试论科学思维在“电工学”教学中的应用与思考

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论文摘要：针对近年来职业中专与高等工科院校“电工学”课程教学中存在的突出问题，采用科学思维进行课程改革和教改研究。在教学体系方面，采用发散思维、联想思维等，整合教学内容，突出工程特色，系统地、科学地组织教材，引入前沿知识，增加工程实际问题，培养学生解决实际问题的能力。在教学内容与教学方法方面，注重理论与实际的结合，将工程实例结合到相应内容中，更好地培养学生的工程意识与创新能力。在教学手段改革方面，采用“三位一体”的教学手段，即将多媒体授课、软件仿真与电路实例相结合进行“电工学”教学。

论文关键词：电工学；科学思维；教学改革

科学思维就是用科学的方法进行思维，它是科学方法在个体思维过程中的具体表现，它是一种实证的思维方式，是一种建立在事实和逻辑基础上的理性思考。科学思维主要包括收敛思维、联想思维、逆向思维、组合思维、质疑思维、系统思维和发散思维等。将科学思维应用于高等教育的课程教学，是指在教学过程中通过科学思维和科学方法的训练，点燃学生思维的火花、疏通学生思维的渠道，培养学生的理性思维能力、辩证思维能力和系统思维能力，使学生在运用理论知识解决实际问题时增强创新意识、增加工程经验、逐步培养创新能力。“电工学”是中等职业教育和高校工科教育的专业基础课程，是衔接基础课和专业课的桥梁，是培养学生基本工程素质与创新能力的关键性课程。但是目前的“电工学”课程体系只重理论的推导，不重实际的应用；只重课堂教学，不重实验和动手；只重考试成绩，不重知识的应用；只重本课程知识，不重知识的系统衔接；只重经典知识，不重前沿发展等。本文将科学思维应用于“电工学”的教学实践中，采取具体措施提高教学效果，取得了不错的效果。

一、目前“电工学”课程教学存在的问题

（1）贯彻培养目标不充分。中等职业教育和高等教育工科类专业以“面向工程、夯实基础、注重实践、不断创新”为培养目标，但是目前的“电工学”教学体系过分强调基础知识和课堂教学，脱离工程本身，不关注工程特点，没有学以致用，“不断创新”和“提高学生工程素养”只是停留在口号上。所以“电工学”教学应该从工程需求出发，结合专业特点与课程特点，优化课程体系，深化教育教学改革，以达到培养目标的要求。

（2）课程体系需要进一步融合。“电工学”课程包括了电路理论、电子技术、电机学等主要模块以及电子系统仿真、CAD、EDA技术与实践等辅助模块。不同模块在理论上是相互联系、相辅相成的，但在实际教学实践中并没有很好地将其有效融合，学生普遍感觉模块之间是孤立的，找不到内在的联系性，这样不利于学生对知识的系统掌握和电类知识全面了解，更达不到能力培养的目标。因此必须建立更为完善的、有机结合的、相辅相成的“电工学”课程体系。

（3）教学内容缺乏工程背景。“电工学”课程理论性较强，涉及广阔的电气工程背景，但在课程教学中过分注重了理论知识的传授，只求学生理解知识点，学生只记结论而不注意知识的应用，知识来源渠道单一，范围比较狭窄，缺乏实用性，未能引导学生树立和训练工程意识。导致学生不知道知识的来龙去脉，不知道问题出处，即学生不知道为何学和学何用的问题，进而丧失学习的积极性和主动性，从而达不到预期的教学效果，培养出来的学生不能实现理论知识和应用素质的内在统一。

（4）学生在学习过程中缺乏质疑思维和逆向思维。首先，学生学习目的性不强、积极性不高。虽然目前“电工学”课程教学已全部采用PPT教学，但多数时间仅局限于老师“教”，学生大多数属于被动学习，师生间的互动少，学生很少针对上课内容提出质疑，多数学生学习目的性不强，多为上课听课、下课走人，完成作业、考试及格，不愿花过多的时间和精力对所学内容进行思考和质疑，学习效果不理想，达不到教学目的。其次，学生创新精神不足、解决实际问题能力差。由于目前对学生的考核手段较为单一，学生为了应付考试，只是对所学的知识点死记硬背，不愿积极对所学知识进行质疑和逆向思考，无法将所学的知识点与工程实际问题相结合，不愿进行理论创新和技术创新方面的思考，课外实验也只是注重验证定理和测量数据，不愿进行创新性试验，因此学生的创新精神不足，解决实际问题能力较差，不能满足社会、企业对学生的要求。"

二、科学思维在“电工学”教学改革中的应用

焦作市职业教育中心学校和河南理工大学“电工学”课程组以培养“面向工程、注重实践、不断创新”的高素质人才为目标，将科学思维应用于“电工学”教学改革与研究，主要从以下几方面开展了研究工作。

（1）教材建设。将科学思维方法如发散思维、联想思维等应用于《电工学》教材编写，根据教学大纲的要求，整合教学内容，突出工程特色，使教材具有系统性、科学性、先进性、启发性和实用性。即用科学思维方法系统地、科学地组织教材，引入前沿知识，注重知识的启承、注重知识点间的联系，增加工程实际问题，培养学生解决实际问题的能力。

（2）教学内容与教学方法改革。教学内容应在传统基本理论基础上，注重理论与实际的结合，加强实际的应用；将工程实例结合到相应内容中，使用具有真实数据和实际工程条件的习题以巩固理论知识；并恰当地引入新内容加深学生对基本概念的理解，进一步激发起浓厚的学习兴趣，主动利用业余时间进行钻研，更好地培养学生的工程意识与创新能力。在教学方法上，将传统的注重知识内容的顺序教学方式与注重知识关系的模块化教学方式相结合。从传统的注重知识讲授的课堂教学方法逐步过渡到以学生为主体的启发式、互动式、工程案例教学法。

（3）教学手段改革。采用“三位一体”的教学手段，即将多媒体授课、软件仿真与电路实例相结合进行“电工学”教学。采用先进的教学手段——多媒体授课和板书结合，课堂上使用Multsim仿真软件，通过仿真使学生掌握基本知识。讲解时注重知识的联系、类比和延伸，从系统的角度提纲协领地讲授，注重面向工程实际问题和知识点的灵活运用；课后习题重在工程背景，培养学生解决实际问题的思维方法和能力。激发学生的学习兴趣，指导学生参加电子大赛，激发学生的创新能力。

（4）优化课程体系。首先，将组合思维与系统思维融入“电工学”课程体系改革，从工程需求出发，结合专业特点与课程特点，优化课程体系，注重工程实际、关注工程特点，使学生学以致用，切实提高了学生的工程素养，充分贯彻了“面向工程、夯实基础、注重实践、不断创新”的培养目标。其次，将课程的主要模块电路理论、电子技术、电机学以及电子系统仿真、CAD、EDA技术与实践等有效地融合在一起，找出其内在的联系行，使各个模块间相互联系，有效融合，有利于学生对知识的系统掌握和电类知识的全面了解，建立了完善的、有机结合的、相辅相成的“电工学”课程体系。

（5）转变教学理念与教学行为。将联想思维与发散思维应用与教学方法与教学行为中来，贯彻“以工程背景为切入点，以学生为主体，注重教学互动”的新的教学理念，从工程应用出发，激发学生学习兴趣，通过概念、理论的学习，再回归工程，注重学以致用。这一先进的教学理念既符合二类本科院校的人才培养目标，又充分体现了以人为本的育人方针。在实践教学中，摒弃传统的着“预习—讲解—操作—报告”的教学模式，鼓励学生自主试验，开展创新试验，注重学生综合能力的提高，鼓励并辅导学生参加各类电子设计大赛，达到培养学生工程素养的目标。

三、结束语

为了适应21世纪高等教育培养高素质人才的需要，提高学生的创新意识和创新能力，本文将科学思维方式引入到“电工学”课程的教学中来，整合教学内容，将科学思维应用于“电工学”教学方法改革中，教学方法灵活多样，如活动导向性教学、发散性教学、联想性教学等。采用“三位一体”的教学手段，以理论为基础、仿真软件为工具，以实用电路为案例讲解相关知识，激发学生的创造性思维。以面向工程为导向，研究每一单元的理论出处，使课程内容更合理地体现工程背景。突出教学对学生工程意识、工程创新和实践能力的培养。