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电气类专业课程体系重构探索

时间:2022-08-09 10:35:45   阅读:0

摘要:针对电气类专业课程体系与教学模式中存在的课程门类繁多、理论教学与实践教学衔接性较差、教学方法过于流于形式等问题,提出了一种基于OBE(Outcomes-basedEducation,OBE)的电气类专业课程体系的重构方法,引入案例分析思想,创新教学内容,并构建“三结合”教学模式,旨在重构电气类专业课程体系,探索新的教学模式与方法,为电气类专业课程教学改革提供一种新思路。

关键词:电气;专业课程;重构;教学模式

一、前言

电气类专业包含电气工程及其自动化、电气工程与智能控制、智能电网与信息工程、光源与照明专业方向等,是国内外工科院校专业设置中的一个重要分支,该专业培养的人才在国民经济发展和高新技术研发中起到了至关重要的作用。在过去的20多年中,随着经济社会和科研水平的迅猛发展,电气工程在各行各业的应用越来越广泛,可研究性越来越强,导致电气类专业的地位逐渐提高,电气类人才的需求不断扩大,显然这对各大高等院校电气类人才培养方案的制定提出了更高的要求。为了适应现代技术与科技的发展,本专业的人才培养方案中专业课程体系的设置与优化显得尤为重要。纵观当前电气类专业的发展,经过深入研究后发现该专业普遍存在的问题有以下三点:(1)课程门类繁多,不同学科方向对应的课程门类几乎不同,门类多,直接导致专业课程繁杂;(2)理论教学与实践教学的衔接性较差,由于专业的特殊性和实验条件的复杂性,导致大部分专业课程只能进行简单的验证性实践教学,甚至部分课程只停留在理论教学,无法进行实践教学;(3)教学方法过于流于形式,教师为了教而教,学生为了学而学,应充分发挥学生为主体,而教师为主导的教学理念,尽可能地让学生参与到教学过程中来。这三个问题使得教师的教学负担和学生的学习负担均较重,而且学生对理论知识与实践知识的掌握程度也明显不够。因此,为了让学生更加有效地掌握专业知识,激发学习兴趣,重燃教师的教学热情,有必要根据产业经济社会发展趋势,重构并优化人才培养方案中的课程体系,并探索新的教学模式与方法,充分发挥教师和学生的主观能动性[1]。

二、电气类专业课程体系与教学模式现状

纵观国内外电气类专业课程体系的设置,其现状可概括为:以产业经济社会需求为导向,以服务各类行业和区域经济为目标,以学科发展为布局,以王牌专业优势为辐射,以培养不同规格的人才为任务,多角度、多维度设置电气类专业课程体系。课程体系的实施以教学模式体现,然而教无定法,教学模式也不固定,但是需和课程体系相辅相成。电气类专业遍地开花,发展迅猛,人才需求量大且稳定,导致其专业课程体系设置与教学模式探索一直处于改革创新的路上[2]。从近几年的发展趋势来看,电气类的专业课程体系一直致力于满足经济社会发展需求,也即社会需要何种规格的人才,人才培养方案中的专业课程体系随之更新与调整,以满足社会需求。相应的教学模式也需要随着课程体系的变化而变化,近年来电气类专业课程的教学模式偏向于重实践教学,以培养学生的技术能力为首要目标,以此开展教学模式的探索。

三、主要问题的深入解析

(一)课程体系方面

电气工程目前在学科设置中属于一级学科,下属有五个二级学科,因此电气类专业按照电气工程二级学科分类以及对应的课程可如图1所示。不难看出,图1中的五类具体为:(1)电力电子与电力传动类,主要课程包括电力电子技术、电力拖动控制系统;(2)电机与电器类,主要课程包括电机学、伺服系统等;(3)电力系统及其自动化类,主要课程包括电力系统稳态分析、电力系统继电保护等;(4)电工理论与新技术类,主要课程包括太阳能光伏并网发电及其逆变控制、风力发电机组原理与应用等;(5)高电压与绝缘技术类,主要课程包括高电压与绝缘技术、电气设备绝缘与试验等。因此电气类专业课程门类繁多,教师教学负担和学生学习负担较重,为进一步减负,有必要根据产业经济社会发展趋势,重构并优化课程体系[3]。

(二)教学模式方面

电气类专业课程的教学模式普遍为理论教学与实践教学相结合,其中理论教学一般通过线上或者线下课堂完成,实践教学则以课内实验、课程设计和企业实践等方式实施,但有的课程由于实验场所的特殊性和实验条件以及实验装置的复杂性甚至无法开设实践教学,如高电压与绝缘技术,这导致理论教学与实践教学之间的衔接性教差。学生在学完理论知识后,并不能将所学到的理论知识在实践教学中有所应用;亦或者学生并没有完全掌握理论知识而随即进入实践教学环节,从而导致理论知识与实践知识均模糊的情况,因此有必要在理论教学和实践教学之间引入一种中间环节,使得学生在通过中间环节充分理解理论知识的前提下,展开实践学习,从而更加有效地掌握专业知识[4]。

(三)教学方法方面

电气类专业课程的教学方法通常以常规教学与信息化教学相结合,其中常规教学以教师讲述与黑板板书为主,而信息化教学则以多媒体技术为工具,搭配相应的视频和动画。现如今在如“翻转课堂”“微课”“慕课”等新的教学方法和教学模式的冲击下,显然这种教学方法过于流于形式,在以学生为主体、教师为主导的中心思想下,不利于激发学生学习的兴趣,也不利于点燃教师的教学热情,因此有必要探索新的教学方法,解除传统教学方法的枷锁,充分发挥教师和学生的主观能动性[5]。

四、问题的解决方案

(一)基于OBE理念的电气类专业课程体系的重构

近几年,OBE教学理念在各类教学改革中应用广泛,其优势在于它注重教学的最终成果,并以成果产出为导向,进一步改进教学过程。本文中基于OBE理念的电气类专业课程体系重构图如图2所示,可以分为以下四步:第一步,以预期学习产出为导向,其中产出来自评价教学模式的机制。这一过程类似于电气类专业基础课程模拟电子技术基础中的“反馈环节”,通过输出向输入的反馈,使得整个系统更加健壮且稳定,因此这一步的功能旨在将评价机制的合理结果作为课程体系重构的指导思想。第二步,逆向设计课程体系,所谓逆向设计,是根据学习成果产出的具体内容指导课程体系进行重构,简称“输出改进输入”,只有根据输出不断地调整输入,才能保证课程体系重构的合理性与科学性。第三步,改进教学模式,这一步是在执行重构后的课程体系,老的教学模式未必适合新的课程体系,因此要持续改进教学模式,可加入一些全新的教学方法,或者设计一些新的教学手段,以形成一套完整的体系-教学系统。第四步,建立科学合理的评价机制[6],评价体制可以是多元化的,如学生评价、教学评价和用人单位评价等,旨在对重构后的课程体系和改进后的教学模式进行评价,并将评价结果反馈给预期学习产出环节[7],从而进一步调节产出,以此形成一个闭环且稳定的反馈系统。

(二)引入案例分析思想,创新教学内容

案例分析是文科和管理学科专业教学过程中经常使用的一种验证方法,可以理解为列举一个具体的实例来验证理论知识的有效性。本文中将案例分析思想引入到工科类专业教学中,同样列举实例,通过对该实例进行理论分析与实验预测。举个例子,比如在讲授电力电子技术这门课中的“单相交流调压电路”一节时,通常理论知识给学生讲授完后,随即进入到实践环节,进行实验验证。而当引入案例分析后,可基于一些电力电子和电力系统仿真软件如Matlab/Simulink、PISM、Multisim等,对电路的模型进行搭建和仿真研究,这个仿真即可作为一个实际案例,让学生从搭建的仿真模型中进一步强化理论知识,同时预测出实验条件下的测试结果。图3为引入案例分析作为中间环节的创新教学内容图,从图3中不难发现,理论教学环节并没有直接连接到实践教学环节中,而是在两者中间加入了案例分析,起到了一种桥梁的作用。这种桥梁作用可使得学生通过实际具体的案例分析充分理解理论教学中的重难点,为下一步实践教学做好铺垫,从而能更好地将理论知识应用到实践中。

(三)探索混合型教学模式,构建“三结合”教学模式

混合型教学模式目前在教学改革中属于热点名词,尤其是线上-线下混合式教学。本文提出的混合型教学模式并非单纯的线上-线下混合式教学,它具体是由“三结合”构成,如图4所示,分别为线上教学与线下教学相结合,理论教学-案例分析-实践教学相结合,教师指导与学生自主学习相结合。这种模式以线上-线下混合式教学为基础,与本文提出的案例分析思想进行充分融合,同时充分发挥以学生为中心、教师为主导的教育理念。?“三结合”并联运行[8],融会贯通,进一步支撑课程体系的实施。

五、解决方案的实施路线与研究方法

(一)实施路线

针对当前电气类专业课程体系与教学模式所存在的问题,结合给出的问题解决方案,本文继而提出了解决方案的实施路线,具体如图5所示。1.前期调研。通过调研、查阅相应的文献资料,深入了解国内外与本研究相关的发展现状和最新动态,进而提出初步总体方案,并对方案予以论证。2.理论研究。对初步总体方案中涉及的各项新思路和新方法进行理论研究,给出相应的理论依据和案例分析的实例。3.课程体系重构基于OBE理念,对电气类专业课程体系进行重构,旨在优化课程结构、课程数目和课程内容。4.教学模式实施。对重构优化后的电气类专业课程体系,进行基于“三结合”的混合型教学模式实施,进一步验证该教学模式的可行性。5.教学评价。在教学模式实施过程中,开展教师对学生、学生对教师、企业对学生等多元化的评价机制,完善“输入改进输出”。6.产出反馈。将教学评价结果反馈给课程体系重构环节,进而对课程体系进行持续改进,形成闭环且稳定的系统。

(二)研究方法

本文中的研究方法以传统的归纳法、演绎法为抓手,以OBE理念中的产出为目标,提出了反馈法,三种研究方法的实施与结合如图6所示。1.归纳法。采用归纳法旨在为本文提出的研究内容寻求一种结论性的概括,在前期调研中,通过实地考察和查阅资料,归纳总结出与本文研究内容相关的研究成果和实际经验,并结合电气类专业课程体系的实际情况,为课程体系重构的方案提供了有效的论证依据。2.演绎法。演绎法与归纳法恰恰相反,归纳法所总结出的经验和依据是否真正适合本文中的教学改革内容,需要依靠演绎和推理来验证。因此在基于OBE理念的课程体系重构完成后,利用预期学习产出,基于演绎法开展教学模式实施,进一步验证所重构的课程体系的有效性。3.反馈法。反馈法的研究,其目的是为了进一步落实持续改进,并不是单纯的一次改进或者二次改进。在执行课程体系和教学模式改革过程中,不断根据教学评价体制中产生的各类问题(老问题和新问题),实时反馈到课程体系重构环节中,进一步优化并持续改进课程体系[9]。需要注意的是,归纳、演绎和反馈三种研究方法之间是一种双向的、可逆的过程,一方面充分体现了OBE图6三种研究方法的实施与结合理念中产出和持续改进的内涵,另一方面凸显了反馈法的重要意义。

六、结语

本文针对当前电气类专业课程体系与教学模式中所存在的问题,提出了切实可行的解决方案,得到如下结论:(1)所提出的一种基于OBE理念的电气类专业课程体系重构方法,以闭环稳定的反馈系统为思路,可逆向重构课程体系。(2)所提出的一种基于案例分析的创新教学内容,可在理论教学和实践教学之间引入案例分析,起到了理论知识与实践技能无缝对接的桥梁作用。(3)所提出的一种基于“三结合”的混合性教学模式,可通过线上教学与线下教学相结合,理论教学、案例分析和实践教学相结合,教师指导与学生自主学习相结合,支撑和完善所设计的课程体系的实施。

作者:王琪 钮燕燕 薛波 罗印升 单位:江苏理工学院电气信息工程学院

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