電工電子類基礎課程實驗教學改革的探索

康濤 馬麗萍 康科鋒

[摘 要] 文章簡要分析了當前電工電子類課程實驗教學中存在的主要問題，闡述了在對實驗教學進行科學分類、改進教學方法、增強輔助教學以及制定合理考核體系方面所做的有益探索，取得了良好的實驗教學效果。

[關鍵詞] 實驗教學;科學分類;輔助教學

[中圖分類號] G642?? ?[文獻標志碼] A [文章編號] 1008-2549（2019） 12-0090-02

電工電子類基礎課程主要包含電路、模擬電子技術、數字電子技術和電工學等相關課程。其中電路、模擬電子技術和數字電子技術這三門課我們常把其簡稱為“三電”課程，是電子通信類、電氣工程類、機電與自動化類以及計算機類相關專業的專業基礎平臺課程，在相關專業的培養方案和教學體系中有著至關重要的地位，是相關專業的本科學生將來走向工作崗位或者繼續深造所必需的專業工具類課程。而電工學課程也是高等院校工科非電類專業的一門公共技術基礎課程，該門課程與實際電路與器件、工程分析、工程計算緊密相關，也是聯系公共基礎課程與電類知識相關專業課程的一個重要橋梁，對將來畢業從事相關工程類學生也具有較實際的應用意義。電工電子類基礎課程具有相同的特點，就是在重視理論知識的講解之外，還強調實踐技能的培養，使理論與實踐相結合。

西安工程大學電工電子教學部主要承擔本校電工電子類基礎課程的理論教學與實驗教學工作，先后成功建設電工學和電子技術兩門省級精品課和精品資源共享課，獲批了陜西省的電類實驗教學示范中心。自2015年以來，實驗室的面積及實驗設備得到了重新調整，硬件條件大大改善，為在實驗教學內容的改革上提供了一個良好的硬件平臺。與此同時，我們在電工電子類基礎課程實驗教學改革方面做了大量細致工作，取得了不錯的教學效果。

一 更新實驗內容，多種實驗形式相結合保證電工電子類課程的實驗課時充足性

實踐是工程最本質的屬性，在新世紀的高等教育改革和培養人才的過程中，實踐環節占據著極其重要的地位。實驗教學作為實踐環節中最重要的組成部分，其改革的發力點應從直觀性、鞏固性實驗逐步轉向理論聯系實際的綜合設計性實驗，注重學生的能力培養。實驗教學改革要以培養實驗技術能力為目標，教學與實際應用相結合，使實驗教學保持指導性和典型性，以利于培養學生的自學能力、思考能力、綜合運用知識的能力和創新能力。

更新實驗內容，對實驗進行合理科學分類。立足于實驗教學的整體性、基礎性、綜合性，依教學階段將實驗題目分為驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗。在實驗課程進行初期，主要應以驗證性實驗為主。通過基礎驗證性實驗，教會學生熟練和掌握電工電子類實驗室常用的儀器和設備的使用方法，認識常見的電路和電子器件，將課堂所學的理論知識與實驗實踐相結合，培養學生科學實驗的精神和方法，訓練嚴格嚴謹的工作作風;設計性實驗和綜合性實驗為學生留有一定發展個性、開拓思維的空間;初步引入涉及多門課程的設計性、綜合性實驗。對部分專業學生，采用實驗任務書取代實驗指導書的形式，增強學生自主學習能力。

為了適應以上新的實驗內容形式，我們抽調了有多年教學經驗的老教師和年富力強的中青年教師相互合作編寫制定了符合新要求的實驗大綱，包括電路實驗教學大綱、模擬電子技術實驗教學大綱、數字電子技術實驗教學大綱、電工學實驗教學大綱。同時還編寫并出版了適合我校學生使用的系列實驗教材《電工電子技術實驗教程》《電路基礎實驗教程》《電子技術實驗教程》，并已在日常實驗教學中投入使用。

二 改進實驗教學方法

經過長期的摸索和實踐，我校在電工學相關課程的實驗教學中積累了豐富的經驗，探索出了一條適合本校本科教育教學的科學實驗方法。

根據不同性質的實驗，提出不同的實驗要求。教師在指導驗證性實驗時，要求學生拋開主觀性，以實驗中出現的現象和測得的數據為依據，驗證已有定理及定律，在比較實測數據和理論數據的異同之處時，增加對課堂所學理論知識的理解和實際實踐經驗的積累和總結。在日常實驗教學過程中，對于基礎類實驗，主要是加深學生對所學理論知識的進一步認識，實驗裝置是元件庫形式的，學生需要自己設計、搭建和調試電路，做到動腦又動手。老師指導學生學會使用常用的儀器、儀表（如電壓表、電流表、萬用表、穩壓電源、信號發生器、示波器等）;學會應用常規的測試方法測量電壓、電流、電功率等物理量和電阻、電感、電容等器件的參數，會測定特性曲線。

對于綜合性、設計性實驗，老師要培養學生獨立從事實驗和初步設計電路的能力，能分析并排除一些簡單的故障，正確地讀取和記錄實驗數據，繪制曲線。培養學生良好的實驗習慣，樹立實事求是和嚴肅認真的科學作風，根據實驗數據和實驗結果撰寫實驗報告，具有對實驗結果進行分析和解釋的能力。注意啟發學生的創新思維，培養創新能力。在指導設計性實驗、綜合性實驗時，則要給予學生更多的鍛煉機會。我們教師在指導這類實驗時，往往根據學生在學習相關電子課程時的理論水平和掌握程度，設計出若干個針對課程所學知識的實驗題目。學生在參與此類實驗時，往往只是拿到一個實驗題目，限定了實驗要求設計的功能電路、電路要求達到的具體參數指標和實驗室現有能夠提供給學生的功能芯片和電路器件等。這樣就促使學生發揮自己的主觀能動性，去搜集典型應用電路的資料，查找電路電子類元器件的管腳和功能，進而自己設計、構建、調試電路，達到充分鍛煉學生的動手實踐能力，以實驗實踐來促進學生對所學理論知識的理解與掌握。

三 實驗手段追求多樣化

一般來說傳統的實驗教學方法主要包括實驗指導教師口頭講述和親身連線驗證這兩種主要形式，這兩種方式都存在有比較明顯的弊端。由于口頭語言表達不夠具象化，故當學生學習能力不夠強且沒有提前預習實驗內容時，往往會出現實驗指導教師口述實驗內容講的氣喘吁吁、口干舌燥，而做實驗的學生兩眼發呆、摸不著頭腦，根本聽不懂老師在講些什么。而教師邊親身連線驗證實驗邊講解內容會使得表達具象化，學生很容易理解實驗內容和步驟，但卻在無形中大大降低了實驗的操作性和難度，為此我們采用了多樣化的實驗預習、講解和實踐手段，增強學生的自主學習能力和對課堂所學理論知識的理解，同時在有限長的實驗時間內使學生充分發揮自主動手能力，達到實驗教學的目的。

我們所采取的主要手段是：將計算機虛擬仿真與電路硬件實驗相結合，先虛擬仿真，后硬件實驗。經過我們的努力，從10級電類本科生開始。將計算機仿真實驗納入實驗教學內容。電路、模擬電子技術、數字電子技術這三門電類專業基礎課中都增加4學時的計算機仿真實驗，使得學生能熟練掌握multisim仿真軟件進行實驗。此外，針對學生在實驗前往往不會主動預習實驗內容的情況，我們在現有的有限條件下自己動手利用LabVIEW軟件開發了自有的虛擬仿真軟件，學生只需要運行軟件改變軟件中電路參數，就可得到對應的理論實驗結果。這樣學生在做實驗前只需要花費很少的時間就可以運用仿真軟件提前模擬所做實驗的全過程和理論數據，有利于學生掌握課堂理論所學知識，熟悉所做實驗的內容、步驟與結果，提高電類實驗課的安全性和學習效率。另外，各實驗分室都針對自己對應課程的實驗情況，制作了相應的實驗掛圖和實驗多媒體課件，在進行實驗教學時通過懸掛實驗掛圖和利用投影儀講解實驗課件，把實驗的原理電路與實際電路聯系起來，這樣使學生將抽象的原理電路和實驗室現有實驗儀器設備直觀的聯系起來。

從13級學生開始，對模擬電子技術實驗進行大規模的調整，將原來的模塊連接實驗的形式，改為分離元件構成實驗電路，這樣學生首先應學會對電阻、電容、二極管、三極管、運算放大器等元件的識別，然后才能夠在實驗課中完成所做實驗，真正做到實驗和實際相結合。

四 建立科學客觀的實驗教學考核方法

對于電工電子類課程的實驗教學考核，我們的目標是：要求學生課前預習實驗，使學生對所做實驗內容做到心中有數，通過具體的實驗環節使學生的實驗實踐能力得到有效的鍛煉和明顯的提高。為此，我們采取了網絡測評和實踐測評相結合的方式來具體評價實驗教學的實驗效果。

利用已有的電工電子學、電子技術等省級精品課程和精品資源共享課程的網站，我們發布了對應課程的實驗內容、教學課件以及部分實驗的教學視頻。規定和要求學生在課下自主登錄課程網站進行學習，實驗指導教師通過網絡平臺后臺數據可以直觀地看到學生的登錄次數、學習時長等數據，從而對學生的課下預習起到督促作用。在學生完成了實驗課程的在線學習后，我們還進行了實驗的在線理論測試，通過考核一些實驗中常見的儀器使用方法和該實驗的理論知識，測試學生在做實驗前對所做實驗知識的熟悉和掌握程度，從而結合其網絡學習狀況綜合給定其網絡測評成績。

對電路、模擬電子技術、數字電子技術、電工學等課程的每次實驗，均由指導老師在實驗結束時，根據學生做實驗的具體操作情況和完成實驗的時間快慢與數據的準確程度，給出每名學生每次實驗的操作分值，再結合報告成績，作為此次實驗的實踐測評成績。網絡測評成績與實踐測評成績按照一定比率計算求和，就是對應此次實驗的實驗成績。當一門課程所有實驗都結束時，實驗考核成績由此門課程的所有實驗成績取平均值算出，將作為實驗最終考核成績。此辦法從2014年實施以來，確實地調動了學生做實驗的積極性，學生提前預習實驗的人數明顯增多，實驗的教學效果也明顯得到改善，實驗報告質量也得到比較大的提高。

以上是我們對“三電”實驗教學改革的初步探索，經過幾年的教學實踐，證明了以上措施的實施激發了學生對知識的探索與渴求，提高了學生的動手與實踐能力，學生普遍反映良好。以上探索符合當前社會培養具有創新應用型的人才的要求，提高了學生在社會上的競爭力。

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（責任編輯：張宏玉）