构建优质专业基础课程群的研究与实践

摘要:介绍了电气与信息类专业主要基础课程改革与建设的思路与实践。通过以精品课程建设为契机,建立了高素质的专业基础课程教学团队,形成了电气与信息类优质专业基础课程群。

关键词:精品课程;教学团队;课程网站;教学质量

作者简介:汤放奇(1953-),女,湖南宁乡人,长沙理工大学电气与信息工程学院,教授,主要研究方向:电网络分析、电力系统过电压与接地技术;李茂军(1964-),男,湖南宁乡人,长沙理工大学电气与信息工程学院,教授,工学博士,主要研究方向:控制理论与应用。(湖南 长沙 410004)

“电路”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“自动控制原理”、“信号与系统”、“微机原理及其应用”等课程是电气与信息类专业主要基础课程,是电类专业学生知识结构中至关重要的组成部份,是实现人才培养目标的坚实基础。为达到“厚基础、宽口径、强能力、高素质” 的复合型人才培养目标,2005年,我们确立了以“精品课程建设为契机,构建电气与信息大类专业优质专业基础课程群”的建设思路。

(1)按照“电气与信息融合、强弱电并重、软硬件结合”的复合型人才培养新思路,制定电气信息大类专业人才培养方案,从电气信息大类专业出发构建学科基础课程体系。

(2)优化课程体系,整合课程教学内容,改革教学方法,建设与课程体系配套的立体化教材,建设优质课程网站,建立高素质的专业基础课程教学团队。

(3)建设一流实践性教学环境和创新人才培养基地,着力培养学生的创新能力和实践能力。通过5年来的实践,建成了以省级精品课程为代表的优质专业基础课程群;获得了省级教学成果一、二等奖;立项建设了“长沙理工大学电气信息类专业主干基础课程教学团队”。

一、优化课程体系,构建基于“大电工”思想的专业基础课程体系

随着现代科学技术的发展,强、弱电专业的界限逐渐淡化,电气与信息类专业对学科基础知识的要求日趋相同。为了优化课程体系,形成电气信息大类专业学科基础教育的通识平台,我们提出了电气信息大类专业学科基础教育的“大电工”思想。

(1)按照“电气与信息融合、强弱电并重、软硬件结合”的复合型人才培养新思路,制定电气信息大类专业人才培养方案,从电气信息类专业大类出发构建学科基础课程体系。

(2)按照课程设置实验室的电工与电子实验中心,改造成为融电工技术、电子技术、计算机技术与测控技术于一体,在功能和实验模式上相互联系的“大电工”多层次实验平台。

基于“大电工”思想,在2005～2009级培养计划中,我们构建了适用电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程等专业共同的专业基础课程体系。该体系以电气信息大类学科为依托,主干课程包括“电路”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“自动控制原理”、“信号与系统”、“微机原理及其应用”等类别及单独开设的实验课程“电路测试技术”、“电子测试技术”;选修课程包括“电磁场”、“电路机辅分析”、“电磁测量技术”等。考虑到各专业后续课程的要求,所以将上述系列课程设计为“组合式模块化”系列课程框架,这样就形成不同专业系列课程的组合模块。另外还规定了各个专业系列课程模块中各课程的A、B、C类,允许各专业根据自身需求选择相应的模块。

二、狠抓课程建设,建立以精品课程为主体的优质专业基础课程群

从2006年到2009年,经过教学团队的共同努力,已建成省级精品课程2门(电路、电子技术基础),校级精品课程5门(自动控制原理、微机原理及其应用、单片机原理及应用、电工与电子技术、电工电子实验),达到了建设以精品课程为主体的电气信息类优质专业基础课程群的目标。建设内容主要涵盖以下六个方面。

1.以信息、网络和系统为主线,优化整合课程教学内容

根据电气信息领域软硬件集成融合的技术发展趋势,不断优化调整传统的知识结构和课程教学内容,将电气信息大类专业基础课程群视为一个整体教学环节,采用“保、删、增、扩”的方法(确保基本概念、基本计算方法和基本应用;删除本课程与相关课程的重叠内容;增加学科前沿新知识;扩展强、弱电融合的专业知识结构)。重新制定了课程教学大纲,使大类专业基础课程教学内容具有良好的连续性、系统性,知识结构更加合理。

2.改革教学方法与手段,注重创新能力的培养

在教学中,要强调教师的主导作用与学生的主体作用,通过采用启发式、对比式、设问式等方式,突出对重点内容的讲述和难点的剖析。针对重要知识点采用“设疑—导引—发现—归纳”的教学四步法,加强师生的互动合作,引导学生积极思考、讨论问题,以此加深对知识点的理解。在教学过程中要特别注重各种分析方法间的相似性和对偶性描述,启发学生进行对比分析,有利于增强学生的自学能力。采用多种模式的教学方法——多媒体教学方式、开放式教学模式、部分内容讨论式教学等方式,促使学生由被动型学习转向主动型学习,推动了创造性思维活动的培养。

在教学手段改革上,制作了一系列具有特色的高水平多媒体课件和网络课件,采用多媒体以提高课堂信息量,增强教学直观性;采用网络教学方式增强学习互动性和自主性。这些方式都体现了教学方式和教学手段的灵活性与有效性。

如针对各课程的教学重点和难点,制作了近百个图、文、声并茂的Flash动画,这样就有利于加深学生对教学重点、难点的理解。另外还在网上开辟了一个现代化的虚拟实验室,这里有优秀的EDA软件,有自行开发研制的电路、电子技术课程、虚拟实验操作、Flash动画演示课件。学生可在课余时间进入虚拟实验室,而不受元器件和实验项目的限制。同学们在虚拟实验室里可以仿真各种电工电子线路,观察电路中电压、电流、功率的波形,测量各种实验指标等,还可以自主进行虚拟实验和电路设计。另外,还开发研制了各课程在线测试系统(可实现自动计时、提交答案、自动计分,并将测试情况提供即时的评价反馈给学生,实现系统自动阅卷)和在线答疑系统。

教学团队开发研制的《电路网络课程》、《电路学、练、考》、《电工与电子技术网络教育平台》教学软件,2006-2008年分别获湖南省第六届、第七届“大成杯”、第八届“中南杯”多媒体教学软件比赛一等奖;《电子技术基础网络课程》获第九届“中南杯”多媒体教学软件比赛二等奖。

3.优选教材与自编教材相结合,形成系列教材综合优势

在教材改革方面,本着优选教材与自编教材相结合的原则,逐步形成系列教材的综合优势。在教材的选用与编写过程中,注重教材内容的系统性、科学性、先进性、逻辑严密性及针对性,注重对学生能力培养,加强新技术、新器件的介绍与应用,更好地适应相应课程改革的需要。

近三年,课程组教师编写出版教材14本,其中,国家十一五规划教材占5本。这些教材中《电路测试技术》2009年被评为湖南省优秀教材,《电子测试技术》2009年被评为学校优秀教材。

4.建立优质课程教学网站,促进学生自主学习

建立了所有省级和校级精品课程教学网站。在网站建设中,着眼于知识传授、能力培养、素质教育于一体。集合各课程优质教学资源,并着重建设好体现学生自主学习的“网络课程”平台、“在线测试系统”和“在线答疑系统”,形成多功能的立体化教学平台。

5.建设一流实践性教学环境,加强工程实践能力培养

进一步确立实践教学在人才培养中的重要地位,以工程能力培养为主线,构建优质专业基础课程群三层次实验教学体系。第一层次:基础理论与实验技能培养;第二层次:综合应用能力培养;第三层次:创新思维与设计能力培养。

同时,建设好一流实践性教学环境,构建具有特色的“大电工”实验平台。该平台以现代电工电子综合实验室为核心,以创新设计实验室为特色,以电工基础、电机及其拖动基础、模拟电子技术、数字电子技术等实验室和电工电子实习基地为基础单元,将按课程设置的实验室,建设成为在功能和实验教学模式上相互联系、协调发展、综合应用的多层次实验平台。

该平台的中心是现代电工电子综合实验室,它集多媒体教学,仿真,虚拟实验多种功能于一体,面向电工、电机、模电、数电实验室开放,如各课程的一些大、中型设计性实验和课程设计,可先在综合实验室用计算机设计、仿真,然后进行虚拟分析。再到实验室进行实际电路的组装、调试,并通过结果验收,书写设计报告,答辩。实施“虚拟与现实”结合,“软件与硬件”结合的实验教学模式有效避免了重复投资,较好地实现资源共享。

现代电工电子综合实验室不仅在内容和技术上联络着实验中心其他各室,同时还承担了整个实验中心的计算机管理任务,它可以与校园网相连,实施部分网络管理,如学生实验的网上预约、网上提交实验报告、网上答疑等。

该平台的特色是创新设计实验室,主要承担电工电子课程设计任务、单片机应用技术综合设计实验、EDA、DSP应用技术综合设计实验、大学生课外科技活动、电子设计制作大赛培训任务。现代电工电子综合实验室,是大学生电子设计大赛和科技创新的重要培训基地,主要面向全校开放,发展个性教育。

依据“大电工”实验平台建设的电工电子技术实验中心,2009年通过“湖南省普通高等学校示范性实验中心”评估验收,电工电子实习基地2008年通过“湖南省普通高等学校优秀实习基地”评估验收。同时,建设了“智能信息处理”、“自动控制理论”、“微机原理与接口技术”等专业基础课程实验室。

6.建立高素质的专业基础课程教学团队

近五年,专业基础课程群中有11位青年骨干教师在职攻读博士学位,其中6人已获得博士学位;同时引进博士5人,高学历人才的增加大幅度提高了教师队伍的整体素质。

通过组织青年教师参加讲课比赛,请获得教学优秀奖的教师上示范课等途径,提高青年教师的教学水平。近三年,有1人获得学校教学名师称号,有1人获得学校教学优秀特等奖,有8人获得学校教学优秀奖。

以科学研究锻炼教师队伍,近五年教师承担国家“863”项目子项及湖南省自科基金项目等纵向科研项目16项,承担横向科研项目20多项,进校科研经费合计300多万元;公开发表科研论文200多篇,其中SCI、EI、ISTP收录100多篇;获省部级科技进步奖4项,其中一等奖2项;培养研究生80多名。通过多模式的培养建立了一支高起点、高素质的专业基础课程教学团队。

三、结论

1.基于“大电工”思想的专业基础课程体系为复合型人才培养奠定了坚实基础

基于“大电工”思想的“组合式模块化”专业基础课程体系在2005～2009级各专业全面推广实施,学生具备了强、弱电融合的专业基础知识,在后续专业课程学习和毕业设计等环节中,他们显示出了基础扎实、知识面宽等特点,学生就业及在工作中,受到用人单位的青睐。电气信息类专业毕业生一次性就业率达到95%以上。另外,学生研究生入学考试专业课程成绩也有了大幅度提高。

2.优质专业基础课程群的建设,促进了学生创新能力的提升

本项目实施以来,学生在全国大学生电子设计竞赛、挑战杯竞赛和数模竞赛中取得了佳绩,先后有35人次在历届“全国大学生电子设计大赛”中获国家级一等奖、二等奖和省级一、二等奖;30余人次在全国大学生电工数学建模竞赛中获一、二、三等奖。并且在湖南省挑战杯竞赛中获特等奖1项,获湖南省大学生创业计划金奖1项。获国家级、省级、校级大学生创新实验计划14项。

3.取得了丰硕的教学成果

2006年,张一斌老师主持的教研课题《依托省级优秀实习基地,着力培养大学生电子技术应用技能和创新能力》获湖南省普通高等学校教学成果一等奖;2009年,汤放奇老师主持的《以精品课程建设为契机,构建电气与信息大类专业优质基础课程群的研究与实践》获湖南省普通高等学校教学成果二等奖。2008年,电工电子实习基地通过湖南省“优秀实习基地”评估验收;2009年,电工电子技术实验中心通过湖南省“示范性实验中心”评估验收。此外教学团队连续三年获得省多媒体教学软件比赛一等奖。今年,“长沙理工大学电气信息类专业主干基础课程教学团队”获得批准。近三年,还获得学校教学成果一等奖2项,二、三等奖各1项。获学校教学名师1人、师德标兵2人、芙蓉百岗名星1人,全国大学生电子设计竞赛优秀辅导教师1人。另外,有9人获学校教学优秀奖。

此外,在教研教改课题论文及精品课程方面也取得了一些成效。承担省、校级教研教改课题15项,撰写教研教改论文30篇。建设了省级精品课程2门,校级精品课程5门。

参考文献:

[1]李培芳,李育玲,童梅.“电路原理”与“信号与系统”课程的整合与优化[J].电气电子教学学报,2003,(5).

[2]汤放奇,胡登宇.“电路”精品课程建设的探索与实践[J].中国电力教育,2009,(22).

(责任编辑:郝魁府)