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热烈祝贺:中国大学MOOC《电工学(电气工程学概论)》(天津大学)正式上线开通!
热度 3 zlyang 2018-12-12 15:26
热烈祝贺:中国大学 MOOC 《电工学(电气工程学概论)》(天津大学) 正式上线开通! 天津大学为新工科需求背景打造的课程 《电工学(电气工程学概论)》 昨天( 2018-12-11 )正式上线开通! http://www.icourse163.org/course/TJU-1003484005 http://www.icourse163.org/course/TJU-1003484005 http://www.icourse163.org/u/8291665188?userId=1495588 目前许许多多的课程纷纷上线,形势喜人! 天津大学《电工学(电气工程学概论)》的特色是:为适应新工科建设需求而打造的新体系课程。 这个体系需要在实践过程中不断完善。 欢迎大家关注!谢谢! 感谢您的指教! 感谢您指正以上任何错误! 感谢您提供更多的链接!
个人分类: 本科生教学|4439 次阅读|7 个评论
国家级精品资源共享课《电工学》(天津大学)网址
热度 1 zlyang 2017-9-13 22:34
国家级精品资源共享课 《电工学》(天津大学)网址 天津大学《电工学》是教育部第一批“国家级精品资源共享课”。 网址: 电工学 - 天津大学 - 王萍 -资源共享课详细页 - 爱课程 http://www.icourses.cn/coursestatic/course_2224.html 相关链接: 教育部办公厅,2016-07-01,教育部 办公厅关于公布第一批“国家级精品资源共享课”名单的通知 http://www.moe.edu.cn/srcsite/A08/s5664/s7209/s6872/201607/t20160715_271959.html 301,天津大学,电工学,王萍 第一批“国家级精品资源共享课”名单 W020160715503665399086.xlsx 第一批“国家级精品资源共享课”名单 感谢您的指教! 感谢您指正以上任何错误!
个人分类: 本科生《电工学》资料|4944 次阅读|2 个评论
电路理论是与量子力学相关度更大的理论,不是传输线理论的简化
热度 4 fanjing1 2015-11-2 17:21
大部分的学者(包括教科书)认为,电路理论是传输线理论的近似(在 的情况下)。这是一种误解。造成这种误解的原因是,搞电路的人多重视应用性,没功夫顾及数学上的严谨性;而搞微波的人有些习惯性地想当然,在没有经过严格论证地情况下,把坡印庭能流推广到直流电。笔者认为,区分电路理论和传输线理论的适用范围,既要看llamda ,也要关注能流的方向和传播方式,不能一概而论。直流电作为特例,完全不存在坡印亭能流的传播,而仅仅是一种电势能的纵向传播,能量直接来自“源”。这有点儿类似虚光子。简言之, 电路理论是与量子力学相关度更大的理论,而不是微波传输线理论的简化。 笔者提出这个学术观点,依赖于以下几个朴素的事实: 1、 麦克斯韦方程不考虑源的作用 当年麦克斯韦提出场论时,并不重视源的作用。从麦氏方程的角度讲,大家所提到的真空光速 c 仅仅是在均匀平面波的情况下成立。现在科学界已经非常清楚,均匀平面波仅仅是一种理想。传输线理论研究的是特定边界条件下电磁波的传输过程。它是一种局域性理论: 它不考虑“波从哪里来,它去向哪里”。 2、 电路理论是考虑“源”的理论 在电路理论中,“源”非常重要。理论体系以电压、电流、欧姆定律为主。其中,电压来自于电池,欧姆定律来自于材料特性。这方面的研究以凝聚态物理、固体物理为主,其研究对象是微观粒子及其变化规律,属于量子力学的范畴。微波传输线理论 没有 给电池设计、磁路设计等电工界关心的问题提供任何有效帮助。 3、 电路理论的本质是非匹配,而传输线理论则是阻抗匹配 在电路理论中,理想电压源的输出阻抗是 0 欧姆,负载则随意。实际的动力电池内阻已经到达 1 豪欧姆以下,阻抗匹配在这里是一个要尽量避免的概念。传输线理论的核心则是阻抗匹配。如果想利用传输线理论计算输出阻抗极小的电路能流,将出现无穷大的反射系数,计算无法进行。黄志洵教授对此 有严格论述。 4、 电力电子研究的主要问题是强非线性 电力电子是当前的热点行业,新能源的发展离不开它。电力电子中所用到的三极管、二极管都是强非线性器件,而传统的传输线理论是很少研究非线性的。一些研究者发现,非线性条件下的传输线理论会出现相速度、群速度超光速的情况。 5、直 流条件下的光子能量为零 赵凯华老师试图使用坡印亭能流来解释直流电的能量传播,这实际上是微波的观点的推广。根据 E=hf , 直流电不应该有能量传输,这当然是荒谬的。事实是,直流电没有辐射,所以不存在光子,直流电只是不以辐射来传播能量罢了。它的能流来自电池电势所产生的纵向电场。 对于源来说,势是比场更为基本的量。 这恰好与量子力学中 AB 效应的结论有些类似。在电工学的研究中,电感、电容的特性与材料关系极大,而与周围的空间关系不大。一些学者把静场归结为虚光子,并且证明,外加场源后的真空态和无场源时的真空态是正交的。这也表明:直流电传输依靠坡印亭能流的观点是错误的。 6、 带有欧姆定律的麦氏方程不是波动方程 电磁波之所以称之为波,是因为无源的麦氏方程简化后变成亥姆亥兹方程,它是一个典型的波动方程。可是,如果我们考虑到欧姆定律,则此方程变成了混合形式: 。在低频下,更是退化为: ,这是一个典型的扩散方程。从数学上讲,扩散方程与波动方程分别属于椭圆方程和双曲线方程。这是两个相对独立的分类,不能说谁是谁的近似。扩散方程的速度与定义有关,这在《电 磁通论》中早有论述。在笔者已经发表的文章中,也有论述。 7、无线输电无法使用微波传输理论来解决 由于能源传输的需求,无线输电是近年来的研究热点。奇妙的是,几乎没有人使用坡印亭能流来研究这个问题。 MIT 的研究人员喜欢用量子隧穿、量子共振的概念,国内的研究人员则使用电路及其共振理论,在实践上做出了很好的成绩。搞理论物理的则喜欢使用超材料等高大上的概念,可惜并没有取得比电工理论更好的实验结果。依笔者看来,这不是偶然的。因为电工理论本来就是和量子理论更加接近的理论,研究的核心是相互作用。微波理论的定域性反而无法描述这类现象。 综上所述,电路理论是一套非匹配的、与源有关的、依靠导体传递能量的非定域理论;传输线理论则是一套匹配的、与源无关的、依靠介质传递能量的定域性理论。它们在数学上和物理上都是正交关系,不存在谁是谁的简化这样的问题。如果非要这样思考,不如先回答:对称性理论是非对称理论的近似呢?还是非对称理论是对称理论的近似?听说搞理论物理的人起了个新名词:超对称性(悟空,你好调皮!)。说得草根点儿,这个问题也可等同为:“在这个世界上,是男人重要呢,还是女人重要?” 记得科学网有位博主说:理论物理堕落地让人掉泪。笔者虽然没有说这话的资格,却也有同感。这个世界原本就是丰富多彩、对立统一的,如果非要简化,至少也得分清楚主要矛盾和次要矛盾,分清楚能量传输路径。并不存在什么 Theory of Everything 。梁昌洪老师说的好:当波导壁有损耗时,传播模式和截止模式之间的界限被模糊化了,整个模式体系基础发生了强烈的“地震”,被动摇了。如果物理学必须有 一个哲学思想作指引的话,我相信这个思想更应该是对立的阴阳,而不是简单的上帝。 电工学理论从数学上看起来当然比传输线理论简单些,可是其物理思想上却更有深度。很少有资料谈及磁力线是什么?它在不同介质中的传输速度是多少?变压器中能量的传输依靠磁力线。由于楞次定律,传递能量的 B 恰好被抵消为 0 ,数学方法在此失效。法拉第力线的概念则显得更有生命力。 仅仅为电工学正名,这还不够。我们更应该思考,是否我们忽略了某些被掩盖在数学简单性之下的物理复杂性?黄志洵老师提出要进行“三负”研究,即负折射率、负速度、负能量研究。前两者已经实现,负能量研究则仅在量子力学中有所提及。笔者认为,如果电路理论果真如笔者所预言,更加接近量子理论的话,负能量应该也可以在电路理论中找到。有这么几条线索可供思考: 1 、在重负载情况下,并联谐振回路的无功功率不断在和有功功率进行交换,其瞬时势能有可能进入负载。 2 、磁势能场在什么条件下是保守力场,什么条件下不是? 3 、磁致冷材料发生相变,从环境中提取了热能,已经实现 cop 系数大于 5 。 电工理论是微波理论的老大哥,新材料又是新能源的基础。重新理解电工学,并给予其恰当定位,有利于我们树立自信,完成特斯拉前辈的伟大梦想。搞无线输电的朋友都懂的。
个人分类: 个人随笔|4966 次阅读|16 个评论
电工学是电磁学的老大哥
热度 4 bugu234 2015-8-7 09:53
英国物理学家 麦克斯韦是经典电动力学的集大成者。在科学史上,麦克斯韦把电、磁 , 光统一起来,实现了一次大综合。麦克斯韦在 1873 年出版的《电磁通论》中发表了麦克斯韦方程组 ,这是一部非常重要的电磁学经典著作。 明确地说,在 1873 年以前,没有电磁波理论和应用。电磁场理论也是不完整的。在当时,电工学是电磁学的老大哥。可是,在 1873 年以后,由于电磁场理论的完善以及电磁波的突飞猛进的发展。作为小兄弟的电磁场和电磁波理论后来居上,它的光辉远远盖住了电工学。于是, 在很多教科书上,把 电工学作为电磁场理论的一个分支。作为一个通俗的比喻,电工学好像成为了电磁场和电磁波理论的儿子。 我本人的专业不是 电磁通讯,也不是电工学。然而在最近二年,我很关注这二门学科的关系。我注意到,作为电工学一个分支的电路理论,在最近 30 年来也在突飞猛进地发展。它已经成为一门独立的学科,根本不是电磁场和电磁波理论的子学科。 我在这里仅仅举二个例子。一是电路中的欧姆定律,它不属于麦克斯韦方程组,也不服从洛伦兹变换。二是电路中存在二极管、三极管等非线性元件,这些有特性元件的电路理论也与麦克斯韦方程组几乎无关。 所以,即使是在现时代,我认为包含电路理论的 电工学依然是电磁学的老大哥。 近年来,我们做了一个测量交流电速度的实验,这个实验 也与麦克斯韦方程组几乎无关,因为交变电场在金属导线中的传输与电磁波几乎无关 。 我们发现,在一定的电路条件下,交流电场速度远远超光速。 在这个实验中,我们采用了现代的精确示波器,可以显示出交变电场时间差的纳秒级的区别 。虽然在现代实验的水平上,这个实验是简单的。可是实验的优点是稳定和可靠。 我们认为,在宇宙中,纵向电场的速度是不受相对论光速极限限制的。纵向电场速度的超光速与电磁学理论没有矛盾。 相对论的结论存在一定的局限性和片面性。我们的实验结果将打破延续了 110 年的相对论的理论教条。 实验胜于雄辩。
4129 次阅读|7 个评论
针对材料类专业学生的电工学课程教学的思考与实践
热度 2 herlifexysz 2014-3-10 12:07
在阅读文献时看到自己的拙文被引用,却发现原文被修改得找不到了。 幸好在别处被转发,遂补发如下—— 针对材料类专业学生的电工学课 程 教学的思考与实践 叶春暖 苏州 引言 在对高校教学的多年观察与实践中,笔者反复 思考着这些问题:靠 增 加 作业量和 延长学生的学习时间来提高考试成绩,还是压缩讲课课时来充分开发学生的自主学习,提高其综合能力?显然,前者的做法是急功近利的,甚至可以说是对学生 和社会 不负责任的。笔者在多年的电工学的课程执教实践中,反复思考着: 理想的高等学校教育 应该追求什么样的教学质量 ? 电工电子技术不断发展,新技术层出不穷,电工学课程的教学内容也不断扩充,非电类电工学教学学时却在减少(从 2008 年的 72 学时逐年减少到 54 学时目前的 36 学时)。面对学时减少和内容膨胀,而社会对学生的要求更高,因此教学主体中的师生必须统一课程的教学思想,改革课程的教学模式和手段,切实有效提高课程的教学质量。 笔者在多年来的电工课程教学中,十分注重课程教学改革与建设。 结合笔者在给材料类专业学生讲授电工学课程方面的经验与思考,突出在教学设计方面,而不是较为广泛的现代电子设计或网络教学环境等的建设,进行如下总结,以与同行们交流。 一 教学思想的设计 思想决定行为,有什么样的观念就有什么样的教育行为。 课程改革, 的确需要作为 一项系统工程来抓,就要进行 系统的 规划,从宏观到微观、从近期到长远、从局部到整体等。只有各方面 规划 到位,才可能 执行 到位 。 校长是大学精神的灵魂,教师是课程文化的代表。教师有了自己的教学理念与标准,就有了独立的教育立场。 教育,首先是育其心,然后是训其身。对于目前的高校学生,尤其需要这样的教学思想的引导。作为一个人,他的各种能力取决于知识、思考和行动的统一作用,其中思考力最为关键!学生的思考力是在他从孩提时代开始的认识自己和周围环境的过程中慢慢培养起来的。如今的许多普通中学,都已经对自主学习和研究性学习开展了非常广泛的研究,所以,作为经历过高考而进入高等学校的大学本科生,他们都已经具备了一定的自主思考力。那么,高校教师在教学过程中,尤其注意要营造一种更加适合的学习氛围,保护和发展他们的自主思考力,而不是让他们在高一级的深造学习中反而放慢了学习与成长的脚步。 首先,教师要让学生了解并明确教师的教学思想。只有这样,才可能激发学生的兴趣与潜能,争取学生的支持与参与,共同完成教学任务并体验愉快的学习之旅。以下是笔者在电工课程中逐渐明确的教学思想的要点,这些内容应该安排在绪论课逐一分解到位。这些思想反映了师生的教学活动需要遵循的基本规则。只有明确了规则,师生在活动中才能有章可循、高效率地发挥各自的能动作用,实现有意义的教学互动效果。 1. 认识学生。 学生未来的发展是怎么确定的,定向在什么上面?他们为什么要学? (不是:为什么要他们学?)可以通过开课前的问卷调查,并结合学校实际情况完成。然后依据不同职业规划进行分层次的教学内容和培养要求。 2. 教师介绍。 回答:为什么由我来讲授本门课程?向学生介绍教师的学科专业背景和工作经验,做人做事的基本原则,性格等,建立教学信任与交流的基础。 3. 课程属性与目标。 回答:电工学课程在课程体系中处于什么地位?在知识、技能与素质三方面,这门课程想达到什么样的目标?课程对学生未来的发展起到哪些影响? 在理工科材料类专业,电工学课程是对非电专业学生进行电气工程基础教育的一门技术基础课,是他们获得电工电子知识的重要桥梁,是后续相关专业课程的基础。在极少的学时内,最低要求学生掌握电工学的基础知识、各种元器件的特性和使用、基本直流和交流电路的分析、基本的电工测量技术、基本放大电路和运算放大电路的分析,提高电路识图和分析能力,最终运用电工学基本概念和理论,去解释材料中的某些电现象,掌握生活和工作中的安全用电和节约用电;更高层次的要求是领悟适用于科研和工作中的思维训练、研究方法;社会生活中的相关哲理,提高学生的科学、技术和人文方面的综合素质。 4. 课程内容与计划。 回答:教或学什么?进度如何? 课程内容是载体,将教学内容与进度安排告知学生,使之随时了解,掌握预习的进度,提高主动学习的效率,保证教学目标的实现。教学不限于一本教材,而是用好多种渠道的教学材料 5. 课程特征。 电工学的理论教学总学时少,只有安排精简课程,没有实验教学,所以选择最基础和最经典的模块化内容教学。 在教学中,教师将负责帮助学生寻找穿插于整个课程始终的主线,这样可以使学生学习时做到提纲挈领,形散而神不散,掌握电工学的理论精髓。教师还将帮助学生明确本课程与相关课程的联系,使他们能够建立起牢不可破的知识结构网络,理解整个材料学科的知识结构,从而提高学生的学科理解和综合能力。 6. 教学环节。 回答:怎么教?怎么学? 采用渗透性教与学的方法。教师给出学习材料和学习目标,组织学生课堂讨论,讲解中重视基本概念的理解,适当分析解题。将学生进行合理分组,强调先学后教,学生一定要先预习,反复读教材和教参,并查阅消化网络资料和指定文献;找出疑难问题,首先尝试小组内解决,然后参与课堂讨论,设计考核指标并根据表现开展互评;课后及时复习,完成一定量的书面作业。 7. 学习资料及来源 校内资源:不同版本的教材教参,习题解析,实验中心,课题组,课程中心论坛等。 网络资源:文献扩展,仿真实验,博客空间, QQ 群,教师邮箱。 8. 考核与评价 多元化标准。包括分组教学活动中的综合表现、平时对教学的关注度、实验动手能力、理论知识测试、教学论坛的参与度、学习效果的展示能力等。 二 教师素质的综合性 真正的教师应该是什么样的?我认为,真正的教师不是只教给学生各种知识,而是更多地教 给学生获得知识与技能的学习方法 以及途径,指引、激励和开发学生的多元潜能。作为教师,他应该将培养学生的学习兴趣作为自己的第一任务,点燃学生的求知欲,满足学生的好奇心,成全学生的展示欲。教师的作用,就是像朋友一般和学生一起去探讨问题,帮助学生,使学生从对学习感到有趣、好奇,发展到对知识的内在魅力形成深刻的理解和灵活的运用。那么,在教学中,教师应怎样点燃学生学习兴趣这一“引擎”,来提高学生学习的内驱力呢?笔者认为必须要做到以下 几点。 1. 教师要有正确的目标感和价值观。一个人有很多种活法,归根到底的哲学问题只有一个:精神立身还是富贵立身?我们知道南辕北辙的故事,它告诉我们选择方向的重要性,方向错误,你越努力,离目标也就越远。人,只有在选择正确的情况下去努力,才能做出成就。人生路上的第一位选择,不是做什么职业,而是问自己:选择“精神立身”还是“富贵立身”? 这也是作为教师这一职业的信念问题。 做教师,就是做学问,想从学问里去找“黄金屋”,是一种错误的想法。“书中自有黄金屋,书中自有颜如玉”的古训,绝不是真的叫你到书中去搜寻“黄金”,而是从中找到像金子一样珍贵的精神世界。做教师,就是做学问,就是从学问中感受生活的快乐,教育的幸福,人生价值的轻舞飞扬。人要生存,要有一定的物质资料作保证,衣食足而知荣辱,对大多数人来说,精神是在物质得到基本满足的情况下去追求的。今天,教师在物质上的生活已经超越“衣食足”,大多数教师的收人在本地区已进入中上水平,发达地区已有越来越多的教师筹划购买私家车。但不要忘记,教师这个工作毕竟是以精神追求为主的。教师的物质由国家保证供给,有了它,不是图安逸,而是能使我们更好地沉下心来,体会一趟人生美好的精神之旅。 2. 教师要重视自己的专业成长。 教师的专业首先是教育,其次是学科的学术。教师要获得第一专业的成长,不仅需要研究教学技术方面的专业书,更要学习一些教育理论,因为教育理论是我们认识教学实践、分析教学经验的工具。当教学出现“短路”时,就需要向理论寻求帮助。没有理论指导的实践可能会陷入一种盲动。 课堂教学改革必须 有 理论层面的指导 ,只有 在 先进教育教学 理论指导下,课堂操作模式、教师 教的过程和 学生 学 的 过程才会更有方向感,教育教学质量的增长方式才会有由经验型向科研型转化。在教学经验的不断积累中,结合先进的教育理论,去指导、反思和改进教学实践。 从教育学和课程论的角度来看,电工学属于综合课程,是一个多学科组成的学科群。因此在电工学课程教学中,课程教师应该具有多学科的背景。最起码,应该预先对所教学生的专业有一定深度的理解,这样能在教学中高屋建瓴、生动地结合学生的具体专业,给学生指出所学理论知识和基本概念的应用场所。学生对课程和专业形成了感性的认识,能够端正学习态度,主动地投入,高效地学习。这就是“知情意行”的统一,学生深刻理解了电工学中的基本概念,将来工作中容易融会贯通,举一反三,即实现课程的最终教学目标。 从科学发展论看,每门学科的体系都是发展的。课程教师要保持教学的源头活水,还应该追踪有关课程的学术研究前沿,保持科研的激情投入,权衡科研、教学与教学研究工作。这样,在教学过程中,教师能同时获得全面的专业成长,实现理想的“教学相长”。 举例来说,笔者具有物理学、材料物理和物理电子学三个学科的背景,所以在电工教学中能向学生引进前沿的研究成果,如关于第四种基本电路元件即忆阻器的认识、理解和掌握。忆阻器作为教科书上还没有提及的基本元件,适当补充进电工学的教学中,使学生借助文献阅读,深刻理解和掌握材料、元件与电路之间的联系,运用所学知识在科研家或工程师的工作中发展新概念和新技术。因为在新世纪,随着纳米技术的逐渐成熟,特殊功能材料的制备、结构与特性息息相关。通过在教学中介绍忆阻器的概念,可以使学生进一步加深理解与明确电工学在材料研究和应用中的重要作用,理解材料的制备与构效关系是材料研究的主题,以及作为“材料人”在今后的努力和发展方向。 3. 教师要有丰富的教学手段。 各种教学手段的使用出发点,是为了引导和激励学生进行主动学习。首先, 教师 要 指导学生在明确了学习目标之后,把大目标化为一个个小目标,把学习中的重难点部分化解为自己跳一跳能实现的小目标。其次,教师要善于 对 学生 进行 学习方法 的指导。比如, 让学生掌握阅读的基本要求。要求预习的时候必须在有问题的地方作批注,重点或不理解的内容画圈。再次,教师要依靠课前的激情导入来激发学生的学习兴趣,课间随时地动态关注学生的眼神,巧妙地维持学生有意注意的集中。最后,教师要在课余与学生建立良好的沟通桥梁,及时了解他们在学习中的困惑,帮助他们克服学习中的障碍,从而获得主动学习的成就感,最终掌握了知识技能和提高了综合素质。这是愉快的学习体验之旅,有助于促进学生保持终生学习的动力。 三 课程体系的重构 课程是学生培养的载体,体系的科学性和系统性是前提。 在现有的“人才培 养方案”中,需要修改重构的表现在以下几方面。 在基础平台课程模块方面,应该整合化学类基础课程,避免重复教学;酌情增加电工学课程的理论和实验总学时。在专业基础和方向课程模块方面,提出如下修改的建议: 提前讲授《材料科学导论》,重在对专业的兴趣培养和感性认识,以概述材料制备原理、表征手段和工程材料为主要教学内容 ;在材料工程类的课程方面,增加《薄膜材料的制备工艺》;在材料科学方面,确保《材料物理》和《材料的结构与性能》专业基础课程的属性和地位;《材料物理性能》作为专业必修或限选课开设,重构交叉学科《材料表面与界面》、《纳米材料与器件》课程,组成专业方向课程或特色课程体系。 所以,在学生了解学校的人才培养方案的情况下,通过以上课程体系能够主动按照个人职业规划,积极主动投入学习,能够掌握材料学科的基本研究对象、基础理论和研究方法,从而运用其基本理论知识解决工程中的实际问题,真正培养出材料学科的“宽基础”、“分层次”和“综合型”人才。 四 结束语 通过以上几个方面的建设,目前笔者的电工学教学逐渐走上正轨,教师正在与学生一起收获成长的喜悦!对于学生的疑问,即使教师知道答案,也不会轻易地告诉学生,而是 让学生自己去寻找资料,自己做出判断,尽可能的不去影响学生的自主思考。这种做法,最大可能地保护了人类创造力的根源——思想的自由和自主 。 学生普遍觉得拓宽了视野,增长了学习兴趣,培养起了对问题的独立思考能力和同学之间的合作意识。但是,在课程建设的网络教学环境和多元化的考核方式尚未完全成熟,今后还需要不断地探索和完善。 参考文献: 1. 成开友,电工学课程教学改革的研究与实践。 电气电子教学学报(增刊), 2010 , 32 : 52-55 2. 毛一之,黎霞,张雪辉,李华,转变教学理念,深化电工电子课程教学改革。电气电子教学学报(增刊), 2010 , 32 : 75-77 3. 束正煌,一种值得倡导的物理教学法 —— 渗透性教学法。国际物理教育通讯, 1997 , 20 : 43-45 4. 胡淑均。基于建构主义理论的电工学教学改革探析。科技信息, 2010 , 28 : 373 5. Majumdar, H. S., A. Bandyopadhyay, A. Bolognesi A. J. Pal. Memory device applications of a conjugated polymer: Role of space charges. Journal of Applied Physics, 2002, 91 : 2433-2437 6. Lian, K., R. Li, H. Wang, Z. Lu J. Zhang. DC and AC analyses of a printed flexible memory device. Organic Electronics, 2010, 11 : 1141-1144. 7. 吴建强,吴辉。教学设计在“电工学”课程建设中的作用。 2010 , 32(Z2) : 23-26 8. 徐曼,刘斌。电气电子材料类课程的对比研究 。 电气电子教学学报, 2011 , 33 ( 2) : 12-15 9. 吴新明,冯根生,方龙。从教育学的视角来透视《电工学》课程改革。华北航天工业学院学报, 2001 , 11( 增刊 )S1 : 70-72 10. 李斌,林伟,陈昌巨,杨莉。重构电工电子教学新体系。理工高教研究, 2006 , 25(1) : 99-101
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概念图在电工学教学中的初步应用
热度 5 herlifexysz 2012-10-29 16:21
概念图在电工学教学中的初步应用
理科知识相对具有抽象的概念内涵、丰富的逻辑层次和严谨的科学命题, 概念是基础。 然而在教学过程中发现,学生往往忽视对基本概念的掌握,特别是不能够形成概念网络,更不能够比较深刻的了解概念间的联系,导致了学习困难,考试考不好。 在一般中学的教学过程中,为了省却学生的宝贵作业时间,往往是教师自己花大量时间总结好概念结构和常考各种题型。因此自小发展的自主性学习能力却无形中被逐渐抹杀了。进入高校,理工科教师要求大学生对章节复习进行概念总结以加强自学能力的培养和训练,但学生往往不明深义而仅仅为了“应付”,照书搬抄几条概念、一二三四点罗列,至于联系、扩展、应用是根本无暇顾及。甚至,老师先前课堂已经提及的扩展部分,也是熟视无睹。 都说大班教学的个性化教学是“神马浮云”,那么究竟有没有办法 让教师找到某些学生,(特别是学困学生)学习上的薄弱环节而进行针对性帮助呢? 教学中,我让学生完成章节概念小结,好的不好的,再到课堂上show给大家看,这样可以学习优点,指出问题,弥补不足。下面是几种图表。
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多角度认识电工学课程
热度 3 herlifexysz 2012-10-29 16:06
多角度认识电工学课程 作为技术—— 百度百科 :电工学指研究 电磁 领域的客观规律及其应用的 科学技术,以及电力生产和电工制造两大 工业生产体系 。 electrotechnics,又称电工技术,研究 电磁现象 在工程中应用的 技术科学 ,包括电磁能量和信息在产生、传输、控制、应用这一全过程中所涉及到的各种手段和活动。。。。。。 电气化:电照明、传动、加热、电化学工业、电物理装置。 理论发展:计算机技术、电子技术以及工程控制论等一系列新兴的科学技术理论蓬勃发展,基础科学、应用科学和技术开发之间的知识结构更加紧密, 各门学科与专业之间互相渗透 和交叉 ,使科学技术和社会生产形成一个既深入分化又高度综合的庞大复杂的整体,同时 也促进了电工理论的发展 。正是电磁规律在能源、信息、控制等领域的技术应用,描绘出现代化社会的蓝图,形成新技术革命的主流。它冲激着社会生产和生活的每一个角落,不仅大幅度地提高了社会生产力,创造出丰富的物质财富,而且 改变着人们的生活方式、社会行为、教育训练、思维方法,促进了社会的精神文明 。 新技术:大火力、水力发电机组,超高压大容量输变电设备、直流输电技术、家用电器等 作为课程—— 中文定义 秦曾煌先生在第四版教材中讲:电工学是研究电能在技术领域中应用的技术基础课程。 蒋德川先生在第二版教材中讲:电工学是研究电磁现象及其规律在工程中应用的一门科学。 辞海讲:电工学是研究电磁现象及其规律在工程技术中应用的一门科学,包括电工原理、电磁测量、发电、输电、配电、电机、电器、电工材料、工业电子学及电力拖动、电热、电焊、照明等。 吴新明等:电工学是研究电磁现象的自然规律在工程中的应用与信息处理技术的一门综合课程。 英文定义 Electric Engineering,including Electrical Engineering and Electronic Engineering 从科学发展论看,每门学科的体系都是发展的,如今电工学逐渐演变成为“大科学”和“大技术”,不仅建立在电磁学基础上,还涉及到生物、电化学、材料、医学、纳米等学科;不仅渗透到物质生产部门,而且渗透到政治、军事、文化教育和日常生活等领域。不同专业的学生,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电工学的新内容框架。 从教育学的角度来看,电工学属于综合课程,是一个多学科组成的学科群。因此在电工学课程教学中,课程教师应该具有多学科的背景。最起码,教师应该预先对所教学生的专业有一定程度的理解,这样能在教学中高屋建瓴、生动地结合学生的具体专业,给学生指出所学理论知识和基本概念的应用场所。 从课程论的角度来看,电工学属于工科非电类专业学生的技术基础课,即学科和专业方向课的基础、学院平台课和学科必修课,起着承前启后的作用,内容是稳定发展的。 从知识的分类角度来看,电工学中的各种层次 / 结构的知识影响着教师传授和学生获取的方式。世界经济合作与发展组织把知识分类成包括事实知识、原理和规律知识、技能知识和源头性知识四个方面,或者简单地分为显性知识和隐性知识。技能知识和源头性知识是不可编撰的人类对过去积累的经验、教训和隐藏在人的大脑内部的很难用语言来表达的隐性知识,其他是显性知识。显性知识可以通过教师的讲授而传递给学生促进意义有效建构,但隐性知识是不能的。通过应用示范、参与实践、自主探究等方式可以实现隐性知识的传递。某种程度上,隐性知识比显性知识更为重要。只有当电工课程的隐性知识通过个体思维参与而内化,才能产生具有逻辑使用价值的迁移,才能对各专业学生的思维发展发挥广泛深远的作用。 随着纳米、信息、生物、认知这四大会聚技术(简称 NIBC 技术)的发展,满足特殊功能的材料与器件的制备和开发是指日可待的,这种大科学使科学发明从出现到实际应用的时间日益缩短。作为“化工人”,今后将直接接触各种化工设备和精密控制仪器,以指导功能材料的制备与先进仪器的生产、保护环境和服务人类。作为“材料化学人”,应该了解可以通过各种电与非电的方式合成材料、分析材料结构与性能。作为“纳米人”,要了解自下而上的纳米材料合成方式,发展新型信息材料与器件,应用于生物医疗,研究并完善科学的认知模式。作为“材料人”,要深刻理解课程在材料、元件与电路之间的联系作用,运用所学知识,可能在科研家或工程师的工作中发展新概念、开发新材料和新技术。作为“生物材料人”,是材料学、生物学和医学等学科领域的跨学科人才,将高分子材料的基础知识应用于对生物材料的组成、结构、性能、设计、制备、改性、加工、分析测试及新型生物材料和产品的开发,应该了解个体内生物电的产生和传递过程,掌握生命的本质,更好地服务于人类。 因此,多种专业的学生通过电工学课程的学习,可以深刻理解其科学的逻辑思维方式,应用于各专业感兴趣的方向,获得认知的良性发展。
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课程能力与课程体系对激发学习动力的作用(初稿 未完)
热度 3 herlifexysz 2012-1-3 19:53
本文针对笔者多年的电工学课程教学实践进行了反思与总结。主要从教师的课程能力和平台的课程体系方面,介绍了在 材料类专业 的 电工学课程 建设中如何激发学生的学习动力来提高学习效果的做法与体会,为同行们的教学改革提供参考。 电工学;课程能力;课程体系;学习效果 Construction on the ElectricalEngineering Course with course management for Students Majoring inMaterials Science YE Chun-nuan College of Chemistry, Chemical Engineeringand Materials Science Soochow University Abstract: The research and summarization onthe Electrical Engineering Course teaching were carried out according topratice for many years. A great attention has been paid to teaching ability andcurriculum system to motivate the students majoring in materials science. Itwill provide an important reference to the educational reform of electricengineering course. Keywords: Electric EngineeringCourse;Teaching ability; Curriculum System; Learning Effect 引言 现代学习理论认为,真正的学习发生在激励和思考中。那么,以下两点必然是提高学习者学习动力的要素。第一是 教师的课程能力 。只有互相信任基础上的和谐师生关系才更有助于实现教学相长。教师不仅是教给学生各种知识,而是更多地教给学生获得知识与技能的方法以及途径,指引、激励和开发学生的多元潜能;将培养学生的学习兴趣作为自己的第一任务,点燃学生的求知欲,满足学生的好奇心,成全学生的展示欲;像朋友一般和学生一起去探讨问题,帮助学生,使学生从对学习感到有趣、好奇,发展到对知识的内在魅力形成深刻的理解和灵活的运用。在教师的这种有效激发和引导下,学生借助一定的课程载体,能导致教学双方的良性发展。第二是 课程体系的完备和有效度。课程是学习的载体,通过有关体系知识的了解和学习,培养学生正确的学科思维方法,认识到课程所在体系中的位置和作用,将有助于激发学生对学科的热爱,从而养成积极的课程学习行为,保证学习效果和教育目标的实现。 一、提高教师的课程能力 教师的课程能力是应用所学或内隐于实践的教育课程知识及其自身的人文修养解决实际问题所体现的主观和智慧。教师能否准确定位每一节课的学习目标并置于整个连贯一致的课程体系中进行考察,决定了学生实际学习内容的宽度和深度。教师的实践性知识还涵盖了对自我身份的认同、对学科、课程和教学的认知,对学生及师生关系的体悟以及对教育情境的反思。 教师的专业首先是教育,其次是依附于一定学科的学术。 教师要获得第一专业的成长,不仅需要研究教学技术方面的专业书,更要学习一些教育理论,因为教育理论是我们认识教学实践、分析教学经验的工具。当教学出现 “ 短路 ” 时,就需要向理论寻求帮助。没有理论指导的实践可能会陷入一种盲动。课堂教学改革必须有理论层面的指导,只有在先进教育教学理论指导下,课堂操作模式、教师教的过程和学生学的过程才会更有方向感,教育教学质量的增长方式才会有由经验型向科研型转化。在教学经验的不断积累中,结合先进的教育理论,去指导、反思和改进教学实践。 教师对学科和课程本质要有恰当的整体把握,对分部目标要有有效的微观调控。 从教育学和课程论的角度来看,电工学属于综合课程,是一个多学科组成的学科群。因此在电工学课程教学中,课程教师应该具有多学科的背景。最起码,应该预先 对所教学生的专业有一定深度的理解,这样能在教学中高屋建瓴、生动地结合学生的具体专业,给学生指出所学理论知识和基本概念的应用场所。 学生对课程和专业形成了感性的认识,能够端正学习态度,主动地投入,高效地学习。这就是 “ 知情意行 ” 的统一,学生深刻理解了电工学中的基本概念,将来工作中容易融会贯通,举一反三,即实现课程的最终教学目标。另一方面 ,技术课程的教师还要保持教学的源头活水,应该追踪相互关联课程所属学科的学术前沿,保持投身科研的激情,权衡好科研、教学与教研三方面的关系。 举例来说,笔者具有物理学、材料物理和物理电子学三个学科的背景,所以在电工课程教学中能向学生引进研究前沿的成果,如关于第四种基本电路元件即忆阻器,向学生介绍忆阻器的有关概念和技术理解。忆阻器作为教科书上还没有提及的基本元件,适当补充进电工学的教学中,使学生借助文献阅读,深刻理解和掌握材料、元件与电路之间的联系,运用所学知识在科研家或工程师的工作中发展新概念和新技术。通过掌握忆阻器的概念和研究进展,可以使学生进一步加深理解与明确电工学在材料和信息的研究和应用中的重要作用,理解材料的制备与构效关系这一研究主题,以及作为 “ 材料人 ” 在今后的努力和发展方向,即利用先进高新技术实现多功能、智能化、高性能的材料,爱护生态环境和建设美好家园。这样的教学过程中,教师自身能获得专业成长和职业幸福。 21 世纪,不同领域科学技术的创造性融合日趋显著 , 电与非电专业日益交叉、渗透,各种新知识、新器件和新技术层出不穷,电工学课程教师要密切关注科技动态并不断提高自身素质。 教师在专业上获得成长,学生也能深刻感受到学习的意义并积极学习 “ 大科学 ” 和 “ 大技术 ” 的思维方式,发展完善自我。 各种教学手段的使用出发点,是为了引导和激励学生进行主动学习。 首先,教师要指导学生在明确了学习目标之后,把大目标化为一个个小目标,把学习中的重难点部分化解为自己跳一跳能实现的小目标。其次,教师要善于对学生进行学习方法的指导。比如,让学生掌握阅读的基本要求。要求预习的时候必须在有问题的地方作批注,重点或不理解的内容画圈。再次,教师要依靠课前的激情导入来激发学生的学习兴趣,课间随时地动态关注学生的眼神,巧妙地维持学生有意注意的集中。最后,教师要在课余与学生建立良好的沟通桥梁,及时了解他们在学习中的困惑,帮助他们克服学习中的障碍,从而获得主动学习的成就感,最终掌握了知识技能和提高了综合素质。这是愉快的学习体验之旅,有助于促进学生保持终生学习的动力。 枯燥的理论学习容易让人乏味 , 平淡的语气加重恹恹然 , 通过丰富源头活水 , 增加一些有趣的故事或轰动的新闻引入历史、人物故事。比如,通过新闻人物 “ 虎妈 ” 的引入来介绍忆阻器的发明人,进而感悟科学家扎实的科学基础对发现和成才的作用。 二、构建有效的课程体系 从科学发展论看,每门学科的体系都是发展的,逐渐演变成为 “ 大科学 ” ,不仅渗透到物质生产部门,而且渗透到政治、军事、文化教育和日常生活等领域。随着纳米、信息、生物、认知这四大会聚技术(简称 NIBC 技术)的发展,满足特殊功能的材料与器件的制备和开发是指日可待的 ,这种大科学使科学发明从出现到实际应用的时间日益缩短。课程是学生培养的载体,体系的科学性和系统性是前提。在现有的 “ 人才培养方案 ” 中,需要修改重构的部分体现在以下几方面。 在 基础平台课程 模块方面,应该整合化学类基础课程,避免重复教学;在专业基础和方向课程模块方面,提出如下修改的建议:提前讲授《材料科学导论》,重在对专业的兴趣培养和感性认识,以概述材料制备原理、表征手段和工程材料为主要教学内容;在材料工程类的课程方面,增加《薄膜材料的制备工艺》;在材料科学方面,确保《材料物理》和《材料的结构与性能》专业基础课程的属性和地位;《材料物理性能》作为专业必修或限选课开设,重构交叉学科《材料表面与界面》、《纳米材料与器件》课程,组成专业方向课程或特色课程体系。 在电工学课程本身的内容体系选取上,要考虑不同专业的需要和学生的兴趣 。对材料类专业的学生,教师通过课前有意识地从专业课老师或高年级学生处调查与电工学课程有关的应用环节,在授课中着重地举例说明有关场合下的等效电路的分析和工作原理的阐释来加深 对基础电路原理的理解和明了其广泛应用性 。比如,对大材料类专业学生,引入用于材料制备的磁控溅射、射频溅射等新技术的介绍,引入静电场和交流电场对电介质的极化机制进行研究;对材料化学专业学生,引入干电池、蓄电池、染料电池、原电池等多种化学电源;对功能材料专业学生,引入交流阻抗谱测试固体电解质的离子电导技术中所运用的等效电路;对化工专业学生,引入实验室安全用电和压力、流速与流量、温度等各种非电量的测量技术;对分析化学专业学生,引入电化学分析中的电位、伏安和库仑分析法等。 在理清上述教师能力和课程之间及内部框架关系后,再分析电工学课程在其中的衔接关系,学生才能在了解学校的人才培养方案的情况下,端正对课程的学习态度,激发其正确的学习动机。学生能够主动按照个人职业规划,积极地投入学习,能够掌握材料学科和电工学的基本研究对象、基础理论和研究方法,从而运用其基本理论知识解决工程中的实际问题,圆满完成教学目标。
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