面向化工专业的电工电子学课程改革与实践

宋 强，王仲莉，闫景富，3，高国刚

（1.中国石油大学（北京）克拉玛依校区工学院，克拉玛依 834000；2.中国石油大学（北京）机械与储运工程学院，北京 102249；3.中国石油大学（北京）信息科学与工程学院，北京 102249）

0 引言

电工电子学是非电类工科专业学生掌握电工电子技术的一门重要基础课。以中国石油大学（北京）克拉玛依校区为例，机械、过控、储运、石工、化工、软工、数据等工科专业均开设该课，课程内容涵盖电路理论、电机及其控制、模电技术、数电技术等。课时设置上，机械、过控、储运专业为64学时，石工、化工、软工、数据专业为40学时。如何让非电类专业学生，尤其是少学时专业学生，在一个学期内系统掌握电工电子技术，并为后续专业学习奠定良好电工电子基础，是一项极具挑战性的课题。

1 化工专业电工电子学教学现状

中国石油大学（北京）克拉玛依校区化工专业以高层次、应用型人才培养为目标，专业教学强调“厚基础、宽口径”，重视电工电子学在专业培养中的作用。但在实际教学中，还存在学生重视不够、内容缺乏专业针对性、实验教学程式化等诸多问题亟待解决。

1.1 学生基础差、兴趣低，对电工电子学重视不够

1.2 课程教学缺乏化工专业特色

电工电子学是工科专业的一门基础课，课程教学大纲仅按课时分类，化工专业的教学大纲与石工、软工、数据专业完全相同。但实际上，非电类专业学生具有不同的专业背景和知识架构，对电学知识有差异化需求，采用统一的教学大纲，缺乏专业针对性，无法满足化工专业学生的专业需要。

1.3 课堂教学方式单一，缺乏学生学习效果的跟踪反馈

电工电子学课堂教学还沿袭传统的“灌输式”教学模式，不符合工程教育认证的理念。工程教育认证强调以学生为中心，教学质量评价的关键在于学生能力的提升。同时，教学环节还要有持续反馈和改进机制，要根据学生的实际学习效果不断调整教学方式。目前课程主要通过作业来反映学生的知识掌握情况，但作业抄袭严重，并不能真实反映教学效果。

1.4 实验教学程式化严重，达不到实践能力培养的要求

电工电子学的理论教学与实验教学一般分开进行，目前实验以验证性实验为主，学生实验前就已知实验结果，实验过程中没有惊喜，因此实验对学生吸引力较小。此外，许多实验仪器采用“黑匣子”操作模式，学生看不到具体的元器件，只能看到元器件的符号，这导致大部分学生学完这门课程后也不认识常见的元器件；实验箱中的电路有一部分连接完成，学生只需按既定实验步骤将剩余电路连线、调节，即可得到预期实验结果。这种实验教学模式使学生更多停留在理论教学阶段，无法让学生理解实际的电路运行过程和原理，只有机械性地重复操作，缺乏动手和主动思维能力的训练。

针对化工专业电工电子学教学存在的上述问题，围绕教学内容、教学方法、实验教学等方面开展研究，改革成果将为非电类少学时专业的电工电子学改革提供借鉴。

2 电工电子学的改革与实践

2.1 制定体现化工专业特色的课程教学内容

化工专业学生毕业后一般到化工厂、炼油厂工作，会接触电机及各类控制仪表。因此，按“着眼基础、注重概念、突出应用、减少计算”的原则，对化工专业的电工电子学内容进行适当调整，调整后的内容包括电路基本概念及元器件、电路基本定律及分析方法、正弦交流电路、电机原理及特性、信号放大与运算电路、数字逻辑电路等六部分，同时在教学中突出以下特点：

（1）避免复杂公式推导，简化公式推导过程，降低计算复杂程度，体现“计算是为了更好地理解概念和定理”的宗旨，使学生更容易理解、掌握所学知识，减少学生学习的畏难情绪。

（2）注重实用性，将理论知识与日常用电相结合。例如讲解三相交流电时，只介绍日常应用较为广泛的三相四线制，略去应用较少的三相电源的三角形接法。对于元器件，只介绍其伏安特性、接线引脚等外部物理特性，不讲解内部电路结构。

（3）将课程知识点与实际生活相结合，提炼出学生熟悉的生活实例，激发学生好奇心，引导学生主动学习。例如用电负荷估算、安全用电措施、漏电保护器设计、配电线路设计、运放混音器设计、触摸延时开关设计、温度测量电路设计等，使学生觉得学之有用。

声明解释为，“EN+、俄铝和GAZ正在规划企业管理调整，调整规划可能给管控这些被制裁企业造成重大影响。”

2.2 根据工程教育认证标准设计课程教学环节

我国目前正大力开展工程教育认证工作，认证标准突出强调“复杂工程问题”，对于化工专业的电工电子学课，复杂工程问题应满足以下特征：必须运用工程原理，经过分析才可能得到解决；涉及多方面的技术和工程因素；需要通过建立合适的抽象模型才能解决。传统的“教师讲、学生听、课后作业、期末考试”教学方式并不能培养学生解决复杂工程问题的能力，因此，电工电子学在以下几个方面进行了改革：

（1）将项目设计作为课程教学主线，并据此制定课程的教学内容、教学方式和考核方式，培养学生解决复杂工程问题的能力。

（2）制定了由低到高四个层次的考核标准，以反映学生不同层次的问题解决能力。第1层：对基本知识、基本原理与工程环境有所理解；第2层：能承担设计任务，能给出直观解决方案；第3层：能熟练运用相关原理与工具，给出子系统或子单元的解决方案，第4层：在一定指导下能解决系统问题，并表现出自主性与创造性。

（3）更多采用翻转课堂教学模式，课程基础内容不再过多占用课堂时间，由学生在课下通过课程网站、电子书、单元作业自主完成。学生在课堂上更专注于主动的基于项目的学习，通过项目设计获得更深层次的理解。同时，教师将项目分解为多个知识单元，通过课堂测试考察学生对单元知识的掌握程度，并适时调整教学进度。

2.3 将综合实训纳入实验教学环节，突出系统性与实践性，实现做中学、学中做

电工电子学具有实践性强的特点，因此去掉部分验证性实验，将实训纳入实践教学。实验项目按“由单元到综合”、“由验证到设计”的思路开展，由简入难，逐步提高学生自主实验的能力。综合实训强调动手做电路，用电路引导学生的“学与用”，真正实现理论与实践相融合，并培养学生分析、验证、实践的能力。

课程建立了基于运算放大电路的实训教学环节，分为五步：

（1）了解电阻器、电位器、晶体管、集成电路芯片等元器件，并能熟练操作直流稳压电源、万用表、示波器、信号发生器、电烙铁、吸锡器、斜口钳、剥线钳等常用仪表工具。

（2）根据给定的电阻，合理组合，设计放大电路各元件的参数，并计算出各输入输出波形的参数。

（3）将电路中的各元器件合理布局在实验板上，使电路美观、实用，实验板背面焊接简单、不易出现短路情况。

（4）焊接电路板，在实践中掌握如何防止虚焊、假焊，电路焊接出现问题时如何拆焊。

（5）观察电路的输入、输出波形，引导学生通过分析波形、电压测量等方法独立查找电路故障原因，排查电路故障点。

图1 电工电子实训教学环节——电路焊接

在实训教学环节中，学生可对实际的元器件有具体认识；结合之前验证性实验中连接电路的基础，学生亲自动手焊接完整电路后，可对电路有更深刻的理解。此外，综合实训环节不易出现实验的同一性问题，实验结果的差异性能够锻炼学生自主实验、自主分析的能力，学生的自主性和积极性得到明显提高。

3 结束语

针对化工专业电工电子学课程存在的学生重视不够、内容缺乏专业针对性、实验教学程式化等诸多问题，对少课时电工电子学课程的教学内容、教学方法、实验教学进行改革与实践。制定了体现化工专业特色的课程教学内容，设计了基于工程教育认证的课程教学环节，将电子工艺综合实训纳入实验教学环节，这些课程改革成果将为非电类少学时专业的电工电子学课程教学设计提供借鉴。