非電類工科專業電工學課程實踐教學體系改革探索

秦立峰+姚志鳳+胡瑾+何東健

摘要：電工電子技術是非電類工科專業的基礎課程之一。針對農林院校的非工科專業實踐技能要求高、學生基礎較薄弱的問題，優化改進電工學課程的實踐教學體系設計；提出3大環節、10個具體措施改進實踐課程教學方法，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：電工學；實驗教學；課程改革；實踐能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：B 文章編號：1674-9324（2017）07-0091-03

一、引言

電工電子技術是非電類工科專業的基礎課程之一。實踐性和應用性是該課程的顯著特點，也是基本教學目標之一，實驗、實踐環節是學生掌握理論知識，理論聯系實際，加深理解是必不可少的學習環節，在該課程的教學體系中占有十分重要的地位。因此科學、合理地設計實驗內容、改革實驗、實踐環節教學方法，是提高學生分析問題和解決問題的能力和實踐動手能力的重要途徑。何俊等對創新型實驗項目應該具備的課題背景工程性、知識的綜合性、實現方法的多樣性要素進行了詳細分析，為電工電子學科高校教師提供了一個創新實驗的設計思路；徐淑華等提出了電工電子實驗教學示范中心的建設目標及建設規劃，闡述了建立電工電子系列課程理論教學體系和實驗教學體系的構建方案；章飛等闡述了示范中心在創新管理體系和實驗教學體系方面的探索與實踐，探討了培養學生創新能力和綜合素質的措施和方法。王成剛等建成了面向實踐技能培養的實踐教學綜合保障體系，探索了“雙師+科研”型實驗教員隊伍培養模式。王綠君、郭韶平針對傳統專業教育體系的不足對電工電子專業理論與實踐考核方式進行探討。王英紅對進一步發展和完善開放式電工電子實驗室的建設提出建議。王亞軍等從實驗教材、實驗教學內容、實驗教學方法和實驗教學手段4個要素的變革，探討了培養學生能力的措施和方法。

然而，農業院校非電類工科專業的學生基本電學知識相對較為薄弱，基本實驗儀器使用和操作不夠熟練，實驗、實踐技能亟待提高。為了培養非電類工科專業大學生的實踐動手能力，進一步提高教學質量，課程組從優化、改進電工電子課程的實踐教學體系設計入手，提出3大環節、10個具體措施，多角度探索和實踐實驗教學改革，提高了教學質量，取得了較好的教學效果。

二、實踐教學體系設計思路

從素質教育的基本要求出發，以提升實踐技能為核心，針對農林院校非工科專業學生在電工電子實驗中存在的問題，提出基礎、常規和提升3個環節，每個環節緊抓不同的具體內容，有針對性地設計10個關鍵措施，構建電工電子技術實驗教學體系。課程實踐教學體系設計思路如圖1所示。

在基礎環節，以培養和提高基本儀器認知技能和基本實驗操作技能為目標。由于非電類學生專業基礎相對薄弱，基本實驗儀器認知較差，基本實驗操作和實驗素養亟待提高，因此從基本認知和技能培養入手，為進入正常實驗做準備。

常規環節即常規課程實驗環節，以強化過程管理和實驗考核為主要手段，使學生自己動手、自主實驗；教師進行引導和指導。重視實驗過程管理，強化技能考核；以管理提升技能，以考核促進學習，進而提高學生的實驗收獲。

提高環節主要是結合開放實驗室建設，完善開放實驗室管理，結合各種設計競賽，鼓勵學生進實驗室進行自主實驗和實驗自習；為自學要求較高的學生提供學習條件。

在基礎環節，以“2個基本”為關鍵措施，強化基本儀器認知和基本操作訓練，為常規環節和提高環節作基礎。常規環節分為實驗過程管理和實驗考核兩部分。實驗過程中，從預習階段、實驗階段、總結階段著手，采取加強實驗理解、提高故障排查能力和規范數據分析和報告等撰寫等措施；實驗考核部分，采用3種不同的考核措施，促進實驗教學。提高環節采取自主實驗和實驗自習2項措施，進一步強化學生在實踐環節的自主性，課程組結合大學生科創項目、大學生電子設計競賽等，提高學生實驗設計和綜合實驗能力。

三、實驗教學方法探索

以上述課程實踐教學體系設計思路為指導，在實驗教學過程管理、實驗考核方法和開放實驗室等方面進行實踐教學方法探索。

（一）創新實驗過程管理

實驗過程為實驗環境的核心和關鍵。分為三個步驟：

1.實驗預習階段，加強實驗設計思考與理解。每個科學實驗從實驗設計就已經開始。以往的實驗大多是老師布置實驗任務，講解完成步驟，最后由學生重復。其弊端是很多學生在有限的時間（2個學時）內，只能匆忙照著實驗步驟完成實驗操作，記錄下數據，不能仔細思考實驗內容是什么，以及為什么要如此設計實驗才能驗證某個定理。例如在戴維寧定理的證明實驗中，要證明兩個網絡端口特性的一致。而如何證明“特性”一致，很多學生沒有認真思考。若按照實驗步驟完成操作，很難加深對這一定理的理解，只知其然，不知其所以然。

課程團隊在教學中加強實驗的預習要求。預習實驗不只是看一眼題目，回憶相關理論，更重要的是要求學生理解該實驗為什么要這樣做，而不是那樣做，還有為其他更好的途徑？這樣可加深學生對理論知識的理解，在具體實驗中有的放矢。同時，通過理解實驗設計，可培養學生設計科學實驗的能力，為以后工作中解決實際問題做準備。

2.實驗室階段，加強實驗過程管理。課程團隊始終認為，實驗絕不僅僅是機械的模仿動手，更重要的是動腦，要邊操作邊思考，手腦配合。因此，在實驗過程中，改變教師示范、學生重復的簡單模式，讓學生成為實驗教學的主體。首先利用多媒體手段與學生就實驗內容、目的、意義等展開討論，使學生明確實驗內容、目標、步驟等關鍵信息，同時檢查其實驗預習效果。以學生為主體教師不再進行實際示范，完全由學生自己動手，同時及時指導、回答學生問題。

電路故障檢查排除是實驗技能提高的一個有效途徑。教學中，從提升學生解決實際問題的技能這一根本目標出發，引導學生自己分析故障原因，并使用各種儀表儀器，逐步檢查電路，最終發現問題，解決問題。如在共發射級單管放大電路實驗中，示波器觀察到的波形與預期不符。此時引導學生檢查電路中關鍵點電位，特別是三極管3個管腳電位，并判斷三極管的工作狀態；若三極管工作狀態正常，再判斷輸入端和輸出端信號是否正確；若三極管工作狀態不正確，則進一步檢查直流偏置電路。又如在組合邏輯電路實驗中，常出現門電路邏輯狀態不正確或數碼管顯示不正確等問題。實驗中訓練學生采用逐級排查法，從輸出端到輸入端，利用萬用表檢測集成電路各個管腳電壓，再根據邏輯關系確定是輸入信號出錯抑或是電路管腳連接的問題。在故障排除中，加深了理論知識的理解，積累了解決實際問題的經驗，同時在心理上獲得解決問題的成就感，激發了學習興趣。

3.嚴格實驗報告撰寫訓練，認真總結實驗過程。實驗報告的撰寫是學生對實驗進行反思、總結的重要過程，認真進行總結，可顯著提高實驗效果。然而，以往學生普遍不重視實驗報告撰寫，認為實驗數據記錄完畢、出了實驗室實驗就結束了，很難達到實驗目的。對實驗報告從標準格式、圖表樣式、數據分析、結論討論等方面著重要求，通過實驗報告批閱，發現問題及時反饋給學生，使學生從思想上重視科學實驗報告的撰寫，對其后續撰寫各種研究報告、畢業論文打下基礎。

（二）開放實驗室

電工實驗室的開放是實現素質教育的客觀要求，有利于創新型人才的培養。由于電工電子內容多、課時相對較少，因此有限的幾個實驗不能涵蓋所有所學理論知識，為解決這一問題，實驗室采用全開放制度。任何年級學生只要有使用意向，均可隨時進入實驗室進行實驗。在開放實驗室后，學生的實驗熱情得到極大滿足，可以完成實驗自學、自主完成，進一步鍛煉提高，且能自由安排實驗時間，十分方便。

（三）實驗考核方法

合理的考核方法，能促使學生主動學習，提高學習積極性。如何在不增加學生負擔、不額外增加學時的情況下，對學生實驗技能進考核，是一個值得探討的問題。課程教學團隊針對具體情況，開展了3種不同考核方式：

1.實驗設計考核。給定一個具體的驗證性實驗任務，要求每個人設計一組實驗方案，作為一個實驗大作業進行考核，以此考查學生理論與實際結合能力以及實驗設計能力。

2.基本實驗技能考核。為培養教學中基本實驗技能和基本實驗儀器使用能力，設計基本實驗技能和基本儀器問答題進行隨堂考核。

3.實驗課自學考核。每學期設置1到2個實驗為考核性實驗。一般為分別為電工學部分和電子學部分的最后一個實驗。考核性實驗完全由學生自己學習實驗內容，自己領取所需儀器，完成實驗，最后由任課老師檢查實驗結果，并根據實驗過程、實驗結果給予評分作為考核結果。

四、結語

通過強化基本技能培養、加強實驗過程管理、合理化考核方式以及開放實驗室以提升能力等方面的探索和實踐，使農林高校非電專業學生對電學、電子學基本知識掌握更扎實全面，使實驗實踐技能得很大提升。近年來，在全國電子設計競賽上獲得國家級團體一等獎2項、二等獎1項、三等獎3項，顯示出良好的教學效果。

參考文獻：

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[8]盧明璽，張淑玲，洪聯系.開放電工電子實驗室的研究和實現[J].改革與開放，2009，（7）：179-179.

Abstract：Electrotechnician is one of the basic courses for non-electro-technics majors. To aim at the high requirement on practice for Agriculture and Forestry University students with lower knowledge foundation，10 measures are proposed from 3 teaching steps to optimize and improve the practical teaching system. The teaching practice showed good results in students' experiments skill improvement.

Key words：Electrotechnician；experiment teaching；course reformation；experiment ability