電工電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)體系的建設(shè)

劉素貞，李 華，耿躍華，張雪輝，張文玲

(河北工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院，天津 300130)

0 引言

1996年，我校開始“211工程”立項(xiàng)建設(shè)，學(xué)校對(duì)學(xué)科群及專業(yè)設(shè)置進(jìn)行了全面重組整合。對(duì)電工基礎(chǔ)、電子學(xué)、電工學(xué)三個(gè)教學(xué)研究室進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，成立了電工電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，并對(duì)電工、電子類課程體系、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐環(huán)節(jié)、現(xiàn)代化教學(xué)手段等方面進(jìn)行深入系統(tǒng)的改革，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)置、統(tǒng)一管理，使教學(xué)配置更加合理、更加完善。2005年我校電工電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心被評(píng)為河北省首批實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，并列為中央和地方共建的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室。

為了適應(yīng)新世紀(jì)對(duì)人才知識(shí)結(jié)構(gòu)和創(chuàng)新能力的需求，實(shí)施“科教興國(guó)”這一宏偉戰(zhàn)略，對(duì)大學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)已越來越引起高等院校的重視［1-5］。配合我校“穩(wěn)定規(guī)模、提高質(zhì)量，調(diào)整結(jié)構(gòu)、優(yōu)化布局”的方針，電工電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心在人才培養(yǎng)中力圖體現(xiàn)“厚實(shí)基礎(chǔ)、注重理論、突出實(shí)踐”的教學(xué)特色，注重理論和實(shí)踐的結(jié)合，注重創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)，從多個(gè)環(huán)節(jié)促進(jìn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)體系的建設(shè)。

1 實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置

實(shí)驗(yàn)課程體系分為電工類和電子類兩大基本模塊，并開發(fā)了現(xiàn)代化教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)K。電工模塊包含電路理論基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)、電磁場(chǎng)和電磁波實(shí)驗(yàn);電子模塊包含電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)、模擬電路實(shí)驗(yàn);現(xiàn)代化教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)K包含仿真實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

本著“注重基礎(chǔ)，突出應(yīng)用，由淺入深，由易到難”原則，在一般驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加綜合型、設(shè)計(jì)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)教學(xué)采取分層次、分階段、循序漸進(jìn)的模式，由淺入深、由簡(jiǎn)單到綜合、課內(nèi)外結(jié)合，合理安排實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，從而不斷提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

2.1 驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)(基礎(chǔ)階段)

該階段的教學(xué)目標(biāo)是“奠定基礎(chǔ)”。該階段使學(xué)生掌握基本理論、基本知識(shí)、基本技能，完成定律、定理的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和元件特性實(shí)驗(yàn)。熟悉電工電子技術(shù)的基本測(cè)量方法。學(xué)會(huì)觀察、分析、判斷和處理實(shí)驗(yàn)過程中的問題，正確記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完整表述實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過該階段的學(xué)習(xí)使學(xué)生具備電工電子實(shí)驗(yàn)的基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

2.2 綜合型實(shí)驗(yàn)(提高階段)

該階段的教學(xué)目標(biāo)是“深化提高”。該階段教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大都具有較高的綜合性和滲透性，涉及到的知識(shí)點(diǎn)廣，使用的儀器、儀表種類多，完成這類實(shí)驗(yàn)的過程與解決實(shí)際科研問題具有較強(qiáng)的模擬性。在該階段逐漸強(qiáng)化學(xué)生靈活運(yùn)用理論知識(shí)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的能力，進(jìn)一步提高動(dòng)手能力，并通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析來培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、總結(jié)規(guī)律、歸納知識(shí)的能力，從而培養(yǎng)一定的工程實(shí)踐能力，提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。中心已開實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目113個(gè)，其中綜合性實(shí)驗(yàn)56個(gè)，占49.6%。

2.3 設(shè)計(jì)創(chuàng)新性型實(shí)驗(yàn)(探索創(chuàng)新階段)

該階段的教學(xué)目標(biāo)是“探索創(chuàng)新”。該階段實(shí)驗(yàn)教學(xué)首先給學(xué)生提供一些實(shí)際工程中的課題。教師給出基本要求，學(xué)生自己查閱資料，制定實(shí)驗(yàn)方案，再由教師審定后實(shí)施，學(xué)生通過反復(fù)實(shí)踐、探索、研究，提高分析問題和解決問題的能力。該階段也可以根據(jù)課題要求，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。該階段教學(xué)目的在于培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究的興趣，提高學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力

3 多元化的開放實(shí)驗(yàn)

加大實(shí)驗(yàn)室開放力度，采取多種形式加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)室概念向更寬廣的方向延伸。

3.1 基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)室的開放

中心下設(shè)的電工測(cè)量實(shí)驗(yàn)室、電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室、電工實(shí)驗(yàn)室、電子實(shí)驗(yàn)室、電磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室對(duì)全校師生完全開放。在實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行后，對(duì)希望進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，提供幾次開放時(shí)間，這類實(shí)驗(yàn)室開放，場(chǎng)地是在基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。

學(xué)生向有關(guān)實(shí)驗(yàn)室(或者有關(guān)課程組)遞交實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)草案，說明實(shí)驗(yàn)的實(shí)施線路，注明所需要的儀器設(shè)備;教師對(duì)其設(shè)計(jì)草案進(jìn)行審閱。若認(rèn)為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)原理正確，實(shí)驗(yàn)線路可行，并且實(shí)驗(yàn)室能夠提供所需的儀器設(shè)備，則與學(xué)生預(yù)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間，界時(shí)對(duì)學(xué)生開放實(shí)驗(yàn)室，允許學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

自主實(shí)驗(yàn)完成后，學(xué)生要向有關(guān)實(shí)驗(yàn)室(或指導(dǎo)教師)呈交規(guī)范化的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。報(bào)告應(yīng)包含實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和操作方法、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理的方法和過程、實(shí)驗(yàn)結(jié)論等內(nèi)容。自主實(shí)驗(yàn)允許失敗，但要求以科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并從理論高度分析原因，進(jìn)一步探求解決途徑。

這種理論與實(shí)踐相結(jié)合、允許學(xué)生自主立項(xiàng)并開放實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)方法，可以更充分地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，達(dá)到良好的教學(xué)效果。

3.2 建立虛擬實(shí)驗(yàn)室

利用網(wǎng)站開發(fā)工具M(jìn)acromedia DreamWeaver，設(shè)計(jì)了以虛擬電子實(shí)驗(yàn)開發(fā)軟件Electronics Workbench為基礎(chǔ)的電工電子虛擬實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生提供了一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境。學(xué)生在校園網(wǎng)的任一節(jié)點(diǎn)均可參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)方案的仿真論證、預(yù)約實(shí)驗(yàn)、答疑解惑。

借助于上述網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，極大地方便了學(xué)生學(xué)習(xí)，并且使師生間的互動(dòng)交流形式多種多樣，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，改善了教學(xué)的效果。

圖1 電工電子虛擬實(shí)驗(yàn)室模塊劃分

4 建立創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，給優(yōu)秀學(xué)生提供一個(gè)良好的學(xué)習(xí)與研究環(huán)境，我們專為在校本科生建立了電子工藝實(shí)習(xí)基地、大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室等，大大地改變了實(shí)驗(yàn)條件，為學(xué)生提供優(yōu)越的電工電子工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)場(chǎng)所。實(shí)習(xí)基地、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室配備多種性能穩(wěn)定且指標(biāo)較高的教學(xué)、科研型儀表設(shè)備，同時(shí)配備了經(jīng)驗(yàn)豐富的指導(dǎo)教師。中心教師積極指導(dǎo)學(xué)生參加各種制作、發(fā)明和從事學(xué)生科協(xié)活動(dòng)，使實(shí)驗(yàn)中心成為學(xué)生科技創(chuàng)新、科技實(shí)踐的重要基地。

4.1 “個(gè)性化”的培養(yǎng)機(jī)制

中心教師在授課過程中，挑選學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)秀并熱心參加科技制作的學(xué)生開展“個(gè)性化”培養(yǎng)。根據(jù)學(xué)生的特長(zhǎng)及興趣，制定“個(gè)性化”的培養(yǎng)方案，對(duì)學(xué)生的理論學(xué)習(xí)及實(shí)踐能力等方面進(jìn)行全程跟蹤指導(dǎo)。為了吸引更多學(xué)生投入到創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，在每項(xiàng)學(xué)科競(jìng)賽選派正式參賽隊(duì)員之前，將舉辦學(xué)院競(jìng)賽、學(xué)校選拔賽，利用假期集中培訓(xùn)，讓更多學(xué)生有機(jī)會(huì)參加到大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和學(xué)科競(jìng)賽活動(dòng)之中，培養(yǎng)其動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力。

4.2 優(yōu)秀的指導(dǎo)教師

高素質(zhì)的學(xué)生需要優(yōu)秀的教師來指導(dǎo)，中心為電子工藝實(shí)習(xí)基地、大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室等配備了具有高級(jí)職稱且經(jīng)驗(yàn)豐富的指導(dǎo)教師。對(duì)于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)教師應(yīng)面向?qū)W生個(gè)人以及實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目做出有針對(duì)性的指導(dǎo)，滿足學(xué)生個(gè)性化、多樣化的需求，強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和教師指導(dǎo)的實(shí)效性。

4.3 多形式的科技講座

每學(xué)期都主辦科技論壇，邀請(qǐng)校外的知名專家、學(xué)者做學(xué)術(shù)報(bào)告，使學(xué)生了解電氣學(xué)科的前沿領(lǐng)域及國(guó)際熱點(diǎn)問題，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，激發(fā)學(xué)生的科技熱情。

協(xié)調(diào)好完成教學(xué)任務(wù)與教師的對(duì)外交流和提高的關(guān)系。派遣人員參加學(xué)術(shù)會(huì)議和短期培訓(xùn)班，派遣有關(guān)人員出國(guó)學(xué)習(xí)，保證了教師的學(xué)術(shù)水平和管理水平的提高。參加學(xué)術(shù)會(huì)議、出國(guó)留學(xué)等回來的教師都在第一時(shí)間內(nèi)就自己的學(xué)習(xí)情況、科研項(xiàng)目做報(bào)告，使學(xué)生能夠了解電工電子技術(shù)與相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)，營(yíng)造濃厚的學(xué)術(shù)氛圍，激發(fā)學(xué)生的求知欲望。

4.4 完善的管理制度

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等學(xué)校教學(xué)工作的重要組成部分，同理論教學(xué)相輔相成，對(duì)培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的人才起著不可替代的作用。為加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理，穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)教學(xué)秩序，挖掘創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的潛在效能，中心在執(zhí)行學(xué)校《河北工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理制度》的基礎(chǔ)上，制定了《加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)施意見》、《電工電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心管理?xiàng)l例》、《教師科研活動(dòng)管理?xiàng)l例》、《實(shí)驗(yàn)教師崗位職責(zé)》、《實(shí)驗(yàn)室開放管理規(guī)定》、《實(shí)驗(yàn)室學(xué)生守則》、《實(shí)驗(yàn)課學(xué)生考核辦法》、《實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備管理制度》、《儀器設(shè)備管理辦法》、《低值耐用、易耗品管理辦法》、《儀器設(shè)備維護(hù)與修理的管理辦法》、《儀器設(shè)備損壞丟失賠償制度》、《實(shí)驗(yàn)室安全、環(huán)保制度》共13個(gè)規(guī)章或條例。這些相關(guān)制度為我校創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的健康、有序和可持續(xù)發(fā)展提供了保障。

5 效果

通過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)體系的建設(shè)，提高了學(xué)生的理論水平、工程實(shí)踐能力和運(yùn)用現(xiàn)代電工電子技術(shù)的技能，學(xué)生參與科技創(chuàng)新活動(dòng)積極性顯著提高。學(xué)生參與科技創(chuàng)新活動(dòng)及全國(guó)、天津市、河北省電子設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)足球機(jī)器人大賽等活動(dòng)，均取得了優(yōu)異成績(jī)。在畢業(yè)生就業(yè)中，西門子、摩托羅拉、正泰、天威集團(tuán)等大型企業(yè)每年到電氣學(xué)院招聘畢業(yè)生，用人單位普遍認(rèn)為我校畢業(yè)生動(dòng)手能力強(qiáng)，電學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)。

［1］ 馬慶龍，李趙紅，朱明強(qiáng).大學(xué)生創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)室建設(shè)［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2010，32(4):86-87

［2］ 吳建強(qiáng)，吳輝.面向工程教育的“電工學(xué)”課程建設(shè)與實(shí)踐［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2010，32(增刊):35-38

［3］ 肖看，尹仕，嚴(yán)國(guó)萍.創(chuàng)新型電工電子全開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探索與實(shí)踐［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，29(4):79-82

［4］ 刁鳴，董國(guó)強(qiáng)，潘信吉，王松武.示范中心創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2007，26(1):74-76

［5］ 楊拴科，馬西奎，劉曄.創(chuàng)建國(guó)家級(jí)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的實(shí)踐［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2007，26(1):67-70