电工学是一门面向非电类工科专业学生开设的系列专业基础课。该课程涉及电路基础、电工基础、模拟电子技术和数字电子技术等综合知识。通过电工学课程学习，要求学生掌握必要的电工与电子技术相关基本概念、基本原理以及基本分析方法，能够综合运用相关知识解决实际生产实践问题。课程目标在于为学生学习后续专业课和从事工程设计工作打下坚实的电工与电子技术基础。电工学课程具有学生对象专业背景复杂、课程内容与时俱进、应用性强、知识点多但学时少等特点[1-2]。

近年来，教育部积极推进新工科建设，深化高等教育综合改革[3]。在此背景下，电工学也融入新特点和新要求。电工学课程需要改革其教学内容和教学方式，以提高学生的创新思维和创造能力以及适应新工科研究与实践的要求。然而，受传统教学模式的影响，电工学系列课程教学中尚存在一系列问题。结合多年教学体会，电工学课程在传统教学方式下所存在的问题包括[4-7]:(1)课程内容缺乏与学科背景交叉融合。电工学课程授课对象涉及学科和专业众多，但目前的课程教学大多按照教学大纲按部就班授课，缺乏针对不同专业学生的差异化教学和特性化教学。造成电工学与所授学科背景交叉融合不够，学生认同度低，学习兴趣不足。同时，由于不同专业方向对知识与技能的要求不同，电工学课程也要求与学生专业方向相结合，进行相应改革与调整，为学生学习后续专业课和从事工程设计工作积累电工和电子技术基础。(2)知识内容与评价体系未能与时俱进。鉴于电工和电子技术相关知识内容迭代很快，电工学课程内容也需要优化更新。然而，目前存在部分知识点内容陈旧，滞后于教学改革和时代发展需求。同时，传统的评价体系往往注重结果，没能充分考虑学生的能动性、参与程度、学习兴趣的培养和个体化的差异。因此，如何紧密跟踪知识内容和评价体系发展是电工学教学改革需要考虑的问题。(3)工程意识培养薄弱。电工学课程要求学生在掌握理论知识的同时，也要具备一定的实践操作技能。在传统的课堂与实验教学中，学生只能从验证性实验操作中锻炼动手能力，而对于专业相关的工程意识的训练则十分欠缺，这也严重制约学生创新实践能力的培养。因此，开展深度融合学科背景的电工学系列课程教学模式探索与实践，对于非电类专业电工学教学效果提升和学生创新能力培养具有重要意义。

一、深度融合学科背景的电工学课程教学模式构建

针对电工学教学中所存在的上述问题，结合多年电工学教学经验和当下各学科背景，本文重点开展深度融合学科背景的电工学课程教学模式探索与实践研究。图1给出了深度融合学科背景的电工学课程教学模式革新举措，具体阐释如下。

图1 深度融合学科背景的电工学课程教学模式革新举措

（一）将学科背景知识有机融入课堂教学

为了满足不同专业的需求，教师应当围绕专业培养方案、实际教学情况和专业应用情况，对电工学教学内容进行整合与取舍，提炼核心内容，舍弃陈旧知识，融入前沿新技术。特别是针对不同专业特点，将学科背景知识有机融入课堂教学，适当引入与对应专业相关的电工学应用实例。比如对于机械类相关专业，考虑到其专业特点及行业发展需求，可以适当增加电气及PLC控制技术方面的知识点。通过有针对性地结合专业特点进行教学，能够激发学生学习的积极性，也有助于学生专业知识的学习。教师在设计教学环节前，做好学习对象分析、学习内容分析、学习环境分析和学习资源设计等。在教学活动中发挥教师的主导作用，又体现学生的主体地位。在讲解应用案例时，可将“问题-探究”式教学方法应用到学科问题讨论之中，启发学生主动思考，以激发学生学习兴趣，改善教学效果。基于构建主义教学理论，在“以学生为中心”的教学理念下精心设计教学内容，主张学生是信息的主动建构者，而教师扮演指导者和促进者的角色。通过实际案例解析，为学生创造真实的知识应用环境，促进学生主动探索、发现和解决问题。

（二）优化组合教师知识背景与学生专业方向

充分发挥课堂主渠道作用，结合不同专业方向，通过优化组合教师知识背景与学生专业方向，借助教师自身科研背景向学生讲解相关专业与电气工程跨学科研究领域的研究动态和应用案例。比如自动控制方向的教师与测控、车辆等专业的学生组合，新能源器件方向的教师与新能源材料与器件、能源化工等专业学生组合，电气工程方向的教师与土木、给排水等专业的学生组合。如此，充分发挥教师在搜集专业背景素材、筛选应用案例等方面的优势，并激发学生积极参与到教学活动中，使学生由被动学习向主动学习转变。教师和学生还能依据教材内容甚至超越教材内容探讨本学科的热点和前沿问题，让不同专业学生在电工学课程学习中认识到知识点如何应用在相关专业领域。这种做法还能更好地将创新创业教育渗透到电工学这种大类课堂教学中去，提高本科生参与国家、省市和学校组织的各类创新实验和科技大赛的积极性。

（三）将智慧教学手段引入课堂教学

利用信息化、科技化的教学模式给课堂注入新活力，提高学生学习的积极性、参与性和实践性。智慧课堂是借助现代教育技术开展教学活动，将移动技术与教学模式深度融合，能够直接、即时地反映全过程学习数据，详实记录教学全过程，实现课堂内外多渠道、全过程的即时交流互动与反馈，以充分调动学生的学习积极性[8]。以雨课堂为代表的智慧教学工具的出现为智慧教学的实现提供了有效的教学工具。教师应当将新科技和新理念引入课堂教学，以学生为中心，运用现代化教学工具进行辅助教学。

（四）将工程意识培养融入课程教学

课堂教学内容一般侧重于解析方法和技巧，这往往造成学生对实际工程中的电工学问题理解偏重思想化，而缺乏与该专业学科工程背景的联系。对电工学课程制定以学科为导向的教学模式，主要侧重于融入与其专业相关的工程实例，在案例式教学中融入专业领域前沿技术，实现工程问题解析与创新性能力培养相结合。将电工学知识与特定专业的交叉学科问题以工程实例的形式进行演示，以提升学生对电工学相关概念的认知。结合智慧教学模式，让学生在学习电工学理论基础知识的同时，发掘并解析电工学在特定学科背景下的工程应用问题，体会电工学在实际生活中的应用，增强分析工程问题的能力。同时，通过启发式讨论，将工程研究方法引入到主题讨论中，增加课程教学的学术性，提高学生的科学素养，加深学生对该专业电工问题的认识。

（五）优化课程考核与评价方式

教师除了在课堂上将专业背景知识传递给学生，撰写课程论文则是一种督促学生自主学习和探索的有效方式。通过设计诸如“电工学在车辆工程专业中的应用”的开放性课题，要求学生自行组建学习小组（例如4～6人一组），小组成员分工合作，围绕电工技术或电子技术在本专业中的某一应用实例，进行文献调研并展开论述（背景、原理、展望等），最终整理形成课程论文报告。要求课程论文能够融合电工学教学内容和专业特点，具备一定的专业性和学术性。学生针对所选问题进行研究性学习，把资料的搜集整理、解决问题的方案选择以及设计方案的实施手段贯穿于整个课程的学习过程中，激发学生对电工学课程的兴趣。可将此报告作为考核和评价指标之一。同时，撰写课程论文还能促使学生在低年级就主动了解和关注自己所学专业的研究内容和发展趋势。

二、深度融合学科背景的电工学课程教学改革实践

合肥工业大学面向机械设计、车辆工程、测控、材料成型、高分子和食品质量等工科专业均开设了电工学系列课程，包括电工技术、电子技术、电工与电子技术A、电工与电子技术B和电子电路课程设计等。为了综合评价深度融合学科背景的教学模式改革效果，将上述革新举措实践于本校电工学系列课程之一的电工与电子技术B(48学时，其中，理论32学时、实验16学时），课程为大班教学模式。试点专业为材料成型和应用化学。

（一）案例分析

在深度融合学科背景的电工学课程教学改革实践中，教师在课堂教学中保证充分理论知识讲解的同时，融入与学科专业相关的电工学应用案例；同时，学生则以小组形式对电工电子技术在各自专业中的应用进行充分调研。因此，精心设计选择应用案例十分重要。下面给出了电工学在材料成型和应用化学专业中的应用范例，简要阐述如下。

电工学在材料成型专业中的应用———以数控机床为例。磨具成型是材料成型专业的重要内容，在相关实验中需要广泛应用机床数控技术。这就需要学生能够掌握数控机床的基本结构和工作原理，其中就涉及许多电工电子技术知识。以数控铣床为例，其典型结构包括机械部分、电气部分及数控部分。其中，电气部分又分为强电与弱电，其中，强电控制主轴、泵、润滑系统；弱电控制伺服单元，进而控制伺服电动机编码器。同时，电气保护电路作为数控机床系统中的重要组成部分，对整个机床系统的正常运行有着直接影响。常见的电路保护设备包括熔断器、继电器等。通过在课堂讲解时融入该案例，同时让学生自行探索数控机床在材料成型专业中的应用，可将电工学中的“常开触点”“常闭触点”“自锁”“联锁”等概念与自身专业联系起来，能够增进学生的学习兴趣、提升学习效果[9]。同时，学生在自身调研过程中会发现：在包括数控机床在内的许多工业基础领域，我国在综合实力方面与美国、日本、荷兰等西方国家相比还有较大差距。如此一来，也能激发学生自立自强、科技报国的朴素爱国情感。这也是当下课程思政融入课堂的良好案例[10]。应用案例分析如图2所示。

图2 电工学在材料成型专业中的应用案例分析

电工学在应用化学专业中的应用———以电化学工作站为例。电化学工作站是一种集电化学分析方法于一体的电化学通用仪器，在应用化学领域应用广泛，包括电极过程动力学，以及化学电源、电解、电镀等多种电化学过程或性能研究。其内部结构包括数字信号发生器、数据采集系统、多级信号增益、电位电流信号滤波器、IR降补偿电路、恒电流仪和恒电位仪等。利用电化学工作站测试电化学阻抗谱。其工作原理是给电化学工作站施加一个小振幅交流正弦电压，测量交流电压与电流信号的比值（即系统的阻抗）随正弦波频率ω的变化，以及阻抗的相位角f随ω的变化。将电化学工作站看作是一个等效电路，这个等效电路是由电阻（R）、电容（C）、电感（L）等基本元件按串联或并联等不同方式组合而成。通过电化学阻抗谱可以测定等效电路的构成以及各元件的大小，并利用这些元件的电化学含义分析电化学系统的结构和电极过程的性质等。阻抗是一个随ω变化的矢量，通常用角频率ω的复变函数来表示。该案例能够很好地将正弦交流电路中非常重要的“阻抗”概念与学生自身专业联系起来，将阻抗实部、阻抗虚部、阻抗的模值和相位角ω等抽象概念融入专业实验测试与分析之中，从而更好地理解这些基础概念[9]。通过将教科书上的知识点与实际应用场景联系起来，让学生知道自身专业内容确实与电工学直接相关，在激发学生浓度兴趣的同时，将知识点融会贯通，培养学生利用电工与电子技术知识解决本专业基础科学与工程技术领域相关问题的能力。应用案例分析如图3所示。

图3 电工学在应用化学专业中的应用案例分析

（二）教学实践成效

经过一个教学周期的改革实践，通过与平行对照教学班对比发现，试点教学班在以下几个方面取得明显改善和提升：(1)课堂学习参与度提升，大部分学生能够积极融入课堂讨论，表现出良好的学习兴趣。(2)师生交流课后增多，一些学生会积极主动找老师交流课程知识点，特别是与自身专业相关的内容。(3)课程知识掌握更加牢固，学习成绩有所提升。

以材料成型专业为例，图4列出了试点教学班和对照教学班成绩分布对比。从图4可以看出，基于深度融合学科背景的电工学教学模式，试点教学班的课程成绩在90分以上的优秀比例更高。就平均分而言，试点教学班平均分为82.1分，也高于对照教学班77.5分。图5给出了每次课学生在课堂上主动发言次数以及答疑时高阶性问题占比统计。由图5可知，试点教学班主动发言次数更多，且课后答疑时高阶性问题占比上升，表明学生学习自主性和思考问题深度获得有效提升。综上，基于深度融合学科背景的教学模式革新改革有助于加强学生对电工学在本学科领域应用的认识和理解，切实改善了电工学课程的教学质量和教学效果。

（三）主要特色

1将电工学与工科学科背景深度融合

深入调研各工科专业学科背景，有针对性地舍弃一些陈旧知识，融入前沿新技术，并引入专业相关实例。课程教师预先对所教学生的专业有一定程度的理解，在授课过程中有的放矢；不同专业的学生则可以结合各自专业吸收电工学课程对其有用的部分。同时，各自专业方向的发展也将补充完善电工学的新内容框架。结合专业特点有针对性地进行教学，能够激发学生学习的积极性，有利于学生专业知识的学习。

2注重工程意识培养

将工程意识培养融入课堂与实验教学，能够激发科研能动性、增强创新实效性。通过发掘并解析电工学在特定学科背景下的工程应用问题，在案例式教学中融入专业领域的前沿技术，将电工学知识在与特定专业的交叉学科问题以工程实例的形式演示，提升学生对电工学相关概念的认知。同时，体会电工学在各自专业之中的应用，增强学生分析工程问题的能力，提高学生的科学素养，从而构建多学科交叉融合的工程人才培养模式。

图4 试点教学班和对照教学班成绩分布对比

图5 学生在课堂上主动发言次数及答疑时高阶性问题占比统计

3将创新教育渗透到课堂教学中

应用双向能动的教学手段，把创新教育渗透到课堂教学过程中。通过设计专题讨论，学生针对所选问题进行研究性学习，从而激发学生对电工学课程的兴趣，主动了解和关注自己所学专业的研究内容和发展趋势。通过引导学生自己探索问题的探究式学习，扩大学生的知识面，促进大学生对科学探究过程的理解和体验，培养和提高本科生创新能力和探索精神。

三、结束语

在新工科人才培养思想指导下，电工学课程需要改革其教学内容和教学方式，以适应新工科研究与实践的要求。本文探索构建了深度融合学科背景的电工学课程教学模式，并进行了教学改革实践研究。结果表明：深度融合学科背景的电工学课程教学模式有助于培养学生自主学习能力和科技创新能力，增强学生的工程意识培养，从而达到提升课程教学效果和人才培养质量的目标。当然，随着以学科为导向的电工学课程革新不断深化，还存在一些问题有待优化完善，例如应用案例的科学性和部分学生的参与度还需要进一步提升。

参考文献:

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[3]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究,2017(3):1-6.

[4]晋艳云,邹彩虹,李兰兰,等.能源与动力工程专业电工学课程教学改革探索[J].高教学刊,2023,9(21):120-123.

[5]张峰魁,郭昊昊,文元全,等.新工科背景下工科非电类专业“电工学”课程教学模式创新[J].航海教育研究,2023,40(3):77-83.

[6]仲伟博.电工电子技术课程的教学实践[J].电子技术,2021,50(12):108-109.

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[8]李小燕,江萍,张晨彧,等.“电工学”课程混合式“金课”的探索与实践[J].电气电子教学学报,2023,45(1):88-101.

[9]秦曾煌.电工学[M].7版.北京:高等教育出版社,2011.

[10]董明杰,余悦.智能制造体系电工学课程改革与课程思政实践[J].教育教学论坛,2023(24):44-47.

基金资助:安徽省高等学校省级质量工程项目“基于智慧教学平台的《电子技术》线上线下精准教学分层进阶式学习的研究”(2020zdxsjg281);

文章来源:周儒,江萍,张晨彧,等.深度融合学科背景下电工学课程教学模式探索与实践[J].高教学刊,2024,10(35):137-140+145.