電子與電氣工程創新實驗教學研究

周成虎，黃明明，甕嘉民，張曉玫

（河南工程學院電氣信息工程系，河南鄭州451191）

電子與電氣工程創新實驗教學研究

周成虎，黃明明，甕嘉民，張曉玫

（河南工程學院電氣信息工程系，河南鄭州451191）

傳統的實驗教學通常以驗證性實驗為主，屬于填鴨式教學.久而久之，大學生會喪失創新意識和自學能力.實驗教學應培養學生的主動性和實驗內容的多樣性.該文提出有利于創新精神和實踐能力培養的“大電類”實驗教學體系.該體系包括課內實驗教學和課外科技創新活動兩部分.在制定實驗教學方案時，以實驗中心為單位，按照“系列化、分層次、不斷線”的原則和循序漸進、逐步深化的認識規律，從觀察認知、綜合設計上升到研究創新，創建有利于學生創新精神和實踐能力培養的金字塔式實驗教學體系.實踐證明，分類分層次的實驗教學體系完全適合電子與電氣類實驗課程教學.

實驗教學；創新意識；實踐教學；分層次教學

1 引言

當今世界電子與電氣產品層出不窮，科技發展日新月異.傳統的實驗教學需要巨大的變革以滿足知識更新的需要.世界上主要發達國家的大學正在不斷更新實驗教學平臺，改革實驗方法和手段.

為了適應新形勢的發展，逐步提高大學生的動手能力，提升學生就業的競爭力，筆者提出了多樣化的實驗教學模式和個性化的培養方案.該方案以傳統實驗教學平臺與實驗教學內容為基礎，把握現代電工電子技術的發展前沿，改進實驗教學設備、實驗課程和實驗方法.結合各專業的就業方向，優化整合電工電子系列實驗課程的教學內容，不斷完善實驗教學技術、手段和環境，確保實驗教學目標的實現.

2 自主創新實驗教學的研究內容

傳統的實驗教學通常是由教師主導的驗證性實驗，電路的結構、參數、方法及步驟均已固定，屬于填鴨式教學.學生看到老師如何操作，自己就如何操作，想不到課本以外的問題，久而久之，就徹底喪失了創新意識和自學能力.學生現在學到的知識將來會被逐漸更新，面對將來諸多嶄新的科技知識必將茫然不知所措[1].

針對目前的形勢，應該首先培養學生敢為天下先的創新意識.而這種意識的培養首先來源于實驗自主性和多樣性.筆者提出有利于創新精神和實踐能力培養的“大電類”實驗教學體系.

在制定實驗教學方案時，采取以實驗中心為單位的整體革新的方法，按照“系列化、分層次、不斷線”的原則和循序漸進、逐步深化的認識規律，從觀察認知、綜合設計上升到研究創新，創建了有利于學生創新精神和實踐能力培養的金字塔式實驗教學體系，如圖1所示.該體系包括課內實驗教學和課外科技創新活動兩部分，其中，課內分四個層次，課外分五個層次.實踐證明，分類分層次的實驗教學體系完全適合電子與電氣類實驗課程教學.

圖1 實驗教學體系

此外，實驗中心有完善的開放制度，已有15個實驗室實現了開放，形成了開放式、信息化教學環境.在此基礎上，實驗中心不斷加大新實驗項目研發力度，重點開發綜合設計性實驗和創新開發性實驗項目，陸續推出42個新的實驗項目[2].

為培養學生的創新精神和實踐能力，給“尖子”學生提供創新訓練環境與條件，實驗中心建有“電子創新開放實驗室”、“印刷電路板設計室”、“印刷電路板制作室”等創新性實驗室，并配備了經驗豐富的指導教師.這些實驗室通過對“尖子”學生進行“個性化”培養、舉辦電子設計競賽培訓及學生業余科技制作等活動，在人才培養過程中發揮了重要作用.

通過一部分“尖子”學生的傳、幫、帶，使絕大部分學生的理論和實踐技能得到提升.這種學生帶學生的做法既激發了學生互相學習的積極性，也彌補了老師數量較少的不足，逐漸形成了優生帶差生、老生帶新生的良性循環.

3 創新型實驗室軟硬件建設

在實驗中心建設過程中，借鑒了國內外高校實驗室建設的經驗，建成設備技術先進，功能完善，適應基本技能和創新人才培養的實踐教學平臺.在教學實踐中通過構筑完善的實驗教學體系，提高實驗、實習教學質量，培養學生的動手能力、綜合素質，使學生熟練掌握基礎實踐、基本技能，全面開發學生的創造性思維和創新能力，從而培養適應于當代社會需要的創新型人才.

在教育活動和教育實踐中，為了充分發揮實驗中心現有優勢，以電子系統設計為主線重組知識結構，完善實驗內容，構建不同層次的實踐教學體系，我們進行實踐教學內容的創新重組，研究實驗課程之間的相互銜接，逐漸形成創新的實驗項目與基礎實驗項目的融合關系.此外，還建立開放性實驗室,注重學生個性差異,滿足不同學科、不同專業學生的教學要求,有效地利用實驗室資源.

在保證基本教學要求的前提下，對原有實驗項目進行精選、合并、更新、改造.教學內容要能引導學生從工程的角度去獨立觀察、思考與探索，將工程實踐中必須掌握的各種能力合理安排在各個實驗中進行訓練.

通過深入學習，積極調研，不斷吸收電工電子新技術、新成果，使今后對實驗室的投資更趨合理，滿足實驗教學、工程訓練、科學研究和創新實踐的要求；改革更新教學內容，進一步加強實驗教材建設，加快開發網絡課件、制作典型教學案例視頻.

學校也一貫重視實驗室建設工作，按照“高起點、高標準、高效益”的原則，不斷加大實驗室建設力度.學校每年在財務預算中列專項經費用于購置實驗儀器設備.目前，實驗中心已建成各類實驗室38個，設備配置可滿足實驗教學研究需要.實驗中心通過學術交流和師資培訓，提高實驗人員素質和專業技術水平.

實驗中心加強實驗室的開放，認真做好實驗資源共享工作，儀器設備平均每天12小時對學生開放，利用率在95%以上.

為適應實驗教學網絡化和實驗室管理信息化的發展趨勢，建立計算機網絡化實驗教學與管理，建立和完善了開放式教與學的互動機制，實驗中心通過建設實驗中心網站和信息平臺，促進教學手段現代化、管理信息化.

網絡化實驗與教學管理信息系統集網絡化實驗、信息、管理、服務與交流等多功能于一體，提供了豐富的網上教學資源和相關實驗教學管理信息.

經過十幾年的建設和發展，中心形成了以培養工程實踐能力和創新意識為核心的現代化電氣信息類實驗教學平臺和相適應的實驗教學體系，并在運行中取得顯著成效.具體表現為：

實驗中心教學指導思想明確，實驗教學理念先進，知識傳授、能力培養、素質提高協調發展的教育理念和以能力培養為核心的實驗教學觀念得到充分貫徹.隨著教學內容、教學方法和手段的改革和完善，教學效果不斷提高.

實驗中心設備先進、數量充足、覆蓋面廣、特色突出、優勢明顯，充分滿足了不同年級、不同專業實驗教學的要求.實驗教學內容涉及電氣工程及其自動化等全校多個本科專業的課程各類實驗教學、課程設計、實踐訓練任務、青年教師培養及各類電子設計競賽等實踐環節.

實驗中心管理科學、責任明確，工作思路清晰，已建立起高效運行的管理機制.近年來，在實驗教學、開放實驗室、實驗考核方法等方面的改革不斷深入，取得了良好的效果，得到學生的好評.

4 結語

通過實驗教學改革，實驗中心已成為學生課內外的實驗教學、創新實踐和工程訓練基地.通過開放式實驗教學，學生逐漸擺脫依賴教師指導的心理，能自覺發現和解決問題；通過學生自主選擇、安排實驗，提供了發揮想象力、進行創新實踐的時間和空間，學生的自主實驗能力得到明顯提高，并在各種設計競賽中得到了印證；在綜合設計型實驗教學和系列化的課外創新實踐活動中，實施因材施教，引導個性發揮，注重發現創新人才和培養創新能力，培養了一大批實踐能力和創新意識強的優秀學生.學生在各類大學生電子設計競賽中表現出了很強的綜合創新實踐能力，獲獎數量和等級明顯提高.

〔1〕雷萬忠，季寶杰．電氣信息類工程實踐教學體系的構建[J]．實驗室研究與探索，2011（6）：38-42．

〔2〕甕嘉民，周成虎．電子創新開放實驗室建設的探索研究[J]．實驗室研究與探索，2012（2）：33-35．

G642.0

A

1673-260X（2013）09-0256-02

河南省教育科學“十二五”規劃課題：電子創新工程人才培養模式研究([2012]-JKGHAD-0221)