電路實驗技術研究型教學探索與實踐①

栗輝，馮濤，李擎，崔家瑞

[摘 要] 針對電路實驗技術教學中存在的問題，引入研究型教學理念，運用問題驅動式、主動探究式的CDIO教學模式，圍繞實驗內容、教學方法與方式、課程考核評價進行改革實踐，以培養學生自主發現問題、研究問題并解決問題的能力，滿足社會對工程技術應用創新型人才的需求。

[關 鍵 詞] 電路實驗；研究型教學；教學改革；CDIO教學模式

[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）31-0088-01

研究型教學是指教師以課程內容和學生的學識積累為基礎，引導學生創造性地運用知識和能力，自主發現問題、研究問題并解決問題，在研討中積累知識、培養能力和訓練思維的教學模式。此外，研究型教學還具有時空開放性，將課堂教學與課外研究結合起來，同時運用信息化手段，突破課堂和教室的界限。

一、優化實驗教學內容

研究性教學在教學內容上重視問題的探究，而創設問題情境、進行設計性實驗都是研究型教學中非常有效的策略。

（一）拓展實驗內容

本次實踐對原有的課堂實驗內容進行了調整，主要結合學生參與競賽、實際應用以及生活常見現象等實踐情況進行知識點的設計、學習和探討。將基礎知識類驗證性實驗“電路基本定理的驗證”減少2學時，同時新融入了電位分析、萬用表的原理和使用等內容；對綜合性實驗內容進行了重新設計，結合學生參與各類科技競賽及實際應用的情況，了解到示波器是較為常用的電子測量儀器，所以將原有的“最大功率傳輸定理的綜合驗證”等實驗項目調整為示波器相關內容，同時設計了示波器的觸發操作等進階提升部分；設計性實驗由原來的“未知電感測量”“三相負載使用”修改為“單向交流電路元件等效參數的測定”，并融入日常生活中常見的日光燈、功率因數提高等知識點。

（二）增設課外研究型實驗

圍繞課堂所學知識點新增設了“RLC串聯電路諧振現象的研究”“最大功率傳輸的研究”等多項研究型綜合設計實驗，該部分實驗采用課上與課外結合的方式完成，采用CDIO教學模式開展，從而培養學生自主解決問題的能力和思維方式。

1.構思階段（Conceive）：選取題目，圍繞題目中提出的問題，明確需求，即實驗目的、所需知識點等關鍵要素。

2.設計階段（Design）：圍繞實驗目的，自行查閱相關資料，提出實驗原理，設計實驗方案，包括實驗電路圖設計、元器件參數選擇、所需測量數據等。在該階段設計方案完成后開展課堂討論，學生對方案進行講解，教師參與其中一起進行探討和修改。

3.實施階段（Implement）：在課下通過仿真軟件完成實驗電路的連接、實驗數據的測量、記錄和處理等。

4.運行階段（Operate）：對實驗結果進行分析，并以此為據，解決題目中提出的問題。

二、實驗教學方法和手段改革

本次研究型教學實踐中，在教學理念更新的基礎上，采用了多種教學方法和教學手段。

（一）引入CDIO工程教育理念，更新教學模式

采用問題驅動型的教學模式，貫徹CDIO培養理念，借鑒產品研發到產品運行的生命周期，有效地培養學生分析、提出方案并解決實際問題的能力及設計、技術改造與創新的能力，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習，培養學生的工程實踐能力和創新能力。

（二）加強實驗課前預習，提高課堂效率

在實驗課時有限的情況下，加強課前預習無疑是最好的手段。之前大部分實驗的預習報告基本為書本內容完全照抄，現在通過完成預習思考題（有完整計算過程）的方式要求學生完成課前預習，課上檢查并計入成績，從而加強學生對實驗原理的深入理解，提高課堂效率。

（三）充分運用仿真軟件，拓寬實驗資源

在實驗中，常常受到實驗元器件以及實驗設備的品種、規格和數量不足的限制，不能滿足各種新電路設計和調試的要求，學生的一些獨特想法和設計思路難以實現。項目實施中的研究型題目要求學生主要利用課下的時間應用Multisim仿真軟件完成，彌補了傳統硬件實驗的不足，在研究型教學中可以為學生提供諸多便利，拓寬了實驗資源。

三、優化課程考核方式

研究型教學要求教學評價的綜合性，強調學生研究創新的發展潛力，注重方法而非結果，目的是發揮激勵和導向作用，應該體現教學評價的全面性、導向性、時效性、過程性和發展性。在本次實踐中考核方式中平時成績占比由原來的40%提高到60%，其中研究型題目部分占10%，課堂表現評分的比例也提高10%，并將平時成績評分細化到每次實驗的預習、課堂表現、實驗報告各部分，課堂表現評分也細分為操作過程、數據測量等，較為完整和充分地記錄過程考核，更加注重學生在課堂中的參與度。

本次通過電路實驗課堂開展研究型教學模式的實踐探索，教學過程中強調教師和學生的雙主體地位，圍繞發現問題—探究問題—解決問題這一研究過程來設計教學過程，調動學生的學習和思維動力，教師在課程中更多的起引導作用，主要解決傳統教學中學生自主學習不足的問題。研究型教學理念的實施從教學方法、教學內容、考核方式、教學評估、課外調研等方面開展，保證了方案的實施效果。當然，研究型教學目前也存在一系列問題，如提高學生的認可度、研究性教學內容的更新、CDIO教學模式深入實踐等，都需要進一步調整改進，以拓寬研究型教學思路，更好地培養學生獨立思考意識和創新精神，強化學生的工程實踐能力和科研創新能力，大大提高教學實驗的效果。

參考文獻：

[1]張欣欣.研究型教學理論與實踐[M].北京：高等教育出版社，2015.

[2]馮濤，楊淑華，李擎.電路分析基礎實驗與實踐教程[M].北京：化學工業出版社，2016.