對(duì)電工電子開放性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降奶剿?/h1>
2007-12-31 00:00:00于亞萍張玉均錢建平
職業(yè)教育研究 2007年8期
摘要：在電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中引入現(xiàn)代化的教學(xué)手段，運(yùn)用現(xiàn)代化的管理體制，建立開放式的實(shí)驗(yàn)室，提供豐富多彩的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是高校未來的發(fā)展趨勢(shì)。本文針對(duì)以上問題提出了一套切實(shí)可行的方案，并在實(shí)際運(yùn)行中取得了良好的效果，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。
關(guān)鍵詞：電工電子實(shí)驗(yàn)；開放式；創(chuàng)新能力
實(shí)驗(yàn)室是高等學(xué)校教學(xué)和科研的重要基地，是培養(yǎng)高素質(zhì)人才，出高水平成果，服務(wù)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的主要載體，也是衡量高校辦學(xué)實(shí)力和人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要標(biāo)志。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教學(xué)活動(dòng)中一個(gè)必不可少的過程，尤其對(duì)于理工學(xué)科，學(xué)生必須在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)量、分析和設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)是加深理論知識(shí)的理解和提高動(dòng)手能力及創(chuàng)新能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
電工電子類課程是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，是一般工科類專業(yè)的基礎(chǔ)與素質(zhì)教育課程，也是機(jī)電信息類專業(yè)的重要基礎(chǔ)性課程。電工電子類課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體現(xiàn)于該課程的理論知識(shí)的系統(tǒng)性和實(shí)踐性，是相關(guān)于該課程的基礎(chǔ)知識(shí)、綜合設(shè)計(jì)、研究創(chuàng)新等環(huán)節(jié)的有機(jī)結(jié)合。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅可以訓(xùn)練學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能和操作技能，而且可以進(jìn)行系統(tǒng)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)和方法的傳授。因此，電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)是聯(lián)接理論知識(shí)與工程應(yīng)用的橋梁，是提高學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力的重要途徑，是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要保證。
近些年來，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)高素質(zhì)人才的需求越來越強(qiáng)烈，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的迅速發(fā)展，實(shí)驗(yàn)條件的改善及新設(shè)備的引入為滿足這種需求提供了必備的物質(zhì)條件，以學(xué)生為中心的，對(duì)學(xué)生進(jìn)行開放性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式勢(shì)在必行。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的轉(zhuǎn)變
要對(duì)學(xué)生進(jìn)行開放性實(shí)驗(yàn)室教學(xué)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容就必須具有多樣性和開放性。電工電子課程是專業(yè)基礎(chǔ)課，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)主要是為了驗(yàn)證理論內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，就要多增加綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。為提高學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能與學(xué)生的日常生活相關(guān)。例如，數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)搶答器或者交通燈控制電路，學(xué)生既有興趣，又能利用自己所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)室的硬件設(shè)備進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)，并且也能得到實(shí)現(xiàn)的結(jié)果。這樣將與自己密切熟識(shí)的電路自己實(shí)現(xiàn)了，學(xué)生就會(huì)很有成就感，就會(huì)激發(fā)進(jìn)一步學(xué)習(xí)的熱情。
任何事情都有一個(gè)起步的過程，高等院校的理工科實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)學(xué)生邁開科研和創(chuàng)新第一步的搖籃。要在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上多增加綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生有選擇的余地，可以找自己感興趣的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，就必須有與之相配套的實(shí)驗(yàn)教材。實(shí)驗(yàn)教材中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的難度要適中，如果實(shí)驗(yàn)內(nèi)容難以實(shí)現(xiàn)，大部分學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)不出硬件電路，容易挫傷學(xué)生的積極性；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況，如實(shí)驗(yàn)設(shè)備、元器件的供應(yīng)等。此外，實(shí)驗(yàn)教材要具有先進(jìn)性，除了要注意理論知識(shí)與工藝實(shí)踐相結(jié)合，還要力求基本知識(shí)與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合，使學(xué)生能觸摸到時(shí)代高新技術(shù)的脈搏。電工電子課程是重要的電學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課，在電工技術(shù)和電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教材中，如何由驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)向綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)過渡，并通過綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，仍是一個(gè)值得思考和討論的問題。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變
傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式是每次實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，教師都將實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容講清楚，然后讓學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)跟著教師“依葫蘆畫瓢”去完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，結(jié)果使學(xué)生失去了興趣、失去了求知和動(dòng)手的欲望，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課是一門驗(yàn)證課。這樣的教學(xué)方式難以提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力，更談不上培養(yǎng)高素質(zhì)的科技人才。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過程中，多數(shù)實(shí)驗(yàn)是多人一組，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，使得有些學(xué)生成了旁觀者。
開放實(shí)驗(yàn)室，并不是打開實(shí)驗(yàn)室的大門讓大家隨便做實(shí)驗(yàn)。開放實(shí)驗(yàn)室首先要求學(xué)生熟悉所使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。在第一次實(shí)驗(yàn)課開始時(shí)，教師要對(duì)學(xué)生詳細(xì)介紹實(shí)驗(yàn)臺(tái)的功能、實(shí)驗(yàn)儀器、儀表的使用方法。然后讓學(xué)生先把要用到的實(shí)驗(yàn)儀器和元器件熟悉起來，并學(xué)會(huì)使用，所謂“工欲善其事，必先利其器”，實(shí)驗(yàn)用到的設(shè)備學(xué)會(huì)了，便能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行觀察和分析，做實(shí)驗(yàn)難度也就降低很多。一旦觀察到了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，就會(huì)激發(fā)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣，并能及時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的故障和問題進(jìn)行檢查和排除，所以，對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的了解和熟悉是非常重要的。例如，示波器是工科實(shí)驗(yàn)甚至在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分析和研究的一個(gè)重要儀器，但是，根據(jù)筆者上實(shí)驗(yàn)課的經(jīng)驗(yàn)，雖然學(xué)生在電路實(shí)驗(yàn)課、模擬電路實(shí)驗(yàn)課、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)課上都用到了示波器，但是上完這些實(shí)驗(yàn)課后，發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生還是不會(huì)使用示波器。在電路實(shí)驗(yàn)課上用完示波器后，在模擬電路實(shí)驗(yàn)課上還是不會(huì)用。這樣就會(huì)造成一個(gè)惡性循環(huán)，久而久之，因?yàn)椴粫?huì)觀察實(shí)驗(yàn)波形而導(dǎo)致興趣索然。
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，師生之間、學(xué)生之間應(yīng)進(jìn)行平等交流。教師要鼓勵(lì)學(xué)生充分自由地發(fā)表自己的見解或提出質(zhì)疑，并通過實(shí)驗(yàn)大膽地進(jìn)行各種探索，不斷激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造潛能。教師應(yīng)盡量培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑、善于探索、大膽實(shí)踐的精神，將實(shí)驗(yàn)由被動(dòng)的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。教師要經(jīng)常鼓勵(lì)學(xué)生不要因一兩次錯(cuò)誤而氣餒，更不要因一兩次失敗而放棄，要耐心啟發(fā)學(xué)生認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤或失敗的成因，使之逐漸形成百折不撓的科學(xué)探索精神。實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題一般應(yīng)由學(xué)生獨(dú)立解決，以鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力。在實(shí)驗(yàn)過程中要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，以學(xué)生為主，只有在學(xué)生百思不得其解的情況下，再由教師指導(dǎo)學(xué)生分析原因，進(jìn)而排除故障。
在輔導(dǎo)過程中，對(duì)于普遍出現(xiàn)的問題或者個(gè)別學(xué)生出現(xiàn)的問題而且這個(gè)問題具有實(shí)際意義時(shí)，要及時(shí)地給學(xué)生集中講解。從出現(xiàn)問題到解決問題的過程，是學(xué)生能力得到鍛煉的一個(gè)過程，也是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)積累的過程。實(shí)驗(yàn)課上出現(xiàn)的問題，能夠很直觀地讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到錯(cuò)誤的產(chǎn)生及其危害。所以，實(shí)驗(yàn)教師若能將實(shí)驗(yàn)開放中出現(xiàn)的問題及時(shí)集中講解給學(xué)生，一是可以讓學(xué)生受益多多，避免在以后的實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究中犯同樣的錯(cuò)誤，二是可以減少實(shí)驗(yàn)設(shè)備的損壞率。
實(shí)驗(yàn)方式的改變
傳統(tǒng)的電工電子實(shí)驗(yàn)都是在實(shí)驗(yàn)室里通過連接分立元件和集成塊完成的，學(xué)生可以利用電壓表、電流表、功率表、示波器等進(jìn)行觀測(cè)和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。有的實(shí)驗(yàn)要求的精度比較高，而在實(shí)際測(cè)量和觀察過程中會(huì)有較大的誤差。例如，經(jīng)典的RLC串聯(lián)諧振實(shí)驗(yàn)，電路參數(shù)確定后，需逐點(diǎn)改變頻率讀取相關(guān)參數(shù)，繪制一條頻率特性曲線至少需測(cè)量20個(gè)點(diǎn)，不僅工作量大，而且由于實(shí)際元件的參數(shù)非理想?yún)?shù)，導(dǎo)致曲線誤差很大，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法難以解決。現(xiàn)代技術(shù)的引入為解決這類問題創(chuàng)造了條件，在計(jì)算機(jī)上應(yīng)用EWB等軟件仿真，由于選用的元件理想化，仿真儀表與實(shí)際情況接近，一旦在EWB的工作界面上把元件連成實(shí)驗(yàn)線路后，用軟件中的掃頻儀，就立刻可得與理論曲線十分吻合的諧振曲線，效率和精度大幅度提高。另外學(xué)生也可以通過軟件仿真驗(yàn)證設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的正確性，例如，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易搶答器，學(xué)生可以將實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)出來，然后在MaxPlusⅡ中進(jìn)行仿真，如果仿真結(jié)果正確，再根據(jù)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行連線測(cè)試，有條件的話，學(xué)生還可以自己制作電路板，這樣在很大程度上能激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情。
網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)可以在網(wǎng)上進(jìn)行預(yù)約，能更大限度地利用實(shí)驗(yàn)資源。將一些實(shí)驗(yàn)開發(fā)成遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)，就能夠通過網(wǎng)絡(luò)控制現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)傳送到終端計(jì)算機(jī)，通過軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，例如，利用LabVIEW軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和分析。這樣，不但可以將實(shí)驗(yàn)硬件與軟件相結(jié)合，節(jié)省實(shí)驗(yàn)硬件資源，而且學(xué)生可以通過一臺(tái)已經(jīng)聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)的靈活度，并且可最大限度地利用實(shí)驗(yàn)資源。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)緊密結(jié)合
應(yīng)鼓勵(lì)理論課教師多參與和本理論課相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程。在講理論課之前，教師要提前動(dòng)手做一下實(shí)驗(yàn)，然后將自己在實(shí)驗(yàn)過程中所發(fā)現(xiàn)的問題和學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意的問題，在理論課堂上結(jié)合相關(guān)的理論知識(shí)進(jìn)行講解。例如，TTL多余端的處理問題，與門、與非門多余端要接邏輯“1”，或門、或非門的多余端接邏輯“0”，至于為什么，理論課教師可以利用真值表和邏輯關(guān)系，使學(xué)生在上理論課的時(shí)候，弄清楚原因，這樣在做實(shí)驗(yàn)的過程中遇到類似的問題，學(xué)生就不會(huì)不知所措，理不出一個(gè)頭緒來?？梢娎碚撜n和實(shí)驗(yàn)課相結(jié)合是非常重要的。
建立適應(yīng)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式的辦法
“沒有規(guī)矩，無以成方圓”，要制定出《開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理辦法》、《開放式實(shí)驗(yàn)考核辦法》等，建立明確的賞罰制度。實(shí)驗(yàn)室開放，讓學(xué)生可以在開放的時(shí)間內(nèi)自由地做實(shí)驗(yàn)，這樣對(duì)學(xué)生的約束性不強(qiáng)，有的學(xué)生就會(huì)做實(shí)驗(yàn)不認(rèn)真，實(shí)驗(yàn)課少來或是不來，抄襲別人的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。為了杜絕這種現(xiàn)象，堅(jiān)持育人為本的準(zhǔn)則，對(duì)于開放性實(shí)驗(yàn)，要建立一套嚴(yán)明的賞罰制度。實(shí)驗(yàn)室要積極開展實(shí)驗(yàn)考核方法的研究和改革，建立起多元化的實(shí)驗(yàn)考核制度。考核內(nèi)容包括實(shí)際操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)試、數(shù)據(jù)分析處理與實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫，分層次遞進(jìn)記分，完成一定比例的基本選作實(shí)驗(yàn)為基本合格；完成大部分綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為良好；在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中有創(chuàng)新和特色的給予獎(jiǎng)勵(lì)分，為優(yōu)秀?！半娐穼?shí)驗(yàn)”和“電子實(shí)驗(yàn)”考試成績(jī)采取4∶2∶4的模式，即平時(shí)成績(jī)40%，筆試成績(jī)20%，動(dòng)手操作成績(jī)（安裝、調(diào)試、驗(yàn)收）40%。
平時(shí)成績(jī)主要包括實(shí)驗(yàn)次數(shù)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的考核。學(xué)生來做實(shí)驗(yàn)要簽到，做完一個(gè)實(shí)驗(yàn)要讓教師檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄。對(duì)利用實(shí)驗(yàn)臺(tái)擴(kuò)展部分做出有創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的學(xué)生要加分鼓勵(lì)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)次數(shù)少，沒有正常做實(shí)驗(yàn)的學(xué)生要予以懲罰；筆試成績(jī)主要包括對(duì)實(shí)驗(yàn)的基本常識(shí)和注意事項(xiàng)進(jìn)行的筆試。動(dòng)手操作成績(jī)主要包括根據(jù)抽簽內(nèi)容進(jìn)行動(dòng)手操作的實(shí)驗(yàn)考試的成績(jī)。此外，還可實(shí)行考試與作品相結(jié)合，考試與總結(jié)報(bào)告、小論文相結(jié)合，平時(shí)實(shí)驗(yàn)與期終考試相結(jié)合的考核方式。這樣多樣化的考核方式能夠全面、客觀地考察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平，深受學(xué)生歡迎。
建設(shè)開放式的教學(xué)環(huán)境
開放式的教學(xué)環(huán)境由以下三部分組成：一是由軟硬件及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)；二是由網(wǎng)絡(luò)課件、視頻錄像、試題庫(kù)、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（包括網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)）、優(yōu)秀作業(yè)、電子教案等構(gòu)成的多媒體數(shù)字資源，可以供學(xué)生課下學(xué)習(xí)；三是依托“平臺(tái)”和“資源”開展的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、答疑、提交報(bào)告、測(cè)評(píng)等教學(xué)活動(dòng)。開放式、信息化的教學(xué)環(huán)境不僅為學(xué)生提供了自主式、合作式學(xué)習(xí)空間和真實(shí)或虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，也為教師提供了數(shù)字式講臺(tái)，形成既有利于發(fā)揮教師主導(dǎo)作用，又能體現(xiàn)以學(xué)生為本的個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。開放式的教學(xué)環(huán)境可為學(xué)生提供一個(gè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的場(chǎng)所，為學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)創(chuàng)造良好的實(shí)踐環(huán)境和實(shí)踐條件。
總之，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)的教學(xué)過程；開放的實(shí)驗(yàn)條件就是提供給學(xué)生一個(gè)大膽思維、不受約束、能夠充分發(fā)揮自身才智的空間的條件。通過開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生自主選擇、自由安排實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生逐漸擺脫依賴教師指導(dǎo)的心理，發(fā)揮學(xué)生的想象力進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐，自覺地發(fā)現(xiàn)和解決問題。開放性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式可為學(xué)生的自主實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣吆蛯W(xué)生獨(dú)立從事科學(xué)研究提供廣闊的空間。
參考文獻(xiàn)：
[1]劉慶臻.電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的嘗試[J].教育與職業(yè)，2006，17：174-175.
[2]尚書旗，等.促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思路與探索[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，10：128-130.
作者簡(jiǎn)介：
于亞萍（1979—），河南禹州人，碩士，河南理工大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院講師，主要從事電路與系統(tǒng)研究。
摘要：在電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中引入現(xiàn)代化的教學(xué)手段，運(yùn)用現(xiàn)代化的管理體制，建立開放式的實(shí)驗(yàn)室，提供豐富多彩的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是高校未來的發(fā)展趨勢(shì)。本文針對(duì)以上問題提出了一套切實(shí)可行的方案，并在實(shí)際運(yùn)行中取得了良好的效果，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。
關(guān)鍵詞：電工電子實(shí)驗(yàn)；開放式；創(chuàng)新能力
實(shí)驗(yàn)室是高等學(xué)校教學(xué)和科研的重要基地，是培養(yǎng)高素質(zhì)人才，出高水平成果，服務(wù)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的主要載體，也是衡量高校辦學(xué)實(shí)力和人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要標(biāo)志。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教學(xué)活動(dòng)中一個(gè)必不可少的過程，尤其對(duì)于理工學(xué)科，學(xué)生必須在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)量、分析和設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)是加深理論知識(shí)的理解和提高動(dòng)手能力及創(chuàng)新能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
電工電子類課程是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，是一般工科類專業(yè)的基礎(chǔ)與素質(zhì)教育課程，也是機(jī)電信息類專業(yè)的重要基礎(chǔ)性課程。電工電子類課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體現(xiàn)于該課程的理論知識(shí)的系統(tǒng)性和實(shí)踐性，是相關(guān)于該課程的基礎(chǔ)知識(shí)、綜合設(shè)計(jì)、研究創(chuàng)新等環(huán)節(jié)的有機(jī)結(jié)合。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅可以訓(xùn)練學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能和操作技能，而且可以進(jìn)行系統(tǒng)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)和方法的傳授。因此，電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)是聯(lián)接理論知識(shí)與工程應(yīng)用的橋梁，是提高學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力的重要途徑，是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要保證。
近些年來，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)高素質(zhì)人才的需求越來越強(qiáng)烈，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的迅速發(fā)展，實(shí)驗(yàn)條件的改善及新設(shè)備的引入為滿足這種需求提供了必備的物質(zhì)條件，以學(xué)生為中心的，對(duì)學(xué)生進(jìn)行開放性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式勢(shì)在必行。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的轉(zhuǎn)變
要對(duì)學(xué)生進(jìn)行開放性實(shí)驗(yàn)室教學(xué)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容就必須具有多樣性和開放性。電工電子課程是專業(yè)基礎(chǔ)課，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)主要是為了驗(yàn)證理論內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，就要多增加綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。為提高學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能與學(xué)生的日常生活相關(guān)。例如，數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)搶答器或者交通燈控制電路，學(xué)生既有興趣，又能利用自己所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)室的硬件設(shè)備進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)，并且也能得到實(shí)現(xiàn)的結(jié)果。這樣將與自己密切熟識(shí)的電路自己實(shí)現(xiàn)了，學(xué)生就會(huì)很有成就感，就會(huì)激發(fā)進(jìn)一步學(xué)習(xí)的熱情。
任何事情都有一個(gè)起步的過程，高等院校的理工科實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)學(xué)生邁開科研和創(chuàng)新第一步的搖籃。要在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上多增加綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生有選擇的余地，可以找自己感興趣的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，就必須有與之相配套的實(shí)驗(yàn)教材。實(shí)驗(yàn)教材中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的難度要適中，如果實(shí)驗(yàn)內(nèi)容難以實(shí)現(xiàn)，大部分學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)不出硬件電路，容易挫傷學(xué)生的積極性；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況，如實(shí)驗(yàn)設(shè)備、元器件的供應(yīng)等。此外，實(shí)驗(yàn)教材要具有先進(jìn)性，除了要注意理論知識(shí)與工藝實(shí)踐相結(jié)合，還要力求基本知識(shí)與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合，使學(xué)生能觸摸到時(shí)代高新技術(shù)的脈搏。電工電子課程是重要的電學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課，在電工技術(shù)和電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教材中，如何由驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)向綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)過渡，并通過綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，仍是一個(gè)值得思考和討論的問題。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變
傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式是每次實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，教師都將實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容講清楚，然后讓學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)跟著教師“依葫蘆畫瓢”去完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，結(jié)果使學(xué)生失去了興趣、失去了求知和動(dòng)手的欲望，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課是一門驗(yàn)證課。這樣的教學(xué)方式難以提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力，更談不上培養(yǎng)高素質(zhì)的科技人才。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過程中，多數(shù)實(shí)驗(yàn)是多人一組，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，使得有些學(xué)生成了旁觀者。
開放實(shí)驗(yàn)室，并不是打開實(shí)驗(yàn)室的大門讓大家隨便做實(shí)驗(yàn)。開放實(shí)驗(yàn)室首先要求學(xué)生熟悉所使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。在第一次實(shí)驗(yàn)課開始時(shí)，教師要對(duì)學(xué)生詳細(xì)介紹實(shí)驗(yàn)臺(tái)的功能、實(shí)驗(yàn)儀器、儀表的使用方法。然后讓學(xué)生先把要用到的實(shí)驗(yàn)儀器和元器件熟悉起來，并學(xué)會(huì)使用，所謂“工欲善其事，必先利其器”，實(shí)驗(yàn)用到的設(shè)備學(xué)會(huì)了，便能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行觀察和分析，做實(shí)驗(yàn)難度也就降低很多。一旦觀察到了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，就會(huì)激發(fā)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣，并能及時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的故障和問題進(jìn)行檢查和排除，所以，對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的了解和熟悉是非常重要的。例如，示波器是工科實(shí)驗(yàn)甚至在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分析和研究的一個(gè)重要儀器，但是，根據(jù)筆者上實(shí)驗(yàn)課的經(jīng)驗(yàn)，雖然學(xué)生在電路實(shí)驗(yàn)課、模擬電路實(shí)驗(yàn)課、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)課上都用到了示波器，但是上完這些實(shí)驗(yàn)課后，發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生還是不會(huì)使用示波器。在電路實(shí)驗(yàn)課上用完示波器后，在模擬電路實(shí)驗(yàn)課上還是不會(huì)用。這樣就會(huì)造成一個(gè)惡性循環(huán)，久而久之，因?yàn)椴粫?huì)觀察實(shí)驗(yàn)波形而導(dǎo)致興趣索然。
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，師生之間、學(xué)生之間應(yīng)進(jìn)行平等交流。教師要鼓勵(lì)學(xué)生充分自由地發(fā)表自己的見解或提出質(zhì)疑，并通過實(shí)驗(yàn)大膽地進(jìn)行各種探索，不斷激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造潛能。教師應(yīng)盡量培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑、善于探索、大膽實(shí)踐的精神，將實(shí)驗(yàn)由被動(dòng)的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。教師要經(jīng)常鼓勵(lì)學(xué)生不要因一兩次錯(cuò)誤而氣餒，更不要因一兩次失敗而放棄，要耐心啟發(fā)學(xué)生認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤或失敗的成因，使之逐漸形成百折不撓的科學(xué)探索精神。實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題一般應(yīng)由學(xué)生獨(dú)立解決，以鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力。在實(shí)驗(yàn)過程中要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，以學(xué)生為主，只有在學(xué)生百思不得其解的情況下，再由教師指導(dǎo)學(xué)生分析原因，進(jìn)而排除故障。
在輔導(dǎo)過程中，對(duì)于普遍出現(xiàn)的問題或者個(gè)別學(xué)生出現(xiàn)的問題而且這個(gè)問題具有實(shí)際意義時(shí)，要及時(shí)地給學(xué)生集中講解。從出現(xiàn)問題到解決問題的過程，是學(xué)生能力得到鍛煉的一個(gè)過程，也是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)積累的過程。實(shí)驗(yàn)課上出現(xiàn)的問題，能夠很直觀地讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到錯(cuò)誤的產(chǎn)生及其危害。所以，實(shí)驗(yàn)教師若能將實(shí)驗(yàn)開放中出現(xiàn)的問題及時(shí)集中講解給學(xué)生，一是可以讓學(xué)生受益多多，避免在以后的實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究中犯同樣的錯(cuò)誤，二是可以減少實(shí)驗(yàn)設(shè)備的損壞率。
實(shí)驗(yàn)方式的改變
傳統(tǒng)的電工電子實(shí)驗(yàn)都是在實(shí)驗(yàn)室里通過連接分立元件和集成塊完成的，學(xué)生可以利用電壓表、電流表、功率表、示波器等進(jìn)行觀測(cè)和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。有的實(shí)驗(yàn)要求的精度比較高，而在實(shí)際測(cè)量和觀察過程中會(huì)有較大的誤差。例如，經(jīng)典的RLC串聯(lián)諧振實(shí)驗(yàn)，電路參數(shù)確定后，需逐點(diǎn)改變頻率讀取相關(guān)參數(shù)，繪制一條頻率特性曲線至少需測(cè)量20個(gè)點(diǎn)，不僅工作量大，而且由于實(shí)際元件的參數(shù)非理想?yún)?shù)，導(dǎo)致曲線誤差很大，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法難以解決。現(xiàn)代技術(shù)的引入為解決這類問題創(chuàng)造了條件，在計(jì)算機(jī)上應(yīng)用EWB等軟件仿真，由于選用的元件理想化，仿真儀表與實(shí)際情況接近，一旦在EWB的工作界面上把元件連成實(shí)驗(yàn)線路后，用軟件中的掃頻儀，就立刻可得與理論曲線十分吻合的諧振曲線，效率和精度大幅度提高。另外學(xué)生也可以通過軟件仿真驗(yàn)證設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的正確性，例如，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易搶答器，學(xué)生可以將實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)出來，然后在MaxPlusⅡ中進(jìn)行仿真，如果仿真結(jié)果正確，再根據(jù)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行連線測(cè)試，有條件的話，學(xué)生還可以自己制作電路板，這樣在很大程度上能激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情。
網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)可以在網(wǎng)上進(jìn)行預(yù)約，能更大限度地利用實(shí)驗(yàn)資源。將一些實(shí)驗(yàn)開發(fā)成遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)，就能夠通過網(wǎng)絡(luò)控制現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)傳送到終端計(jì)算機(jī)，通過軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，例如，利用LabVIEW軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和分析。這樣，不但可以將實(shí)驗(yàn)硬件與軟件相結(jié)合，節(jié)省實(shí)驗(yàn)硬件資源，而且學(xué)生可以通過一臺(tái)已經(jīng)聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)的靈活度，并且可最大限度地利用實(shí)驗(yàn)資源。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)緊密結(jié)合
應(yīng)鼓勵(lì)理論課教師多參與和本理論課相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程。在講理論課之前，教師要提前動(dòng)手做一下實(shí)驗(yàn)，然后將自己在實(shí)驗(yàn)過程中所發(fā)現(xiàn)的問題和學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意的問題，在理論課堂上結(jié)合相關(guān)的理論知識(shí)進(jìn)行講解。例如，TTL多余端的處理問題，與門、與非門多余端要接邏輯“1”，或門、或非門的多余端接邏輯“0”，至于為什么，理論課教師可以利用真值表和邏輯關(guān)系，使學(xué)生在上理論課的時(shí)候，弄清楚原因，這樣在做實(shí)驗(yàn)的過程中遇到類似的問題，學(xué)生就不會(huì)不知所措，理不出一個(gè)頭緒來?？梢娎碚撜n和實(shí)驗(yàn)課相結(jié)合是非常重要的。
建立適應(yīng)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式的辦法
“沒有規(guī)矩，無以成方圓”，要制定出《開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理辦法》、《開放式實(shí)驗(yàn)考核辦法》等，建立明確的賞罰制度。實(shí)驗(yàn)室開放，讓學(xué)生可以在開放的時(shí)間內(nèi)自由地做實(shí)驗(yàn)，這樣對(duì)學(xué)生的約束性不強(qiáng)，有的學(xué)生就會(huì)做實(shí)驗(yàn)不認(rèn)真，實(shí)驗(yàn)課少來或是不來，抄襲別人的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。為了杜絕這種現(xiàn)象，堅(jiān)持育人為本的準(zhǔn)則，對(duì)于開放性實(shí)驗(yàn)，要建立一套嚴(yán)明的賞罰制度。實(shí)驗(yàn)室要積極開展實(shí)驗(yàn)考核方法的研究和改革，建立起多元化的實(shí)驗(yàn)考核制度。考核內(nèi)容包括實(shí)際操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)試、數(shù)據(jù)分析處理與實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫，分層次遞進(jìn)記分，完成一定比例的基本選作實(shí)驗(yàn)為基本合格；完成大部分綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為良好；在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中有創(chuàng)新和特色的給予獎(jiǎng)勵(lì)分，為優(yōu)秀?！半娐穼?shí)驗(yàn)”和“電子實(shí)驗(yàn)”考試成績(jī)采取4∶2∶4的模式，即平時(shí)成績(jī)40%，筆試成績(jī)20%，動(dòng)手操作成績(jī)（安裝、調(diào)試、驗(yàn)收）40%。
平時(shí)成績(jī)主要包括實(shí)驗(yàn)次數(shù)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的考核。學(xué)生來做實(shí)驗(yàn)要簽到，做完一個(gè)實(shí)驗(yàn)要讓教師檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄。對(duì)利用實(shí)驗(yàn)臺(tái)擴(kuò)展部分做出有創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的學(xué)生要加分鼓勵(lì)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)次數(shù)少，沒有正常做實(shí)驗(yàn)的學(xué)生要予以懲罰；筆試成績(jī)主要包括對(duì)實(shí)驗(yàn)的基本常識(shí)和注意事項(xiàng)進(jìn)行的筆試。動(dòng)手操作成績(jī)主要包括根據(jù)抽簽內(nèi)容進(jìn)行動(dòng)手操作的實(shí)驗(yàn)考試的成績(jī)。此外，還可實(shí)行考試與作品相結(jié)合，考試與總結(jié)報(bào)告、小論文相結(jié)合，平時(shí)實(shí)驗(yàn)與期終考試相結(jié)合的考核方式。這樣多樣化的考核方式能夠全面、客觀地考察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平，深受學(xué)生歡迎。
建設(shè)開放式的教學(xué)環(huán)境
開放式的教學(xué)環(huán)境由以下三部分組成：一是由軟硬件及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)；二是由網(wǎng)絡(luò)課件、視頻錄像、試題庫(kù)、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（包括網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)）、優(yōu)秀作業(yè)、電子教案等構(gòu)成的多媒體數(shù)字資源，可以供學(xué)生課下學(xué)習(xí)；三是依托“平臺(tái)”和“資源”開展的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、答疑、提交報(bào)告、測(cè)評(píng)等教學(xué)活動(dòng)。開放式、信息化的教學(xué)環(huán)境不僅為學(xué)生提供了自主式、合作式學(xué)習(xí)空間和真實(shí)或虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，也為教師提供了數(shù)字式講臺(tái)，形成既有利于發(fā)揮教師主導(dǎo)作用，又能體現(xiàn)以學(xué)生為本的個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。開放式的教學(xué)環(huán)境可為學(xué)生提供一個(gè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的場(chǎng)所，為學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)創(chuàng)造良好的實(shí)踐環(huán)境和實(shí)踐條件。
總之，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)的教學(xué)過程；開放的實(shí)驗(yàn)條件就是提供給學(xué)生一個(gè)大膽思維、不受約束、能夠充分發(fā)揮自身才智的空間的條件。通過開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生自主選擇、自由安排實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生逐漸擺脫依賴教師指導(dǎo)的心理，發(fā)揮學(xué)生的想象力進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐，自覺地發(fā)現(xiàn)和解決問題。開放性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式可為學(xué)生的自主實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣吆蛯W(xué)生獨(dú)立從事科學(xué)研究提供廣闊的空間。
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作者簡(jiǎn)介：
于亞萍（1979—），河南禹州人，碩士，河南理工大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院講師，主要從事電路與系統(tǒng)研究。
