新工科背景下電工電子技術實驗課程改革與探索

摘要：在新工科背景下，電工電子技術實驗課程教學改革采用“"線上+線下”"混合與“"基礎知識+課外拓展”混合的教學模式完成實驗教學實施，包含了課前準備、課前引入、課中引導、課后總結、課外拓展5個步驟，通過引入工程應用背景，有效地結合了理論教學和實操環節。教學實踐表明，教學改革有助于培養學生的工程素養和創新實踐能力。對打造以學生為中心的培養體系、建設適應時代發展的復合工程人才具有重要意義。

關鍵詞：電工電子技術；實驗教學；新工科；教學改革

中圖分類號：TB"文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2025.01.090

0"引言

新工科著力于培養具有扎實理論知識和專業技術能力的復合型高素質人才。隨著教育部積極推動建設新工科重點工程、研究制定了相關政策和指引方向，促進了新一代能源裝備和信息技術等相關領域的快速發展。高校作為培養國家復合型高素質人才的搖籃，堅持創新機制、緊抓發展機遇、探索新工科背景下的教育模式，培養全方位發展的復合型人才。

作為實踐教育體系中重要的組成部分，實驗教學在工科人才培養過程中扮演了舉足輕重的角色，其教學實施和效果直接關系到人才培養質量。電工電子技術實驗課程作為能源類、機電類、材料以及機械類等工科專業的基礎實踐課程。通過開設電工電子技術實驗課程，能夠加強學生對理論知識的理解，結合實際工程案例提高學生的學習興趣，培養工程素養和創新實踐能力，為豐富專業課的內容奠定堅實的基礎。因此，基于新工科背景，探索電工電子技術實驗課程的改革，對打造以學生為中心的培養體系，建設適應時代發展的復合工程人才具有重要意義。

1"教學改革背景

傳統的電工電子技術實驗課程主要是對電工電子技術課程中涉及的理論和方法進行驗證實驗。電工電子技術作為工科的核心基礎課，主要包含了電路基礎、常用電機設備、電氣控制以及模擬電子技術和數字電子技術，涵蓋知識面廣，內容較為復雜。

電工電子技術實驗的傳統課堂中，老師需要在有限的課時內完成實驗所需知識要點的講授，學生按照要求進行實驗操作。電工電子技術實驗多以驗證性為主，在講授過程中未能將思政教育有機融入課程教學中。在實驗實施過程中缺少探究性和自主設計過程，很少可以和實際工程應用緊密聯系在一起。學生在整個實驗課程中只是被動地聽老師講解知識，按部就班地做驗證實驗。學生在實驗中常會遇到理論值和實際測量值不符的現象，對實驗原理的理解不透徹，不能將理論知識和實驗操作有機結合在一起，無法調動學生的學習興趣和積極性，實驗效果較為不理想。而學生經過理論課的學習，基本具備了正確使用儀表以及仿真模擬和搭建實驗電路的能力，并且學生思維活躍，不滿足于按部就班、機械式的實驗驗證內容，渴望所學知識的更多工程實際應用。因此，師生之間的信息不對稱，學生無法及時地向老師反饋信息，老師缺少引導，不能給予學生更多的實驗自主權。"因此，為了培養順應新時代發展的復合型人才，加深學生對理論知識的理解和掌握、緊密聯系理論知識和工程實際應用、提高學生的政治素養和專業技術能力，對電工電子技術實驗課程教育進行改革成為必然之舉。

2"新工科背景下電工電子技術實驗教學改革

電工電子技術實驗課程包含電工實驗和電子實驗兩部分內容，多以驗證性實驗內容為主，本文以“555定時器”為例進行闡述。在傳統的實驗教學過程中需要學生驗證555定時器的引腳作用和定時器的功能測試，學生按照實驗要求完成單穩態觸發器和多諧振蕩器的接線，并觀察輸出波形。在實驗過程中缺少工程應用背景的介紹，以及對學生人文素養的培養。學生在做完實驗后不能更好的發掘所學知識的工程應用，在實驗過程中缺少積極性。本次教學改革以實驗“555定時器”為例，在教學改革中進行以下探索。

2.1"實驗內容與設計思路

本實驗基于555定時器和給定電路元件，引入課程思政、增加了實驗的工程應用背景。在實驗內容中，要求學生基于555定時器和給定電路元件，設計一個包含單穩態觸發器和多諧振蕩器的輸液自動預警電路，并通過改變電路元件參數，實現預警燈亮的不同時長。實驗要求設計出完整電路圖，并用Multisim仿真平臺上仿真出結果后，在試驗臺上搭建電路實現并演示效果，老師根據學生實物演示效果以及問答情況，現場評分。

本次實驗教學改革增加了課程思政的引入、實際工程應用的介紹以及學生自主設計的環節。學生經歷了前期知識預習、電路設計與仿真、實物電路搭建、報告總結以及課外拓展等實驗環節，全程參與電路設計的過程。以理論知識聯系工程實際應用，有助于學生進一步掌握所學理論知識、開闊視野，發現所學理論知識能夠應用于更多實際工程應用中，激發學生學習理論知識的興趣，培養學生工程實踐與技術創新能力。

（1）通過生活中常見的輸液器設計液面預警裝置，引入課程思政教育，激發學生科學探索精神，培養學生的工程思維。在傳統的實驗教學中，學生在學習555定時器理論知識時，對其工程應用沒有清晰的認識。只是了解555定時器的功能。但通過555定時器在輸液器液面預警裝置的應用，可以將理論和工程應用緊密結合，提高了學生的學習興趣，培養學生對工程應用的探索精神。

（2）在做實驗前通過雨課堂線上發布預習資料，學生在學習相關理論知識后，在Multisim仿真軟件上搭建基于555定時器的單穩態觸發器和多諧振蕩器電路。通過課前有效的線上自學以及已有的知識儲備，為在實驗室搭建電路奠定基礎。學生可以自由選擇時間和地點來完成軟件仿真，擺脫了以往學生做實驗時間集中、地點固定的模式，可以自主安排時間完成實驗要求，增加了實驗的靈活性和自主性。通過電路仿真加深對相關知識的理解和掌握，提高學生的自主學習能力和對知識的綜合應用能力。

（3）實驗過程中，始終貫穿“以學生為主體、以實際應用為導向”的思想。在實驗現場老師講解實驗過程中的注意事項以及重點難點，通過提問的方式層層遞進，引導學生設計和搭建輸液預警電路。學生通過課前預習的知識以及在Multisim仿真軟件的仿真，分模塊搭建實物電路。在調試成功每一部分的功能的基礎上，最后整合在一起進行測試和調試效果。老師在實驗環節設置對應的相關問題，通過提問的方式鼓勵學生積極思考實驗中遇到的問題。在實驗驗收環節中，通過提問和讓同學演示實物效果來驗收打分。在實驗過程中培養學生的動手能力和分析問題、解決問題的能力。

（4）實驗結束后，需要每一位同學通過實驗的觀察、分析、調試，如實記錄實驗過程和結果，完善實驗原理圖和整理實驗數據，總結在實驗過程中遇到的問題和解決問題的方法。通過實驗報告的撰寫培養學生的總結和分析能力。

（5）在課外拓展環節，希望學生通過本次實驗的學習能夠舉一反三，探索555定時器在實際工程中更多的應用，并通過軟件設計電路并仿真實現功能。學生通過線上展示自己作品，來獲得額外加分的機會。通過課外拓展環節可以培養學生的積極探索精神。

2.2"實驗教學的實施

實驗過程采用“"線上預習仿真+線下實物操作”"混合與“"基礎理論知識+課外拓展”混合的教學模式完成實驗教學實施。具體包括了課前準備、課前引入、課中引導、課后總結、課外拓展五個步驟，培養學生的動手實踐能力和工程素養。

（1）課前準備階段，通過雨課堂給學生提供了豐富的線上學習資源，供學生課前自主預習。同時發布課前測試，供學生自主檢測預習效果，同時也便于老師了解學生預習情況。學生在完成線上預習和在線測驗的基礎上完成仿真設計環節。通過所學理論知識，分模塊完成單穩態觸發器和多諧振蕩器的仿真，并撰寫預習報告。

（2）課前引入階段，教師及時關注學生的線上預習考核成績以及預習報告的完成情況。現場隨機抽查提問實驗所涉及的知識點，加深學生對所學理論知識的理解和掌握，引導學生動手做實驗。教師講解實驗中的注意事項及可能遇到的重難點。與此同時引入課程思政，以日常生活中輸液液位報警器為切入點，激發學生的科學探索精神和嚴謹求實的科學態度。

（3）課中引導階段，教師通過提問實驗涉及的相關知識點，引導學生帶著問題做實驗，鼓勵學生積極思考、發現問題、解決問題。學生按照課前準備的仿真電路，分模塊搭建實物電路。在每一部分模塊的調試成功的基礎上，整合在一起最終測試和調試效果。在完成實驗后老師檢查每組電路的調試效果，隨機提問學生實驗相關的問題并進行現場打分。

（4）課后總結階段，學生在完成實驗后需要及時完善實驗電路原理圖，整理實驗數據，總結在實驗過程中遇到的問題及解決問題的方法。認真撰寫實驗報告，根據實驗實際情況填寫數據以及實驗心得體會。在此過程中，學生不僅僅只是掌握了一種電路設計方法以及相關理論知識，更是開拓學生在實驗過程中更多設計思路。

（5）課外拓展階段，拓展部分在完成實驗后的課外完成，學生可自行拓展實驗內容，通過觀察和思考，解鎖更多555定時器在生活中的使用。在自己探索電路原理的基礎上，通過軟件仿真實現其功能。學生可以通過線上向教師和同學展示自己的作品并交流經驗、分享心得。通過課外拓展環節培養了學生的探索精神，激發了學生對知識的興趣。

3"成果、特色與創新點

本實驗教學改革通過理論和實際工程應用場景相結合，增強了學生的學習興趣，激發學生對所學理論知識應用在生活中的科學探索精神。通過虛擬仿真和實物電路搭建相結合，加深了學生對理論知識的理解，培養學生動手能力，提高學生的技術應用能力和實踐能力。在課中教學環節，以學生為主體，以實際應用為導向，利用提問引導學生層層遞進，深入理解，培養了學生的自主學習能力、發現問題和解決問題的能力。通過課外拓展，鼓勵學生舉一反三、自主探索，培養學生的發散思維和創新能力。

4"結束語

本次電工電子實驗課程教學改革以學生為主體，以實際應用為導向，"采用“"線上預習仿真+線下實物操作”"混合與“"基礎理論知識+課外拓展”混合的教學模式完成實驗教學的實施。包含了課前準備、課前引入、課中引導，課后總結，課外拓展五個步驟。實驗內容有效地結合了理論教學和線下實操環節，將"555定時器的相關理論知識應用于實際的典型案例。實驗聚焦工程案例，通過提問實驗中涉及的知識點，循序漸進地引導學生經歷自主學習研究、分析實驗原理、設計電路、動手實操驗證、測試和調試電路以及課外拓展環節，自主完成實驗任務。教學實踐表明，在實驗五個步驟中，培養了學生的工程思維模式和工程實踐能力。該實驗教改通過將理論知識和實際工程應用緊密結合，明顯地提高了學生的學習興趣和動手能力；有助于學生更好地掌握理論知識，培養學生對工程應用的探索精神；以及培養學生自主學習能力以及構思問題和解決問題的工程應用能力。在“新工科”背景下，對打造以學生為中心的培養體系，建設適應時代發展的復合工程人才具有重要意義。

參考文獻

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