已经成为国民经济建设中的关键基础性技术之一,其应用领域几乎涉及到国民经济的各个工业部门。作为高等院校电气工程及其自动化、自动化和机电一体化等专业的主干专业课程,其内容学科涉及面广、实践性强。①然而目前的教学体系下,大多数学生学完该课程后,仅仅局限于课本、作业和考试,缺乏工程实践能力。因此如何提高教学效果,使学生较好地掌握课程内容,培养学生的工程实践能力和创新能力,提高学生的学习兴趣,是当前急需解决的问题。本文首先从分析当前教学现状出发,针对教学中普遍存在的问题,从教学组织形式、实践环节以及考核方法等几个方面提出了将传统教学法与讨论式教学法相结合、实验电路设计与实验台相结合以及大幅度增加平时成绩在总成绩中所占比例的新思路。
1 教学课堂现状分析
在目前的教学课堂中,多数是采取以教师为主体的讲授式教育模式。讲授式教育模式是教育历史上最悠久的方法之一,是教师向学生传授知识的重要手段。在讲演式教学中,教师借助口头言语和板书呈现教材,阐明知识的联系和逻辑关系,促进知识的理解。讲授式教学法的主要优点是教师能够按照事先备好的内容,有条理的阐述完整的知识体系,直接鼓励学生的学习热情,且能经济地同时向许多人传授知识。对于大学教育来说,讲授法比其他教学方法更容易掌握,信息量大而且快,安全可靠。
尽管讲授法有其不可替代的优点,但是在大多数教学研究型高等院校的实施过程中,普遍存在以下两方面的问题:
首先,由于这种教学方式从形式上,学生主要任务是听懂老师讲授的内容,大多数学生处于被动接受状态,注意力经常分散,很难在45分钟内都全神贯注。每次課的最后5-10分钟,很多同学会感到疲倦而期待着下课。因此每堂课的最大有效时间约在35分钟至40分钟。
其次,在学生听课过程中常会碰到问题,或者说听不懂的地方,这种情况下只有极少数学生会把问题记录下来,下课问老师。大部分同学都会放弃,不记录。虽然在上课过程中,老师也会向学生提问,或者问学生有什么问题,但是由于国内学生大部分都很内向,不愿意开口。碰到难点,也许老师重复多次仍然没有讲到学生真正弄不懂的地方,针对性不强。造成这种情况的原因主要在于师生双方交流不够。这样日积月累,越到后面学生学习越困难,最终会导致部分学生放弃听课。
针对上述存在的问题,下面从改进教学方法的角度来探讨如果提高学生的学习积极性。
2 讨论式教学法在课堂中的应用
讨论式教学法是通过教师组织和引导,为实现一定的教学目标,启发学生就特定问题发表自己的见解,并通过学生之间,师生之间的相互交流讨论,以培养学生的独立思考能力和创新精神并寻求获得真知和全面提高学生素质的教学模式。②
讨论式教学法在我国可以追溯到孔子的启发式教育方式。而萌芽于唐代,兴盛于宋代的书院,既中国古代高等学府,可谓中国古代讨论式教学的鼎盛时期,书院基本采取讨论式、论辩式教学,气氛活跃,学生可以畅所欲言,极大的释放了学生的创造才能。在国外,1919年英国教授俄斯凯恩也明确提出了讨论式教学模式的概念,这是目前西方国家大学教学早已习惯的教学模式之一。但是此类教学模式在我国现代大学教育中很少被采用。
由前所述,讨论式教学法正好是对讲授法教学的诸多不足的一种弥补。在讨论教学中,采用学生分小组讨论的方式交流,学生自由发言、提问;教师参与小组讨论。教师在课堂上主要起到引导、组织以及答疑解惑等作用。由于课程不可能完全采用讨论式的方法,因此这里所说讨论式教学法是对讲授法教学的一种补充。③
2.1 课前准备
电力电子技术课程主要内容有电力电子器件、整流电路、直流变换电路、逆变电路和交流变换电路。④根据章节的内容,每个章节安排1-2次讨论课,一共大约10次讨论课。每讲完一个主题进行一次讨论。
由于是讨论课,因此与讲授式教学方法不同之处首先在于课前准备工作,包括学生和老师两方面的准备,教师应该根据每次课的主题精心准备题目,每次课的前3天将下次课的内容和参考书目公布在课程网站上,内容包括下次课的主题,讨论的核心问题和考核方法。同学们应根据老师布置的内容,充分查阅资料,做好准备。例如上第一次课绪论之前,可以布置以下几个问题,什么是电力电子学,它的起源是什么?电力电子学和电子学的区别是什么?线性电源和开关电源的区别在哪里?电力电子学的应用主要在哪些领域?电力电子学和其他课程之间的联系是什么?电力电子学研究的内容包括哪些方面?等等。首先通过课前预习这一系列的问题,使同学们对该次讨论课的主题首先有一个初步的认识。
2.2 课堂组织
上课时,老师先拿出课堂大约15分钟的时间,给同学们互相讨论交流课前布置的讨论问题,然后了解各小组对问题的掌握程度。老师随机抽取不同的小组同学给大家讲解他所了解的情况,如果回答不好,再换其他同学补充,每讲完一个问题,其他同学可以补充。当一个论题讨论结束后,老师根据同学们的回答的实际情况,对该问题进行进一步深入分析讲解和拓展。后面的每个问题均按照这样的方法进行。
讨论教学法可以安排在该内容讲授之前,作为提前预习,这样学生可以先行了解所学内容,老师可根据学生已经掌握的情况,有的放矢的讲解,这样的教学针对性强,效率高。也可以安排在内容讲授之后,由于同学们已经对相关知识有一定掌握,因此这类讨论课可以作为学习之后进一步的讨论,也可以将前段时间学习的内容进行全面的复习,把存在的问题提出来,同学们互相交流。
对于讨论课的组织形式,在开始试点教学时,由于经验不足,宜采用小班教学,人数不超过30人。可以分为5个组,每组5-6人。小组成员可以在班长和学习委员协助下进行自由组合,尽量安排每个小组有2-3个态度认真,学习成绩较好的同学。每个组要有组长和副组长。组长和副组长负责主持该小组的讨论活动,以及小组成员问题的归纳总结,鼓励小组的同学之间互相帮助,以达到共同提高到目的。
采用讨论式教学,大大提高了同学们的学习主动性,课堂气氛宽松,师生互动效果良好,而且对其他采用讲授法教学的课堂也会产生良好的促进作用。
3 实践环节教学现状分析及改进措施
电力电子技术作为工程实践性非常强的一门课程,实验必不可少,多数院校安排大约10学时左右的实验。目前多采用大型实验台的方法做实验,实验内容基本是验证性的实验。多数实验设备仅仅引出几根测试线,可调节的地方非常少,例如,三相桥式整流实验,大部分的实验装置,仅仅为连接主电路和负载线路。对于晶闸管驱动部分,脉冲如何产生的均没有涉及。因此学生做完实验,只能是把书上的电路波形搬到示波器上。对于电路的理解是非常浅显的。而且事实上现在能够做到预习实验的学生非常少,学生到实验室之后,仅仅需要接上几根线就能完成波形测试。特别是逆变电路部分的实验台,需要接线的就更加少。学生对于控制芯片的使用,可以在完全不了解到情况下完成实验。
针对上述情况,我们按照实验台的实验内容设计实验电路设计任务,每次实验之前两周,就将实验任务布置下去,但是要求学生以讨论小组为单位,完成该实验电路板的设计工作。对于电力电子技术来说,多半情况下是10个学时的实验,可以安排电路电子器件及驱动电路测试、单相桥式整流、逆变电路、直流变换器,一共4个实验。基本上是每章一个实验,每个讨论小组最少完成一件电路实物制作。在做实验之前专门上一次针对实验课的讨论课。对设计内容和电路制作出现的问题,充分讨论,然后老师给出电路讲解。采用上述方法后,很多同学们对该课程产生了浓厚的兴趣,效果显著。
4 改进考核方法
目前多数课程的考核均由期末考试成绩、平时成绩、实验成绩来决定最终的综合成绩,其比例一般为70%、20%和10%,可以看出,期末成绩占主要部分,而平时成绩主要由作业和考勤来决定。在这种考核方式下,只要最终考试考好,平时作业都交了,考勤每次都能到,成绩一定好。由于是期末考试,因此很多同学平时并不十分重视学习,听不懂也就算了。仅仅等到临考前一段时间,根据老师复习范围,突击复习。这样的后果就是,即使考分高,也只能说明对复习那部分掌握情况不错,基本局限于教材,考生的成绩并不能反映学生的真实水平。而且这样学习到的知识面是很窄,并无法全面真实反映学生的综合能力。而考试的另外一个作用是督促学生学习,如果采用上述方法,对于大多数学生,仅仅能督促他们在考前好好学习,也无法督促他们平时好好学习。
我们希望学生一直保持良好的学习状态,因此应该加强平时成绩的考核,加大平时成绩的比例。这里我们将考试成绩分为4部分,平时讨论课的小组成绩,实验设计成绩,作业成绩,考试成绩。其比例可以划分为3:3:1:3。其中讨论课的考核办法,可以根据学生的参与度以及对所讨论问题的理解程度给予评分,例如规定有ABCD四个等级,A表示回答并且完全理解,B表示能够找到正确的答案,但理解不够充分,C表示回答基本正确,D表示没有课前准备。对于实验成绩,可以首先将完成设计和制作任务的同学归为A,仅仅完成设计任务而没有制作成功的归到B,仅仅只能在实验台完成实验的同学归为C,如果实验台上的实验都无法完成则表示完全没有学习的,归为D类。其他两种成绩可以参照以往的评定方法。这样对成绩考核方法,大幅度提高了平时成绩和实验成绩所占的比例,将大大促进同学们的平时学习和动手能力锻炼。
5 结束语
根据上述分析,我们将传统的讲授式教学方法改进为讲授式与讨论式相結合,将实验台实验改为实验电路设计,最后在考核方式中加入了讨论式课堂的成绩,大幅度提高了实验成绩在综合成绩中的比例。总的目的在于提高学生平时的学习主动性,提高学习兴趣。然后实际中,这样的改革是无法靠教师单独完成的,由于引入了讨论式教学,那么原来的学时数必定不够,因此需要增加一定的学时,否则难以完成教学计划。第二,由于实验采用了电子设计项目,同学们做实验经常需要用实验室,而且会用到电子器件,因此这也需要学校和院系的支持。当然老师在教改初期会投入更多的精力,学校也应给予支持和鼓励,最终从点到面,全面推广,进而形成一个良好的学习氛围。
基金项目:“湖北省高等学校品牌专业(电气工程及其自动化)”经费资助(鄂教高〔2010〕10号)
注释
①陈新,王慧贞.浅析“电力电子技术"专业课程教学[J].电气电子教学学报,2010(2).
②吴援明,肖华.“分组讨论式教学法”的实践与思考[J].高教论坛,2008.6(3).
③谢少安.关于大学互动教学设计的探索与思考[J].教育探索,2010(1).
④王兆安,黄俊.电力电子技术(第四版)[M].北京:机械工业出版社,2000.