應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下的電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

耿大勇 朱延楓 李洋洋

摘要：基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，進(jìn)行了電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。通過改革，激勵和培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識、獨(dú)立實(shí)踐能力和探索創(chuàng)新精神。使學(xué)生獲得從事專業(yè)工作所需的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識和綜合運(yùn)用、分析并解決工程問題的能力。

關(guān)鍵詞：電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn);教學(xué);改革

中圖分類號：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）32-0115-02

原麻省理工學(xué)院院長，現(xiàn)美國工程院院長查爾斯·威斯特曾指出：“擁有最好工程人才的國家占據(jù)著經(jīng)濟(jì)競爭和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢的核心地位。”我國要想從工程教育大國走向工程教育強(qiáng)國，迫切需要加快工程教育改革。電工電子技術(shù)課程是我校面向工科非電類各專業(yè)開設(shè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，屬于實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用型課程，是直接為各專業(yè)服務(wù)的核心課程。而電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)是該課程最重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)之一，其教學(xué)效果直接影響人才培養(yǎng)的質(zhì)量。為了加快教學(xué)質(zhì)量工程建設(shè)，本教學(xué)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革。為滿足應(yīng)用型、創(chuàng)新型需要，建立科學(xué)合理的多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。經(jīng)實(shí)踐證明，電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革有利于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

一、構(gòu)建多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

我校電工電子實(shí)驗(yàn)中心教學(xué)的定位是：以科學(xué)發(fā)展觀統(tǒng)領(lǐng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)全局，構(gòu)建以傳授知識為基礎(chǔ)，以能力培養(yǎng)為主線，分層次、應(yīng)用與研究并行相互協(xié)同的電工與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系。基于此，教學(xué)團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了電工電子技術(shù)多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。突破實(shí)驗(yàn)教學(xué)依附于理論教學(xué)的傳統(tǒng)理念，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與科研、工程、社會應(yīng)用實(shí)踐密切聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)代的有機(jī)結(jié)合。依據(jù)該定位，結(jié)合我校電工電子技術(shù)教學(xué)的實(shí)際情況，建立了由基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)、提高型實(shí)驗(yàn)和研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)等三個層次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容組成的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。教學(xué)目的明確，層次分明，使學(xué)生從基本的電工、電子實(shí)驗(yàn)儀器的使用、基本實(shí)驗(yàn)方法的運(yùn)用學(xué)起，逐步實(shí)現(xiàn)由學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，開展提高性、創(chuàng)新性的實(shí)踐研究，通過學(xué)生自己選題，進(jìn)而完成設(shè)計(jì)和調(diào)試，使學(xué)生掌握系統(tǒng)開發(fā)的全過程，培養(yǎng)符合工程需要的應(yīng)用型人才。基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)包括基本的電工、電子實(shí)驗(yàn)儀器的使用和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn);提高型實(shí)驗(yàn)包括設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用性實(shí)驗(yàn);研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)包括學(xué)生自選實(shí)驗(yàn)、開放實(shí)驗(yàn)和科技活動課題等。這種多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系形成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)獨(dú)有的開放、自由和創(chuàng)新的理念，重基礎(chǔ)，講創(chuàng)新，使學(xué)生深受影響，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)作風(fēng)、創(chuàng)業(yè)精神、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，為其將來從事工程實(shí)際工作打下良好的基礎(chǔ)。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革

1.基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)以傳授知識為主，要求學(xué)生掌握有關(guān)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識、基本技能。在教學(xué)中以教師輔導(dǎo)為輔，學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)為主。教師在傳授知識的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的實(shí)驗(yàn)態(tài)度。基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)期間應(yīng)能教會學(xué)生正確使用常用的電工儀表、電工設(shè)備及常用的電子儀器，根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容正確選擇使用各種儀器，學(xué)習(xí)查閱手冊，認(rèn)識常用的電子元器件及其使用和連接方法。能按電路圖正確接線和查線，能準(zhǔn)確讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，測繪波形曲線，能整理分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獨(dú)立寫出內(nèi)容完整、條理清晰的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

在基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法上，改變以往填鴨式給學(xué)生灌輸知識的教學(xué)方法，采用引導(dǎo)、啟發(fā)和示范相結(jié)合的方法，起到了事半功倍的教學(xué)效果。比如在第一次實(shí)驗(yàn)課，教師讓學(xué)生坐在自己的實(shí)驗(yàn)臺前，先對實(shí)驗(yàn)臺有一個整體認(rèn)識，了解各個實(shí)驗(yàn)?zāi)K的功能和作用。然后重點(diǎn)學(xué)習(xí)常用的電工儀表、電工設(shè)備及常用的電子儀器的使用方法。結(jié)合教師的講解和引導(dǎo)，讓同學(xué)們親自動手操作和體會。直流電壓（流）表和交流電壓（流）表的使用方法不同，教師采用啟發(fā)和示范相結(jié)合的方法，首先問學(xué)生這兩種電表的接線柱是否都有正負(fù)極性之分，引導(dǎo)學(xué)生思考。因?yàn)橹绷麟妷海鳎┑拇笮『头较蚴遣蛔兊模涣麟妷海鳎┑拇笮『头较蚴菚r(shí)變的，故直流電壓（流）表的接線柱有正負(fù)極性之分，而交流則無。這樣引導(dǎo)教學(xué)，學(xué)生的記憶深刻，在以后的實(shí)際使用中少犯錯誤。同時(shí)，可利用幻燈片和投影等現(xiàn)代教學(xué)手段將儀器設(shè)備和各種元件的使用方法介紹給學(xué)生，以擴(kuò)充知識量和提高上課效率。教學(xué)團(tuán)隊(duì)還研發(fā)了與實(shí)驗(yàn)教材配套的教學(xué)課件和教學(xué)視頻，實(shí)現(xiàn)了立體化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

2.提高型實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

教學(xué)團(tuán)隊(duì)以“鞏固基礎(chǔ)、注重能力、強(qiáng)調(diào)素質(zhì)、突出創(chuàng)新”為原則，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行充實(shí)、調(diào)整、更新和重組，在做好基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加設(shè)計(jì)性、綜合性和應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。對于這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，教師是以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮他們的主動性和積極性。學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)，要根據(jù)試驗(yàn)內(nèi)容，自己選擇各種設(shè)備和儀器，設(shè)計(jì)和繪制電路圖，選擇元器件和參數(shù)，自擬實(shí)驗(yàn)測試表格，測試數(shù)據(jù)并進(jìn)行理論和誤差分析。如微分電路和積分電路的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)電路，選擇參數(shù)，測試電路，用示波器觀察實(shí)驗(yàn)波形，并進(jìn)行對比分析。兩種電路雖都由電阻和電容串聯(lián)而成，但輸出端元件不同，對元件參數(shù)的大小要求也不同，需要學(xué)生進(jìn)行思考如何設(shè)計(jì)。通過實(shí)驗(yàn)理解電路時(shí)間常數(shù)的意義，知道微分電路可以將矩形脈沖波轉(zhuǎn)換為尖脈沖輸出，體現(xiàn)輸入信號的變化趨勢，而積分電路可以將矩形脈沖波轉(zhuǎn)換為鋸齒波或三角波，反映輸入信號的作用時(shí)間和累積信號的輸出量，兩者在實(shí)際中的應(yīng)用是不同的。

轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的職能，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的“教師主導(dǎo)、面面俱到，學(xué)生模仿”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，代之為“學(xué)生自主、教師點(diǎn)撥”的新形式。同時(shí)，課題組將EDA技術(shù)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)。對于稍復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可指導(dǎo)學(xué)生先利用EDA技術(shù)，如MATLAB或Multisim等世界知名軟件對電路進(jìn)行仿真，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有個預(yù)判，有利于實(shí)際實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和測試。MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)軟件，用于數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個軟件包，被廣泛應(yīng)用于電路系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的建模和仿真。而Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的仿真工具，特別適用于模擬/數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。采用這種“虛實(shí)結(jié)合”、“軟硬兼施”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，使課程沿著“電路方案設(shè)計(jì)→EDA仿真→電路設(shè)計(jì)與制作→系統(tǒng)調(diào)試”的模式進(jìn)行，符合實(shí)際工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)流程，較好地培養(yǎng)了學(xué)生的工程實(shí)踐技能，為其將來參加工作奠定了基礎(chǔ)。

3.研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

“創(chuàng)新是一個民族進(jìn)步的靈魂，是國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動力。”學(xué)校鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生自選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，參與教師科研課題，參加學(xué)生科技小組，參與開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究，并寫出科技論文。鼓勵學(xué)生參加各類競賽，如全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽、挑戰(zhàn)杯等。或以課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)為主，根據(jù)學(xué)生自己設(shè)計(jì)的題目開展研究創(chuàng)新性的實(shí)踐研究，到實(shí)驗(yàn)室親自調(diào)試，進(jìn)而完成設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握系統(tǒng)開發(fā)的全過程，培養(yǎng)深層次的人才，這對提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新能力極有好處。

實(shí)驗(yàn)中心實(shí)施開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，每年提供實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目，吸引學(xué)生參加實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，同時(shí)也能使學(xué)生得到創(chuàng)新學(xué)分。在2012-2013年期間實(shí)驗(yàn)中心提供40個項(xiàng)目，包括實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)教改項(xiàng)目等，例如2013年有13名學(xué)生參加“低壓電器實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)、安裝及調(diào)試”，共計(jì)完成20臺低壓電器實(shí)驗(yàn)裝置，解決了實(shí)驗(yàn)室設(shè)備不足的問題，同時(shí)也給學(xué)校節(jié)省了大量的實(shí)驗(yàn)設(shè)備經(jīng)費(fèi)。近年來許多學(xué)生參加教師的科研課題，他們的實(shí)踐能力也得到了提高。

在這種研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課題進(jìn)行分析，利用網(wǎng)絡(luò)查閱相關(guān)信息，組織整理資料，進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)、仿真，最后到實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。在這個過程中，教師扮演著“導(dǎo)師”的角色，為學(xué)生的研究提供智力支持。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，以促進(jìn)學(xué)生能力培養(yǎng)和個性發(fā)展為目標(biāo)，構(gòu)建以基本操作能力、自主設(shè)計(jì)能力和綜合創(chuàng)新能力的三級實(shí)踐能力培養(yǎng)體系。逐步培養(yǎng)學(xué)生成為基礎(chǔ)扎實(shí)、知識面寬、能力強(qiáng)、素質(zhì)高的應(yīng)用型專門人才。改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，使其有利于學(xué)生后續(xù)專業(yè)工程設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)和提高，從而獲得本專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能、工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識和綜合運(yùn)用、分析并解決工程問題的能力。

2011年以來學(xué)生參加各類競賽，獲國家二等獎2項(xiàng)，省級一等獎9項(xiàng)，省級二等獎12項(xiàng)，省級三等獎26項(xiàng)。這些成績的獲得，驗(yàn)證了學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的提高，增強(qiáng)了學(xué)生的就業(yè)競爭力。教學(xué)團(tuán)隊(duì)參與的省級教改項(xiàng)目“電氣類應(yīng)用型創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的研究與實(shí)踐”獲2013年遼寧省教學(xué)成果獎二等獎，“電工與電子技術(shù)課程教學(xué)方法改革”獲2013年遼寧工業(yè)大學(xué)教學(xué)成果二等獎。

四、結(jié)語

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革過程中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)認(rèn)識到實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是個復(fù)雜而艱巨的系統(tǒng)工程。通過構(gòu)建新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，不僅有利于從根本上解決師資力量不足的矛盾，而且有利于營造以學(xué)生為本、學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)、個性化、研究式學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，有利于激勵和培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識、獨(dú)立實(shí)踐能力和探索創(chuàng)新精神。教學(xué)團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步開拓思路，銳意進(jìn)取，爭取將實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作做得更加出色。

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（責(zé)任編輯：劉翠枝）