電工學實驗教學體系的改革與探索

王桂琴,王墨林,詹迪鈮

(吉林大學通信工程學院,吉林 長春 130025)

“電工學”是高等院校非電專業重要的一門技術基礎課程,涉及面廣,應用性強。實踐教學是本課程的重要環節,也是提高學生能力的重要途徑和手段。我院通信工程學院的電工電子教學實驗中心承擔著工學部汽車、機械、交通、材料及生物五個學院二十三個專業的電工學教學任務。

1 “三段式”電工學實驗教學體系

電工學實驗教學體系是以提高學生實踐能力為中心,深化實驗教學內容和方法的改革而形成的。實驗教學體系將實驗教學過程分為通才培養、精英培養和創新人才培養三個階段(見圖1)。籍此實現以學生為本、因材施教、加強基礎、突出能力、注重創新和全面發展的教學目標。

圖1 電工學實驗教學體系

1.1 通才培養階段

本階段分為兩個層次,即主題實驗和綜合實驗。這個階段的培養目標是,全面培養學生扎實的基本實驗技能和良好的實驗素質,培養學生進行科學實驗的興趣及分析問題解決問題的能力,逐步實現由教師指導向學生自主實驗的過渡。

在本階段實驗之前,學生可通過觀看教學錄像片,預先熟悉實驗元件、實驗設備及實驗儀器的使用方法,為順利完成以后的實驗打下基礎。例如學生通過電子產品生產過程的教學錄像片,可了解從選件、制板、焊接到調試、測試和安裝等電子產品生產的全過程。教學錄像片已放在課程網站上供學生觀看。

主題實驗作為基本技能訓練實驗,為了讓學生有更多的選擇空間,每一個主題下給出3～4個具體的實驗內容,我們自制并提供了實驗箱和多功能實驗板。如運算放大器的主題實驗給出了四個實驗內容:①基本運算電路包括反相比例運算、反相加法運算、同相比例運算、減法運算和積分運算;②有源濾波電路;③方波-三角波發生器;④自動切換放大倍數的電壓放大器。

綜合實驗中部分實驗由教師給出實驗命題,參考實驗電路,學生也可自己設計電路,要求寫好預習報告后獨立完成。如“真假幣識別電路”、“數字秒表電路”、“邏輯密碼鎖電路”及“PLC電梯控制電路”等實驗。

1.2 精英培養階段

本階段是充分體現以學生為主的一個環節,目標是提高學生自主學習新知識的能力,科學的實踐能力及獨立解決實際問題的能力。

設計性選做實驗,專為優秀學生開設的。實驗內容以菜單的形式給出,學生根據自己的專業、興趣愛好和能力有選擇的完成,在這個階段,實驗室開放運行,從實驗時間、實驗內容、實驗元件及實驗所用的儀器設備均由學生自選,實驗過程是在自助的狀態下完成。實踐證明,設計性實驗的開發,培養了學生獨立思考和獨立操作的能力,培養了學生的創造性思維。

1.3 創新人才培養階段

本階段是為具有創新能力的學生準備的自主創新實驗。目標是培養學生科研創新的能力,使其具有在項目和系統層次上分析問題和解決問題的能力。

在教學中,我們發現有的學生有創新設計想法,卻苦于沒有條件實現。還有的非電專業的學生參加“創新大賽”時,遇到電學問題需要解決。為此,我們根據學生需要,建立了創新實驗室,由科研能力較強的教師指導。從項目的方案論證、具體設計到系統調試和項目總結,各個環節均由學生自主完成,教師僅作指導。可喜的是,非電專業的學生將本專業的知識與電工電子技術結合,完成了許多具有綜合性和創新性的選題。其中“具有自診斷功能的汽車轉向系統”選題是汽車專業的學生完成的,獲吉林省“挑戰杯”科技競賽一等獎[1］。

2 三段式實驗教學體系的實施

三段式實驗體系的實施需要以下幾個條件。

1)建立一支結構合理、素質優良、甘于奉獻、愛崗敬業的教師隊伍,這是實現改革的重要前提,也是可持續發展的決定因素。

2)建立開放共享的實驗模式

實驗室應在時間、空間和內容等多方位上進行開放,實現資源共享,為創新人才培養提供保障[2］。

3)采用科學合理的教學方法和手段

在實驗過程中采用必做與選做相結合的手段,給教師提供了一個因材施教的平臺,學生也有了自我選擇的空間。學生在完成必做實驗的情況下,可根據自己的專業、能力、興趣愛好選擇選做的實驗內容。

學生所選的實驗其內容有所不同,收獲和體會也是不一樣的。學生在完成實驗后,課后組織交流討論,這個環節有助于學生做到互相學習和互為補充。

電工學網上實驗平臺把EDA技術引進實驗教學中,解決了實驗受限于實驗設備、時間和學時等問題。學生利用網上實驗平臺,實現計算機仿真軟件和電工學實驗有機地結合,做到邊設計邊實驗,修改調試方便,也便于實驗方案的比較和優化。

3 結語

三段式實驗教學體系,是在電工學實踐教學改革中提出的。新的實驗教學體系的建立和開放共享式實驗模式的實施,是以學生為中心,因材施教,對學生進行由基礎到提高,再到創新的全面培養。在這個過程中,激發了學生的學習興趣,培養了學生自主學習和可持續發展的能力以及科學有序的實踐素質。

[1］詹迪鈮,王桂琴。電工學實驗教學“金字塔”模式的改革與創新[J］.電工電子課程報告論壇論文集2007,北京:高等教育出版社,2008

[2］代新敏.高校實驗教學如何培養學生創新能力[J］.北京:中國現代教育裝備,2005(9):38-40