基于工程應用人才培養的電工電子實驗課程教學探究

摘要：以培養工程應用型人才為目標，通過對電工電子實驗課程現存問題的分析，提出通過獨立設課及虛擬平臺建設為改革方法，在提高學生對實驗課程認識的基礎上，增加實踐環節和專業應用環節。該改革路線將為實驗室教學改革提供一定的參考價值。

關鍵詞：工程應用；獨立設課；虛擬平臺

作者簡介：劉沛津（1971-），女，陜西黃陵人，西安建筑科技大學機電工程學院，副教授；寇雪芹（1978-），女，四川宜賓人，西安建筑科技大學機電工程學院，講師。（陜西 西安 710055）

基金項目：本文系西安建筑科技大學校級重點教改項目（項目編號：JG011111）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）26-0087-02

培養工程應用型人才是目前本科教學改革的方向，更是社會用人單位對大學生綜合素質考量的重要方面。對于工科類大學生，其實踐能力主要依托在校期間工程實驗及實踐課程的培養，如何通過實驗與實踐課程的教學改革提升大學生理論應用化、能力實踐化的專業素質，是目前對于本科教學中亟待解決的問題。本文以學校工科專業發展方向為背景，闡述電工電子課程獨立設課與網絡虛擬平臺建設對工程應用型人才培養的重要意義和作用。

西安建筑科技大學（以下簡稱“本校”）以建筑工程為專業主體，分別在不同學院設立多種與其相關的專業方向，如樓宇自動化、工程機械、機械設計制造及其自動化等，由此可見，電工電子類課程是某些工科專業學生學習過程中必不可少的知識體系，而電工電子實驗則是其在校期間理論體系應用以及重要的實踐環節。

一、電工電子實驗課程現存問題

電工電子實驗課程屬于多專業的基礎學科，教學目的也存在多樣性，并且其主要是通過實驗培養學生發現和解決實際問題的能力，因此，該課程也成為培養工程應用型人才的主要體系之一。但目前的教學體系尚存在以下問題：

1.專業教學內容缺失

電工電子實驗面對著不同專業方向的大學生，但由于教學資源和教學環境所限，所授實驗課程內容基本一致，無法突出學生自身專業學科的相關應用，造成學生學習目的缺失，逐漸導致失去學習興趣。

2.實驗課程較少教學內容陳舊

實驗課程一般依托于理論教學課程，對于電工電子實驗，一般是在主講教師講述完電工學理論知識之后進行實驗，且實驗多為驗證型實驗并且實驗學時較少，無法使學生在實驗室內自主設計并完成實驗，造成學生理論應用能力無法得到培養。

隨著工業生產電氣化的推進，各種電子元件的新型產品不斷涌現，其各種多功能的電子元件知識無法在課本中汲取，且實驗儀器以教學儀器為主，與實際生產生活中的電子儀器相差較大，使學生無法應對實際工程中的問題。

3.實驗課程考核體系不完善

對于實驗課程成績一般是加入理論課程的總成績之中。其比例相對考試成績較小，不足以引起學生對實驗課程的重視。實驗環節中，一般以小組方式進行實驗，但在實際實驗過程中發現，只有部分學生積極主動地進行實驗操作，并完成實驗報告，而其余學生在不積極參與實驗的情況下，只能通過抄襲完成實驗報告。因此只通過實驗報告成績來反映學生的能力并不客觀。

由此可見，為培養學生電工電子知識的工程化應用能力要從多角度入手，不僅要通過教學方式進行改革，也要從實驗內容和儀器設置方面進行革新。

二、電工電子課程獨立設課探索及思路

根據目前所存在的問題，為提高教學質量以及學生對實驗課程的重視，提出將電工電子實驗開設為獨立課程，通過課程設置體系化、教學內容專業化、考核指標標準化等一系列措施將電工電子實驗課程打造為學生專業應用平臺，為在校學生提供優良的實踐環境。[1，2]

1.課程設置體系化

根據本校的專業特色，將電工電子實驗課程分為建筑自動化和建筑工程機械兩個主要方向，建立各自的教學團隊，明確教學目標，針對不同專業方向的學生，有針對性的進行授課。課程內容以理論授課內容為基礎，在原有驗證型實驗的基礎之上，根據學生所學方向的不同開展專業化的實驗內容，使學生能學以致用，逐步提高學生工程應用的能力。

課程學時的設立在原有基礎上不僅要增加，還要設立創新學時。在增加原有學時的過程中，要減少以往實驗教學中程式化的教學思路，即實驗目的、原理、方法、實驗處理、設備操作的講解，要增加學生自身思考時間，使“程式化變為自動化”。通過增設創新學時，使學生在掌握基礎實驗方法和手段的基礎之上，將新的電子元件引入課堂，通過工程化應用的講解和實際操作，使學生了解自身所處領域的發展動向，并通過實踐認識所學的電工電子知識及專業知識是如何關聯應用。

2.教學內容專業化

在培養學生的過程中，教師自身專業的培養也至關重要。在教學團隊中，應合理安排教師所教授專業與其自身專業的相關性，通過教師對專業領域知識的理解，有機地將專業知識融入課程的教學環節當中，使學生在今后的專業學習中能夠合理應用課程所授內容，以便更好地在工作中熟練應用各種電子儀器。

此專業化過程的實施應在創新學時中開展，通過實物教學、理論講解、綜合應用的過程，使學生對電工電子知識的理解加深，更能在學校實踐環節中學習工程應用。在創新學時中，根據兩個教學方向，通過整體更新和組合可增設：建筑自動化方向，增設電機及其控制技術、新型電控開關的應用、樓宇電路鋪設等相關技術的課程；建筑工程機械方向，增設PLC控制技術的應用、傳感器技術的應用、工程機械電控系統開發以及虛擬儀器應用等相關技術的課程。

3.考核指標標準化

獨立設課，電工電子課程有獨立的學分，會記入學生畢業總體考核指標，可以加強學生學習實驗課程自覺性，能從思想上引起對該課程的重視。指導教師要全面了解學生對于實驗的掌握，對學生的學習成績做出合理、客觀、公正的評價，可從以下指標進行考核：

（1）實驗預習。由于學生剛接觸工程實踐類課程的學習，對于實驗的預習就顯得尤為重要。在設定部分原理類問題的基礎上，發揮學生的主觀能性，讓其自主對實驗步驟和實驗方法進行描述。由教師評定學生實驗方法是否具有科學依據，過程是否合理可行。此項占實驗總成績的20%。

（2）電子儀器連接。在確保儀器安全連接的基礎之上，指導教師重點要核對學生是否按照設定的實驗方法進行儀器的連接，對于驗證型實驗，要詢問學生連接方法能否達到驗證理論的目的，并闡述該方法的合理性。此項占實驗總成績的20%。

（3）實驗結論。在指導教師確認連接無誤后，對所連接的系統進行檢驗，對所示結論做出合理解釋。不以標準答案約束學生，通過此鍛煉學生發現以及解決問題的能力。此項占實驗總成績的30%。

（4）實驗報告。審查學生實驗報告的完整性、數據的合理性及對所出現問題的解決思路，給出相應成績。此項占實驗總成績的30%。

電工電子實驗的獨立授課，將有效改善實驗類課程在學生心中的地位，使學生更加重視實驗，并將更有利于工程應用型人才的培養。

三、實驗網絡虛擬平臺建設

由于電子工業水平的快速發展，教學資源和環境就顯得相對落后，受到一定的限制，不利于課程專業化和創新教學的開展。傳統虛擬多媒體教學只能向學生展示產品的功能，并不能讓學生自行設計和實際應用。建立在開放式網絡環境下的虛擬開發軟件，能夠使學生在感興趣的網絡模式下從對儀器原理的了解、選擇，到對整體實驗的設計，再到工程實際產品的開發能夠得到充分、系統的自主學習。[3]

1.虛擬實驗平臺總體結構

虛擬實驗平臺結合多媒體教學成果，使學生通過與主服務器相連的客戶機，通過查詢學習多媒體演示的實驗過程及實際產品原理，并可在線利用主服務器內的設置好的虛擬儀器或自行構建的儀器進行虛擬實驗，完成實驗后其程序和實驗報告可在客戶機和主機中分別進行保存，指導教師可根據主服務器中所保存的文件對學生的實驗結論進行評估，給出相應的成績。虛擬實驗平臺結構如圖1所示。

2.虛擬實驗平臺功能

虛擬實驗平臺主要依托互聯網及局域網將主服務器與客戶機通過主機內的虛擬程序以及現場仿真技術，使學生通過虛擬交互系統對現實中電工技術的應用進行模擬操作。其平臺功能結構如圖2。

圖2 虛擬平臺功能結構圖

虛擬平臺建設中應用不同的客戶端對系統權限進行設定，教師客戶端登錄后除了能夠對學生的實驗進行查看及評估，同時也可進行虛擬實驗，而學生客戶端登陸后只能對學習系統進行操作，并將實驗報告進行存儲。

虛擬平臺的所有程序都建立在主服務器中，方便學生利用各自的客戶機在線進行學習，而不考慮時間和空間的限制。主服務器中設定虛擬實驗系統、教學系統及仿真模擬系統，其中教學系統是對課堂學習和實驗室實驗的教學完善，從中可以查詢各類實驗方法及各類儀器的最新資料。虛擬實驗系統，是利用虛擬儀器進行開放創新實驗的系統，利用虛擬軟件構建各種儀器的工作模式和實驗開發。仿真模擬系統，是通過現場實際資料對一些典型的電工學應用進行模擬，如：樓宇自動化中，從實際樓宇結構觀察，到對電機的選型，再到控制期間的選型和電路原理設計都可進行虛擬化設計。

通過虛擬平臺的建立，不僅使學生對基礎理論知識的應用增加了經驗，對虛擬儀器的設計有了一定的了解，還使學生通過仿真模擬系統對今后工作中電工學的應用有了一定的了解。

四、總結

工程應用人才的培養是現代高校改革的趨勢，也是用人單位對畢業生的期望。針對電工電子實驗課程的性質，探討了通過獨立設課和建立虛擬實驗平臺培養學生的實際動手能力和解決實際問題的能力，對解決目前實驗教學中的問題起到一定的推動作用。

參考文獻：

[1]湯紅妍，徐航，董鐵有.環境監測實驗獨立設課教學改革探索[J].黑龍江教育，2012，（2）：30-31.

[2]鄭春霞.環境監測實驗教學改革研究與實施效果[J].新疆職業大學學報，2008，（2）.

[3]何建新，曾偉.網絡虛擬實驗室的設計與實現[J].微計算機應用，2008，29（7）：34-37.

（責任編輯：王意琴）