面向卓越工程師培養的電工技術實驗教學改革

閻群++李擎++韓守梅++王常策

摘 要 以電工技術實驗教學為平臺，從教學內容、教學方法和手段等方面對電工技術實驗教學進行改革，探索激發學生實驗興趣，培養學生基本實驗技能、創新意識、創新能力和綜合素質的有效途徑，有效實施“卓越計劃”。

關鍵詞 卓越計劃；電工技術；實驗教學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）02-0137-03

Teaching Reform of Electrical Technology Experiment for Culti-

vation of Excellent Engineers//YAN Qun， LI Qing， HAN Shoumei， WANG Changce

Abstract Taking the electrical technology experimental teaching as a

platform， the electrical technology experimental teaching is reformed

in teaching content， teaching methods and means， etc. Its purpose is

to explore the effective ways to stimulate students experimental in-

terest， to cultivate students basic experimental skills， to innovate stu-

dents innovation consciousness， innovation ability and comprehen-sive quality， and to ensure the effective implementation of the ex-cellent engineer education and training program.

Key words excellent engineer training program； electrical techno-logy； experimental teaching； teaching reform

1 前言

教育部“卓越工程師教育培養計劃”實施的宗旨是促進高校改變舊的教育觀念和教育模式，鼓勵高校和企業間密切合作、共同培養，以提高學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力；面向社會和企業需求，培養高素質的既有創新能力又有社會實踐能力的卓越工程師，以滿足經濟社會日益發展的需要[1]。

實驗教學是工科學生鞏固基礎知識，培養專業技能、創新能力、團隊合作能力的主要途徑。電工學是高校工科非電專業本科生必修的一門實踐性很強的技術基礎課，其主要任務是為學生學習后續專業課程和從事專業相關工程技術工作打好電工技術的理論基礎[2]。電工技術實驗是電工學教學過程的重要環節，其教學效果對于培養學生的動手能力、提高學生的綜合素質具有至關重要的作用[3-6]。

本文針對目前北京科技大學電工技術實驗教學中存在的主要問題，結合“卓越計劃”的內涵，從實驗教學內容、實驗教學方法和手段等方面對電工技術實驗教學進行改革，探索培養學生基本實驗技能、激發學生創新意識、培養學生創新能力和綜合素質的有效途徑。

2 電工技術實驗教學現狀

電工技術實驗教學通過具體實驗操作，使學生鞏固并擴展所學電工基礎理論知識，初步掌握工程常用電子儀器儀表和電氣設備裝置的使用方法，掌握進行科學實驗的基本方法，具備初步進行科學實驗研究的能力[3]。

北京科技大學電工技術實驗安排在大二第一學期，是學生進入大學接觸到的第一門實踐課，每年有6個學院19個專業58個班的1800多名非電專業學生參與，參與學生多，覆蓋專業面廣。非電專業學生普遍缺乏對電類知識、電類科技及電工技能的認知，加上實驗內容沒有體現專業特色和應用需求，很多學生認為這門課與自己所學專業無關，對自己以后的職業規劃沒有用，因此缺乏學習的積極性和主動性[4-7]。

為了保證實驗教學順利開展，當前電工技術實驗內容仍以驗證性實驗為主，綜合設計性實驗非常少。驗證性實驗局限于鞏固理論知識和訓練基本操作能力，嚴重束縛學生的思維，不利于鍛煉學生綜合運用知識設計、分析的能力[4-5]。實驗指導書上詳細給出每一個實驗的實驗原理、實驗電路圖、操作步驟等，實驗中學生被動做實驗，極易產生明顯的消極與依賴心理，不利于發揮主觀能動型，更談不上創新意識和創新能力的培養[6]。學生在實驗過程中總是期待一次連線成功，一旦出現故障就無所適從，不是直接找教師處理，就是將已經連接好的線路全部拆除后再重新連接，缺乏主動利用儀表逐步排查故障原因的意識，不能通過實驗有效地提升動手實踐能力、分析問題和解決問題的能力。

3 實驗教學改革思路

“卓越計劃”強化培養學生的工程能力和創新能力。創新能力包含創新意識、創新思維和創造力三重意思。創新意識培養意味著激發興趣，讓學生對教學中所涉及的知識和現象產生探究的熱情和積極性；創新思維的培養更多體現在獨立思考能力的培養上，即在面對教學中所涉及的知識和現象時，能自主地通過各種信息技術手段收集信息，對各種信息進行正確歸納分析，形成自己的看法或提出可能的方案；創造力是綜合應用知識能力、動手實踐能力、協同合作能力的表現[8]。

創新能力的培養是一個長期的過程，在長期的訓練、積累、磨礪中不斷加強[9]。

首先，正確認識創新能力培養在高校基礎實驗教學中的重要地位，將基于“創新能力”培養的教學理念貫穿到電工技術實驗教學的整個過程中。

其次，針對不同專業特點，重新整合實驗教學內容，滿足不同專業、不同層次學生對其廣度和深度的要求，激發學生的學習興趣，啟發和培養學生在本專業領域的應用意識。

最后，充分考慮學生的認知規律，按循序漸進的教學規律分層次培養學生的基本技能、綜合能力和創新能力。

4 實驗教學改革措施

實驗教學內容改革 在分析北京科技大學電工技術實驗教學現狀，對非電專業教師和學生進行調研的基礎上，制定具有專業和工程特色的多層次實驗教學體系[10-11]，即將電工技術實驗分為基礎性、綜合性和創新性三個層次，在綜合性和創新性實驗中融入專業和工程特色。基礎性和綜合性實驗是必修實驗，與電工學理論課同步進行。創新性實驗以科技創新活動和電子大賽為依托，學生自主選擇。

基礎性實驗是實驗教學的根本。非電專業的學生底子薄、水平差異大，有許多學生還是第一次比較深入地接觸電學實驗，基礎性實驗采用學生容易接受的傳統驗證性實驗方式。學生在完成基礎實驗的過程中不但加深對相關理論和技術的理解，而且養成良好的實驗習慣，掌握基本實驗方法，培養基本實驗能力。

綜合性實驗立足基礎、面向應用，培養學生綜合運用所學理論知識和解決較復雜的實際問題的能力。實驗中教師只提出實驗目的和要求，給學生適當講解怎樣根據實驗的目的和要求設計實驗，要求學生運用所學知識和技能制訂實驗方案、畫出實驗電路圖，并在實驗室規定時間內完成實驗。綜合性實驗項目結合專業實際情況，將多個知識點結合在一起，使學生由以前的被動接受知識逐步轉化為主動思考、分析和解決問題，更好地調動學生的積極性和創造性，而且讓學生有更多的自主發揮空間。

創新性實驗面向工程實際應用，既有綜合性又有探索性，目標是培養具備自身專業知識和電類專業知識的復合型人才。實驗內容由教師根據學生的要求和實驗室條件確定，學生在教師的指導下獨立完成查閱資料、設計方案、組織實施、調試以及項目報告，全面提高有效運用所學知識和新技術進行系統級開發應用的能力、分析和解決實際問題的能力。

實驗教學方法與手段改革

1）注重實驗基本技能培養。結合基礎性實驗系統培養學生的工程意識和基本實驗技能，布線整齊、美觀、易于查看，接線從左往右，以網孔為單位，先串聯后并聯、先分后合、先接主回路再接輔助回路等，同時合理設置測試點以便于測量。詳細講解儀器儀表的構造、工作原理、使用注意事項，使學生從根本上了解測量，進而在實驗中正確選擇、使用儀器、儀表。發現和排除故障是培養學生實驗技能的有效方法，適當設置一些簡單的障礙，指導學生分析排除，調動學生學習積極性的同時鍛煉他們獨立思考和解決問題的能力[12]。培養學生正確處理實驗數據的能力，理解相同的實驗數據，不同的數據處理可能得出不同的結論。另外，培養理論聯系實際、實事求是的科學作風及嚴肅認真的工作態度，主動研究的探索精神，遵守紀律、愛護公物的優良品德。

2）加強創新能力培養。在基礎性實驗鍛煉的基礎上，綜合性實驗從易到難，由部分綜合到完全綜合，逐步調動實驗的積極性，增強探索的信心，激發學習的興趣，從而提高學生設計實驗和處理實際問題的能力，達到相對其自身能力的綜合和創新。樹立教師主導、學生主體的創新教學理念，綜合運用啟發式、討論式、問題式、探究式[13]等教學方法，充分調動學生的積極性和主動性，使學生在學習過程中始終處于積極思維狀態，最大限度地提高其分析和解決問題的能力[6]。面向實驗過程，要求學生按“設計要求→查閱資料→自主設計→仿真研究→實驗實施→實驗驗收”這一完整的訓練過程完成實驗，融知識、能力、素質培養為一體。

3）形成多元化的實驗教學模式。充分利用多媒體技術、計算機和網絡技術，依托校園網絡，建立實驗教學共享資源庫，引入項目驅動[1]、翻轉課堂教學法，提高實驗教學質量，增強教學效果。開展必修與選修、課內與課外相結合的教學手段，滿足不同專業、能力、興趣學生的需要，培養他們的自主學習能力。引入Multisim仿真軟件[6-7]，利用其高效率、高精度、無損耗和靈活、真實模擬等特點，為學生搭建一個大膽嘗試、積極創新的實驗環境。開設網上實驗，形成虛實結合的綜合實驗體系。仿真與實際操作互為補充、各取所長，尤其是對于需要觀察動態過程的實驗，更有助于增強實驗教學效果，增強學生的創新意識和創新能力。

4）構建開放式實驗教學環境。傳統封閉的實驗教學環境要求學生按照規定的時間到實驗室完成規定的實驗項目，不管完成與否，到了下課時間就必須離場，客觀上影響了動手能力較差學生學習的積極性和主動性，限制了部分能力較強學生繼續學習的機會[14]。

開放式實驗教學環境實現了實驗內容、實驗時間和實驗資源開放，學生依據自己的實際情況自主選擇實驗時間和實驗內容，在教師的指導下自主設計，擬定實驗方案，通過預約獨立來實驗室完成實驗任務，學生有足夠的時間仔細觀察實驗現象，分析實驗結果。特別是在實驗失敗后，可自己重新修改實驗方案、重新做實驗[15]。開放式實驗教學突出學生的主體地位，注重學生的個體差異，學生在實驗活動中由被動變為主動，對調動學生主動性和積極性，培養創新能力，具有重要的意義，對提高學生分析問題、解決問題的能力有很大幫助，對于培養學生在實驗中學習與掌握知識、拓寬知識面有重要的作用。

5 結語

面向卓越工程師培養的電工技術實驗教學改革，從實驗教學內容、教學手段和方法等方面對電工技術實驗教學進行了改革。從北京科技大學2011、2012級的教學實施結果來看，有效調動了學生的實驗積極性，提高了學生對電工技術實驗課的重視程度，學生的基本實驗技能、創新能力都有了很大提高。“卓越工程師教育培養計劃”是一個復雜的系統工程，只有不斷改革教學方法，更新和完善教學內容，才能進一步提高教學質量，為國家培養出適應社會發展需要，具有一定研發、創新能力，綜合素質高的卓越工程師。■

參考文獻

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