應用型人才培養模式下的電工電子技術實驗教學改革

耿大勇 朱延楓 李洋洋

摘要：基于應用型人才培養模式，進行了電工電子技術實驗教學改革。通過改革，激勵和培養學生的自主學習意識、獨立實踐能力和探索創新精神。使學生獲得從事專業工作所需的工程實踐能力、創新意識和綜合運用、分析并解決工程問題的能力。

關鍵詞：電工電子技術實驗;教學;改革

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）32-0115-02

原麻省理工學院院長，現美國工程院院長查爾斯·威斯特曾指出：“擁有最好工程人才的國家占據著經濟競爭和產業優勢的核心地位。”我國要想從工程教育大國走向工程教育強國，迫切需要加快工程教育改革。電工電子技術課程是我校面向工科非電類各專業開設的一門技術基礎課，屬于實踐性很強的應用型課程，是直接為各專業服務的核心課程。而電工電子技術實驗是該課程最重要的實踐環節之一，其教學效果直接影響人才培養的質量。為了加快教學質量工程建設，本教學團隊進行了電工電子技術實驗的教學改革。為滿足應用型、創新型需要，建立科學合理的多層次實驗教學體系，改進了實驗教學方法。經實踐證明，電工電子技術實驗教學改革有利于應用型人才的培養。

一、構建多層次實驗教學體系

我校電工電子實驗中心教學的定位是：以科學發展觀統領實驗教學全局，構建以傳授知識為基礎，以能力培養為主線，分層次、應用與研究并行相互協同的電工與電子技術實驗教學新體系?；诖?，教學團隊構建了電工電子技術多層次實驗教學體系。突破實驗教學依附于理論教學的傳統理念，將實驗教學內容與科研、工程、社會應用實踐密切聯系，實現基礎與前沿、經典與現代的有機結合。依據該定位，結合我校電工電子技術教學的實際情況，建立了由基礎型實驗、提高型實驗和研究創新型實驗等三個層次實驗內容組成的實驗教學體系。教學目的明確，層次分明，使學生從基本的電工、電子實驗儀器的使用、基本實驗方法的運用學起，逐步實現由學生自己設計實驗內容，開展提高性、創新性的實踐研究，通過學生自己選題，進而完成設計和調試，使學生掌握系統開發的全過程，培養符合工程需要的應用型人才?；A型實驗包括基本的電工、電子實驗儀器的使用和驗證性實驗;提高型實驗包括設計性實驗、綜合性實驗和應用性實驗;研究創新型實驗包括學生自選實驗、開放實驗和科技活動課題等。這種多層次的實驗教學體系形成了實驗教學獨有的開放、自由和創新的理念，重基礎，講創新，使學生深受影響，培養了學生的科學作風、創業精神、實踐能力和創新能力，為其將來從事工程實際工作打下良好的基礎。

二、實驗教學方法改革

1.基礎型實驗教學方法

基礎型實驗以傳授知識為主，要求學生掌握有關實驗的基礎知識、基本技能。在教學中以教師輔導為輔，學生動手實驗為主。教師在傳授知識的同時，培養學生嚴肅認真的實驗態度。基礎型實驗教學期間應能教會學生正確使用常用的電工儀表、電工設備及常用的電子儀器，根據不同的實驗內容正確選擇使用各種儀器，學習查閱手冊，認識常用的電子元器件及其使用和連接方法。能按電路圖正確接線和查線，能準確讀取實驗數據，觀察實驗現象，測繪波形曲線，能整理分析實驗數據，獨立寫出內容完整、條理清晰的實驗報告。

在基礎型實驗教學方法上，改變以往填鴨式給學生灌輸知識的教學方法，采用引導、啟發和示范相結合的方法，起到了事半功倍的教學效果。比如在第一次實驗課，教師讓學生坐在自己的實驗臺前，先對實驗臺有一個整體認識，了解各個實驗模塊的功能和作用。然后重點學習常用的電工儀表、電工設備及常用的電子儀器的使用方法。結合教師的講解和引導，讓同學們親自動手操作和體會。直流電壓（流）表和交流電壓（流）表的使用方法不同，教師采用啟發和示范相結合的方法，首先問學生這兩種電表的接線柱是否都有正負極性之分，引導學生思考。因為直流電壓（流）的大小和方向是不變的，交流電壓（流）的大小和方向是時變的，故直流電壓（流）表的接線柱有正負極性之分，而交流則無。這樣引導教學，學生的記憶深刻，在以后的實際使用中少犯錯誤。同時，可利用幻燈片和投影等現代教學手段將儀器設備和各種元件的使用方法介紹給學生，以擴充知識量和提高上課效率。教學團隊還研發了與實驗教材配套的教學課件和教學視頻，實現了立體化的實驗教學。

2.提高型實驗教學方法

教學團隊以“鞏固基礎、注重能力、強調素質、突出創新”為原則，對實驗教學內容進行充實、調整、更新和重組，在做好基礎型實驗的基礎上增加設計性、綜合性和應用性實驗項目。對于這些實驗項目，教師是以學生為中心，充分發揮他們的主動性和積極性。學生做實驗時，要根據試驗內容，自己選擇各種設備和儀器，設計和繪制電路圖，選擇元器件和參數，自擬實驗測試表格，測試數據并進行理論和誤差分析。如微分電路和積分電路的設計實驗，要求學生獨立設計電路，選擇參數，測試電路，用示波器觀察實驗波形，并進行對比分析。兩種電路雖都由電阻和電容串聯而成，但輸出端元件不同，對元件參數的大小要求也不同，需要學生進行思考如何設計。通過實驗理解電路時間常數的意義，知道微分電路可以將矩形脈沖波轉換為尖脈沖輸出，體現輸入信號的變化趨勢，而積分電路可以將矩形脈沖波轉換為鋸齒波或三角波，反映輸入信號的作用時間和累積信號的輸出量，兩者在實際中的應用是不同的。

轉變實驗指導教師的職能，轉變傳統的“教師主導、面面俱到，學生模仿”的實驗教學方法，代之為“學生自主、教師點撥”的新形式。同時，課題組將EDA技術引入實驗教學。對于稍復雜的實驗內容，可指導學生先利用EDA技術，如MATLAB或Multisim等世界知名軟件對電路進行仿真，對實驗結果有個預判，有利于實際實驗的設計和測試。MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業軟件，用于數據可視化、數據分析以及數值計算的高級技術計算語言和交互式環境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，是一種基于MATLAB的框圖設計環境，是實現動態系統建模、仿真和分析的一個軟件包，被廣泛應用于電路系統和其他系統的建模和仿真。而Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的仿真工具，特別適用于模擬/數字電子電路設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。采用這種“虛實結合”、“軟硬兼施”的實驗教學手段，使課程沿著“電路方案設計→EDA仿真→電路設計與制作→系統調試”的模式進行，符合實際工程項目的設計流程，較好地培養了學生的工程實踐技能，為其將來參加工作奠定了基礎。

3.研究創新型實驗教學方法

“創新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發達的不竭動力?！睂W校鼓勵和引導學生自選實驗項目，參與教師科研課題，參加學生科技小組，參與開放實驗項目、大學生創新項目進入實驗室進行研究，并寫出科技論文。鼓勵學生參加各類競賽，如全國大學生電子設計競賽、挑戰杯等。或以課程設計和畢業設計為主，根據學生自己設計的題目開展研究創新性的實踐研究，到實驗室親自調試，進而完成設計，使學生掌握系統開發的全過程，培養深層次的人才，這對提高學生的綜合素質、培養創新能力極有好處。

實驗中心實施開放式實驗教學，每年提供實驗室開放項目，吸引學生參加實驗室建設，同時也能使學生得到創新學分。在2012-2013年期間實驗中心提供40個項目，包括實驗室建設項目和實驗教改項目等，例如2013年有13名學生參加“低壓電器實驗裝置設計、安裝及調試”，共計完成20臺低壓電器實驗裝置，解決了實驗室設備不足的問題，同時也給學校節省了大量的實驗設備經費。近年來許多學生參加教師的科研課題，他們的實踐能力也得到了提高。

在這種研究創新型實驗教學中，教師可引導學生對實驗課題進行分析，利用網絡查閱相關信息，組織整理資料，進行電路的設計、仿真，最后到實驗室驗證，并對實驗結果進行分析。在這個過程中，教師扮演著“導師”的角色，為學生的研究提供智力支持。

三、實驗教學效果

通過實驗教學改革，以促進學生能力培養和個性發展為目標，構建以基本操作能力、自主設計能力和綜合創新能力的三級實踐能力培養體系。逐步培養學生成為基礎扎實、知識面寬、能力強、素質高的應用型專門人才。改革實驗教學方法，使其有利于學生后續專業工程設計能力的培養和提高，從而獲得本專業實驗技能、工程實踐能力、創新意識和綜合運用、分析并解決工程問題的能力。

2011年以來學生參加各類競賽，獲國家二等獎2項，省級一等獎9項，省級二等獎12項，省級三等獎26項。這些成績的獲得，驗證了學生工程實踐能力和創新能力的提高，增強了學生的就業競爭力。教學團隊參與的省級教改項目“電氣類應用型創新型人才培養模式的研究與實踐”獲2013年遼寧省教學成果獎二等獎，“電工與電子技術課程教學方法改革”獲2013年遼寧工業大學教學成果二等獎。

四、結語

在實驗教學改革過程中，教學團隊認識到實驗教學改革是個復雜而艱巨的系統工程。通過構建新的實驗教學體系，改革實驗教學方法，不僅有利于從根本上解決師資力量不足的矛盾，而且有利于營造以學生為本、學生自主實驗、個性化、研究式學習的實驗教學環境，有利于激勵和培養學生的自主學習意識、獨立實踐能力和探索創新精神。教學團隊將進一步開拓思路，銳意進取，爭取將實驗教學工作做得更加出色。

參考文獻：

[1]秦曾煌.電工學[M].第7版.北京：高等教育出版社，2009. [2]師楠.基于實踐創新意識培養的實驗教學改革研究[J].中國電力教育，

2013，（31）.

[3]艾清慧.面向“卓越計劃”的電工電子實驗教學改革與實踐[J].中國電力教育，2013，（11）.

[4]林莉.電工電子實驗教學改革體系研究[J].中國教育技術裝備，

2013，（29）.

（責任編輯：劉翠枝）