“新工科”背景下以專業為導向電工電子實驗開放模式的探索與實踐

郎文杰 楊風 宋小鵬 李世偉

[摘 要] 為提高學生學習興趣，增強學生實踐動手能力，推動電工電子實踐課程的教學改革，在“新工科”背景下，以專業為導向對實驗內容、教學模式、考核手段和開放模式等方面進行了優化和改革，為培養全方位創新型人才奠定了堅實的基礎。

[關鍵詞] 實踐教學改革;教學方式;考核方式;開放模式

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）41-0387-02? ? [收稿日期] 2020-04-02

一、引言

2010年6月23日，教育部在天津大學召開“卓越工程師教育培養計劃”啟動會，在此基礎上提出了“新工科”概念，先后形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，進一步明確了“新工科”建設的內容和步驟[1]。“新工科”建設以培養多元化、創新型和復合型的高素質工程人才為目的，旨在把學生培養成創新能力強、工程實踐能力強的具有世界競爭力的復合型高素質人才[2]。電工電子實驗是實踐教學過程中極其重要的一個環節，很多電類和非電類專業一般都會在不同深度和層次上開設這門課程，是培養學生探索知識、發現知識能力的重要措施，也是培養學生成為應用型、創新型人才的重要環節[3]。

二、傳統實踐教學現狀

（一）實踐教學規模大

我校電工電子實驗教學示范中心是全校規模最大的教學實體，承擔全校理工科專業學生的電工電子開放實驗工作，實驗項目多，參加學生多。

（二）實踐內容設置專業針對性不強，內容固定，開放模式單一

我校電工電子實驗教學中心在提高性、設計性、綜合性實驗項目的內容設計上比較固定，形式較為單一。實驗內容專業性不強，僅以實驗總學時加以簡單區分。在實驗內容的開放管理模式上也按照電類、非電類進行簡單開放管理，形式較為單一。這樣容易忽視學生個人興趣的培養，不利于獨立思考和創新精神的培養。

（三）實踐教學教師參與多

傳統實驗過程中以教師為中心，教師給出每個實驗的實驗目的、實驗原理和實驗電路接線，學生按照老師的講解或比對實驗指導書比葫蘆畫瓢，機械地照抄照搬實驗指導書中給出的連線圖進行連線，記錄實驗數據而不顧數據的優劣或壓根就不知道數據的優劣，在相同的時間內按統一的實驗模式完成相同的實驗內容。

（四）學生從思想上輕視實驗課

由于學生從思想上對實驗課認識不夠，認為實驗課和理論課不能相提并論。在實驗前不對實驗項目進行預習，不認真思考實驗項目的實驗目的和實驗內容。簡單地認為實驗課只是對所學理論、定理的驗證，導致做實驗的過程中存在互相抄襲、比葫蘆畫瓢的現象，實驗課變成走過場。學生只要按照既定的實驗目的、實驗方法和實驗步驟即可完成實驗，對測得的實驗數據不能正確判斷其優劣，更不能對實驗原理進行透徹分析，缺乏自由探索和自主研學精神，探索知識、發現知識的能力得不到鍛煉[4]。

（五）實驗課的考核方式單一

傳統的實驗考核方式以實驗報告考核為主。由于在實驗過程中參加實驗人數較多，實驗內容較為固定，教師很難真正掌握每一位學生的具體實驗情況，學生之間存在操作、數據抄襲現象;因此，教師很難客觀地根據學生的報告評定學生的實踐能力。

三、“新工科”背景下以專業為導向電工電子實驗開放模式的探索與實踐

（一）以專業為導向精心優化、設計實驗內容。

實驗教學改革中重要的內涵建設之一是實驗內容建設，只有精心設計、優化實驗內容，在實驗內容上不斷推陳出新、有所突破，才有可能達到提高實驗教學效果的目的。在“新工科”背景下，結合我校各專業特點，兼顧工科專業的工程性、實踐性等特點，使學生在理論上建立系統觀，在實踐上建立工程觀，盡早接觸、了解所學專業和方向，實驗中心組織全體教師重新對實驗內容進行了精心重構和設計。

1.夯實驗證性實驗。堅實的基礎是進行創新的前提。幾年來，電工電子實驗教學中心為滿足規模發展需要，在基礎階段所開出的實驗項目基本都是驗證性實驗（各門類的基礎實驗、認知訓練等）。中心對各類實驗項目按照電類和非電類進行設計。整個電類學生都進行完全相同的驗證性實驗，同樣，整個非電類學生也都進行完全相同的驗證性實驗。

2.重構、優化設計性、綜合性實驗。設計性實驗是教師給出實驗任務要求，學生經過分析研究后給出設計方案，自主完成實驗項目。綜合性實驗要求更高，要求學生能夠把平時實驗課程中掌握的相關知識和技能綜合在一起，獨立完成一個復雜的實驗項目。實驗項目的復雜化決定了研究和分析方法的多元化，有利于學生思維能力以及創新能力的培養。我校的綜合性實驗一般都安排在實驗課程的中后期[5]。為加強對學生探索知識、發現知識能力的培養，“新工科”背景下我校電工電子實驗教學中心以專業應用背景為導向改革實驗教學模式，組織中心教師重點對設計性、綜合性實驗項目和內容進行了充分、反復的討論和修改。針對不同專業的學生實施不同的實驗教學內容并進行教學設計。例如綜合性實驗三相電路連接和功率測量，電子信息類專業學生只需完成正常的Y、△基本接線，并對其線電壓、相電壓、線電流、相電流和功率進行測量并分析它們之間的關系，加深對理論的理解和認識，在實踐上建立工程觀，從而培養一定的電力工程技術意識。

（二）提高有效預習，改變實驗教學方式

實驗預習環節是整個實驗過程中的重要組成部分，有效的實驗預習環節往往可以起到事半功倍的作用。隨著設計性和綜合性實驗項目的優化和增加，如何在確保安全的情況下讓學生進行有效預習是一個亟待解決的問題。為了提高學生的分析設計能力和實際實驗操作的效率，電工電子實驗教學中心在改革實驗內容的基礎上，構建實驗教學平臺，引進Multisim等仿真軟件，將現場實驗不易實現及帶有危險性的實驗操作通過直觀仿真展示出來，使學生做到心中有數，提高實際實驗操作的效率，避免安全事故的發生。

（三）完善實驗室開放模式

實驗中心是我校最大規模的教學實體，為滿足規模發展需要，中心對驗證性的實驗項目按照電類、非電類進行集中開放管理。驗證性實驗的目的是訓練學生掌握基本實驗原理、基本實驗方法和基本實驗技能。對于設計性、綜合性實驗以學生專業特色為工程背景，以專業為單位進行開放管理。在實驗過程中虛擬與實際相結合，增強了學生個人興趣、獨立思考和解決實際問題的能力。

（四）改進考核方式

傳統的實驗考核方式不能全面客觀的反映學生的真實水平，為進一步體現學生的能力，我校實驗中心改進考核方式，從實驗項目的預習到項目的結束，整個過程進行監控，圍繞實驗能力、態度及探索知識、發現知識的能力等多個方面進行考核。

四、結束語

我中心在“新工科”背景下以專業為導向對實驗內容、教學模式、考核手段和開放模式等方面進行了優化和改革。不僅培養了學生學習興趣，提高了學生實踐動手能力，而且滿足了規模發展需要，夯實了基礎實踐能力，支撐了學科水平提高。

參考文獻

[1]朱君，宋樹祥，秦柳麗，等.“新工科”創新理念的電子信息類專業基礎實踐教學改革[J].實驗技術與管理，2017，34（11）：148-152.

[2]李杰，余亞東.基于工程應用的電路分析教學改革的研究與探索[J].教育現代化，2018，5（45）：108-109.

[3]田梅，邵高平.培養學生創新能力的電工電子實驗教學模式探索[J].中國電子教育，2016（1）：52-54.

[4]石端銀，張曉鵬，李文宇.“翻轉課堂”在數學實驗課教學中的應用[J].實驗室研究與探索，2016，35（1）：176-177.