基于任務導向與問題驅動的電工電子學實驗教學改革探索

耿 敏，艾清慧，孫艷茹，張婉妹

[中國石油大學(北京)信息科學與工程學院，北京 102249]

0 引言

電工電子學是非電工科類專業學生獲得電工、電子技術以及電氣控制基本理論和技能的主要課程[1]。實驗環節是教學過程中的重要部分，是對理論學習成果的檢驗和提升，對學生從事工程實踐具有引導作用[2]。具備電工電子知識和技能，并以此為基礎解決工程問題已成為了工科院校本科生的重要素質之一[3]。電工電子學實驗課程的建設已受到了高校教師的廣泛重視[4-7]，應繼續深入分析課程存在的問題，剖析其產生原因，并探索改革措施，以完成教學目標。

1 教學情況

1.1 內容涉及面廣

電工電子學實驗涉及面廣，每個配套實驗項目都對應一個理論知識點，會涉及不同的實驗儀器及實驗方法。學生要完成從理論到實踐的轉化，掌握實驗儀器的使用方法，解決出現的問題，提高自身的實踐操作能力和分析能力。目前，時間緊、任務重是電工電子學實驗教學所面臨的突出問題，學生既要建立系統知識框架，又要全面掌握電工電子技術。

1.2 兩個碎片化問題

電工電子學實驗課程正面臨兩個碎片化問題，一是知識碎片化，二是時間碎片化，學生在課程學習中缺乏系統意識，對每一項實驗內容的作用以及電工電子學實驗課程的作用認識不清。另外，學生很難有整塊的課余時間進入開放實驗室，嚴重影響了學生的學習積極性。

1.3 動手能力薄弱

作為一門重要的技術基礎實驗課，基本實驗技能的提高和綜合實踐能力的培養是電工電子學實驗課程的首要教學任務，也是檢驗教學效果的標準。但由于內容多、學時少、缺乏專業背景等原因，學生的動手能力相對薄弱。學生一貫以做出正確的結果為目的去完成實驗，會輕視實驗中出現的問題，還會忽略對實驗過程和實驗現象的思考。

2 基于任務導向與問題驅動的電工電子學實驗教學改革探索

2.1 結合任務建立知識體系框架

電工電子學實驗是一門專業基礎性實驗課程，必須立足于對基本實驗方法和基本實驗技能的培養。學生對整個知識體系框架的掌握不容忽視，在教學中，要突出每個實驗任務及內容的背景工程性、應用綜合性、方法多樣性，將各個實驗內容結合到一個容易理解、結構清晰、體系完整的綜合項目中，構建出一個模塊化體系結構，幫助學生理清課程脈絡，調動學生的學習熱情。以綜合實驗項目電機測速系統來作為整個實驗課程體系內容的載體，現將系統劃分為四個模塊(電機運行信號拾取、信號轉換及調理、定時采集及計數、測量結果譯碼顯示)，并將其與五個主要實驗項目(三相異步電動機的控制、共射極單管放大電路、集成運算放大器、時序邏輯電路設計、組合邏輯電路設計)對應，列舉出每個實驗項目涉及的理論知識點，將各個實驗項目有機結合，實現前后實驗內容的融會貫通。

2.2 依托問題聯系各個實驗環節

問題意識是實踐課程學習的動力和核心，實驗水平及技能是隨著問題的發現和解決而逐步提高的。教師應在課前設定預習問題，在課上啟發學生分析、解決問題，在課后鼓勵學生探索問題，讓問題成為學生學習的動力而不是障礙。預習能夠起到導入課程內容、解決理論盲點、強調實驗重點、化解操作難點的作用。表1列舉了部分實驗項目的預習思考題。

表1 部分實驗項目的預習思考題

在實驗教學環節中，應引導學生正確看待實驗中出現的問題。學生對問題進行縝密思考后，操作失誤的細節就會被發現，原因不明或是含糊不清的問題也能被準確定位，復雜的問題則需教師指導學生運用實驗方法進行調試，如化整為零分塊調試、化繁為簡分步調試。問題的解決要以學生為主體，學生可利用所學知識自主解決，可通過小組討論協作解決，還可在教師引導下解決。

實驗問題回顧總結是問題啟發式教學的最后一環，能夠有效避免學生今后在實驗中再次出現低級錯誤，能夠幫助學生梳理正確的實驗步驟和方法，能夠從數理基礎、課程理論、實驗設計、電路實現、設備操作等各方面幫助學生查缺補漏。

2.3 全面開放式教學及考核模式

開放硬件環境。實驗環境是學生學習實驗課程的基礎保證，在學校的教學運行時間段內最大限度開放實驗室能夠解決不同專業學生空余時間不一致的問題。

開放實驗內容。設置階梯式實驗內容，確保學生既能掌握基本的實驗內容、實驗方法，又能循序漸進地提高實驗技能，樹立創新意識。

開放專業項目。結合教師科研經歷設立專業拓展探索項目，幫助學生明確實驗課程在專業體系中的定位。針對物探專業，可增設電位法裂縫監測項目。針對石工專業，可增設復雜結構井井間測距項目。針對測井專業，可增設過套管電阻率測井項目。

開放式考核指標。課程考核指標具有導向作用，預習報告、預習題能夠考核學生對實驗的準備程度、操作規范性、對問題的處理能力、對實驗數據的記錄情況以及實驗項目的完成度，旨在全面考核學生的實驗水平。實驗報告則考核學生對實驗結果的分析處理能力和總結探索能力。