非電類工科專業(yè)電工學(xué)課程實踐教學(xué)體系改革探索

秦立峰+姚志鳳+胡瑾+何東健

摘要：電工電子技術(shù)是非電類工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程之一。針對農(nóng)林院校的非工科專業(yè)實踐技能要求高、學(xué)生基礎(chǔ)較薄弱的問題，優(yōu)化改進電工學(xué)課程的實踐教學(xué)體系設(shè)計；提出3大環(huán)節(jié)、10個具體措施改進實踐課程教學(xué)方法，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：電工學(xué)；實驗教學(xué)；課程改革；實踐能力

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：B 文章編號：1674-9324（2017）07-0091-03

一、引言

電工電子技術(shù)是非電類工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程之一。實踐性和應(yīng)用性是該課程的顯著特點，也是基本教學(xué)目標(biāo)之一，實驗、實踐環(huán)節(jié)是學(xué)生掌握理論知識，理論聯(lián)系實際，加深理解是必不可少的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，在該課程的教學(xué)體系中占有十分重要的地位。因此科學(xué)、合理地設(shè)計實驗內(nèi)容、改革實驗、實踐環(huán)節(jié)教學(xué)方法，是提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力和實踐動手能力的重要途徑。何俊等對創(chuàng)新型實驗項目應(yīng)該具備的課題背景工程性、知識的綜合性、實現(xiàn)方法的多樣性要素進行了詳細(xì)分析，為電工電子學(xué)科高校教師提供了一個創(chuàng)新實驗的設(shè)計思路；徐淑華等提出了電工電子實驗教學(xué)示范中心的建設(shè)目標(biāo)及建設(shè)規(guī)劃，闡述了建立電工電子系列課程理論教學(xué)體系和實驗教學(xué)體系的構(gòu)建方案；章飛等闡述了示范中心在創(chuàng)新管理體系和實驗教學(xué)體系方面的探索與實踐，探討了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的措施和方法。王成剛等建成了面向?qū)嵺`技能培養(yǎng)的實踐教學(xué)綜合保障體系，探索了“雙師+科研”型實驗教員隊伍培養(yǎng)模式。王綠君、郭韶平針對傳統(tǒng)專業(yè)教育體系的不足對電工電子專業(yè)理論與實踐考核方式進行探討。王英紅對進一步發(fā)展和完善開放式電工電子實驗室的建設(shè)提出建議。王亞軍等從實驗教材、實驗教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)方法和實驗教學(xué)手段4個要素的變革，探討了培養(yǎng)學(xué)生能力的措施和方法。

然而，農(nóng)業(yè)院校非電類工科專業(yè)的學(xué)生基本電學(xué)知識相對較為薄弱，基本實驗儀器使用和操作不夠熟練，實驗、實踐技能亟待提高。為了培養(yǎng)非電類工科專業(yè)大學(xué)生的實踐動手能力，進一步提高教學(xué)質(zhì)量，課程組從優(yōu)化、改進電工電子課程的實踐教學(xué)體系設(shè)計入手，提出3大環(huán)節(jié)、10個具體措施，多角度探索和實踐實驗教學(xué)改革，提高了教學(xué)質(zhì)量，取得了較好的教學(xué)效果。

二、實踐教學(xué)體系設(shè)計思路

從素質(zhì)教育的基本要求出發(fā)，以提升實踐技能為核心，針對農(nóng)林院校非工科專業(yè)學(xué)生在電工電子實驗中存在的問題，提出基礎(chǔ)、常規(guī)和提升3個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)緊抓不同的具體內(nèi)容，有針對性地設(shè)計10個關(guān)鍵措施，構(gòu)建電工電子技術(shù)實驗教學(xué)體系。課程實踐教學(xué)體系設(shè)計思路如圖1所示。

在基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，以培養(yǎng)和提高基本儀器認(rèn)知技能和基本實驗操作技能為目標(biāo)。由于非電類學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)相對薄弱，基本實驗儀器認(rèn)知較差，基本實驗操作和實驗素養(yǎng)亟待提高，因此從基本認(rèn)知和技能培養(yǎng)入手，為進入正常實驗做準(zhǔn)備。

常規(guī)環(huán)節(jié)即常規(guī)課程實驗環(huán)節(jié)，以強化過程管理和實驗考核為主要手段，使學(xué)生自己動手、自主實驗；教師進行引導(dǎo)和指導(dǎo)。重視實驗過程管理，強化技能考核；以管理提升技能，以考核促進學(xué)習(xí)，進而提高學(xué)生的實驗收獲。

提高環(huán)節(jié)主要是結(jié)合開放實驗室建設(shè)，完善開放實驗室管理，結(jié)合各種設(shè)計競賽，鼓勵學(xué)生進實驗室進行自主實驗和實驗自習(xí)；為自學(xué)要求較高的學(xué)生提供學(xué)習(xí)條件。

在基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，以“2個基本”為關(guān)鍵措施，強化基本儀器認(rèn)知和基本操作訓(xùn)練，為常規(guī)環(huán)節(jié)和提高環(huán)節(jié)作基礎(chǔ)。常規(guī)環(huán)節(jié)分為實驗過程管理和實驗考核兩部分。實驗過程中，從預(yù)習(xí)階段、實驗階段、總結(jié)階段著手，采取加強實驗理解、提高故障排查能力和規(guī)范數(shù)據(jù)分析和報告等撰寫等措施；實驗考核部分，采用3種不同的考核措施，促進實驗教學(xué)。提高環(huán)節(jié)采取自主實驗和實驗自習(xí)2項措施，進一步強化學(xué)生在實踐環(huán)節(jié)的自主性，課程組結(jié)合大學(xué)生科創(chuàng)項目、大學(xué)生電子設(shè)計競賽等，提高學(xué)生實驗設(shè)計和綜合實驗?zāi)芰Α?/p>

三、實驗教學(xué)方法探索

以上述課程實踐教學(xué)體系設(shè)計思路為指導(dǎo)，在實驗教學(xué)過程管理、實驗考核方法和開放實驗室等方面進行實踐教學(xué)方法探索。

（一）創(chuàng)新實驗過程管理

實驗過程為實驗環(huán)境的核心和關(guān)鍵。分為三個步驟：

1.實驗預(yù)習(xí)階段，加強實驗設(shè)計思考與理解。每個科學(xué)實驗從實驗設(shè)計就已經(jīng)開始。以往的實驗大多是老師布置實驗任務(wù)，講解完成步驟，最后由學(xué)生重復(fù)。其弊端是很多學(xué)生在有限的時間（2個學(xué)時）內(nèi)，只能匆忙照著實驗步驟完成實驗操作，記錄下數(shù)據(jù)，不能仔細(xì)思考實驗內(nèi)容是什么，以及為什么要如此設(shè)計實驗才能驗證某個定理。例如在戴維寧定理的證明實驗中，要證明兩個網(wǎng)絡(luò)端口特性的一致。而如何證明“特性”一致，很多學(xué)生沒有認(rèn)真思考。若按照實驗步驟完成操作，很難加深對這一定理的理解，只知其然，不知其所以然。

課程團隊在教學(xué)中加強實驗的預(yù)習(xí)要求。預(yù)習(xí)實驗不只是看一眼題目，回憶相關(guān)理論，更重要的是要求學(xué)生理解該實驗為什么要這樣做，而不是那樣做，還有為其他更好的途徑？這樣可加深學(xué)生對理論知識的理解，在具體實驗中有的放矢。同時，通過理解實驗設(shè)計，可培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計科學(xué)實驗的能力，為以后工作中解決實際問題做準(zhǔn)備。

2.實驗室階段，加強實驗過程管理。課程團隊始終認(rèn)為，實驗絕不僅僅是機械的模仿動手，更重要的是動腦，要邊操作邊思考，手腦配合。因此，在實驗過程中，改變教師示范、學(xué)生重復(fù)的簡單模式，讓學(xué)生成為實驗教學(xué)的主體。首先利用多媒體手段與學(xué)生就實驗內(nèi)容、目的、意義等展開討論，使學(xué)生明確實驗內(nèi)容、目標(biāo)、步驟等關(guān)鍵信息，同時檢查其實驗預(yù)習(xí)效果。以學(xué)生為主體教師不再進行實際示范，完全由學(xué)生自己動手，同時及時指導(dǎo)、回答學(xué)生問題。

電路故障檢查排除是實驗技能提高的一個有效途徑。教學(xué)中，從提升學(xué)生解決實際問題的技能這一根本目標(biāo)出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生自己分析故障原因，并使用各種儀表儀器，逐步檢查電路，最終發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。如在共發(fā)射級單管放大電路實驗中，示波器觀察到的波形與預(yù)期不符。此時引導(dǎo)學(xué)生檢查電路中關(guān)鍵點電位，特別是三極管3個管腳電位，并判斷三極管的工作狀態(tài)；若三極管工作狀態(tài)正常，再判斷輸入端和輸出端信號是否正確；若三極管工作狀態(tài)不正確，則進一步檢查直流偏置電路。又如在組合邏輯電路實驗中，常出現(xiàn)門電路邏輯狀態(tài)不正確或數(shù)碼管顯示不正確等問題。實驗中訓(xùn)練學(xué)生采用逐級排查法，從輸出端到輸入端，利用萬用表檢測集成電路各個管腳電壓，再根據(jù)邏輯關(guān)系確定是輸入信號出錯抑或是電路管腳連接的問題。在故障排除中，加深了理論知識的理解，積累了解決實際問題的經(jīng)驗，同時在心理上獲得解決問題的成就感，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。

3.嚴(yán)格實驗報告撰寫訓(xùn)練，認(rèn)真總結(jié)實驗過程。實驗報告的撰寫是學(xué)生對實驗進行反思、總結(jié)的重要過程，認(rèn)真進行總結(jié)，可顯著提高實驗效果。然而，以往學(xué)生普遍不重視實驗報告撰寫，認(rèn)為實驗數(shù)據(jù)記錄完畢、出了實驗室實驗就結(jié)束了，很難達到實驗?zāi)康摹嶒瀳蟾鎻臉?biāo)準(zhǔn)格式、圖表樣式、數(shù)據(jù)分析、結(jié)論討論等方面著重要求，通過實驗報告批閱，發(fā)現(xiàn)問題及時反饋給學(xué)生，使學(xué)生從思想上重視科學(xué)實驗報告的撰寫，對其后續(xù)撰寫各種研究報告、畢業(yè)論文打下基礎(chǔ)。

（二）開放實驗室

電工實驗室的開放是實現(xiàn)素質(zhì)教育的客觀要求，有利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。由于電工電子內(nèi)容多、課時相對較少，因此有限的幾個實驗不能涵蓋所有所學(xué)理論知識，為解決這一問題，實驗室采用全開放制度。任何年級學(xué)生只要有使用意向，均可隨時進入實驗室進行實驗。在開放實驗室后，學(xué)生的實驗熱情得到極大滿足，可以完成實驗自學(xué)、自主完成，進一步鍛煉提高，且能自由安排實驗時間，十分方便。

（三）實驗考核方法

合理的考核方法，能促使學(xué)生主動學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)積極性。如何在不增加學(xué)生負(fù)擔(dān)、不額外增加學(xué)時的情況下，對學(xué)生實驗技能進考核，是一個值得探討的問題。課程教學(xué)團隊針對具體情況，開展了3種不同考核方式：

1.實驗設(shè)計考核。給定一個具體的驗證性實驗任務(wù)，要求每個人設(shè)計一組實驗方案，作為一個實驗大作業(yè)進行考核，以此考查學(xué)生理論與實際結(jié)合能力以及實驗設(shè)計能力。

2.基本實驗技能考核。為培養(yǎng)教學(xué)中基本實驗技能和基本實驗儀器使用能力，設(shè)計基本實驗技能和基本儀器問答題進行隨堂考核。

3.實驗課自學(xué)考核。每學(xué)期設(shè)置1到2個實驗為考核性實驗。一般為分別為電工學(xué)部分和電子學(xué)部分的最后一個實驗。考核性實驗完全由學(xué)生自己學(xué)習(xí)實驗內(nèi)容，自己領(lǐng)取所需儀器，完成實驗，最后由任課老師檢查實驗結(jié)果，并根據(jù)實驗過程、實驗結(jié)果給予評分作為考核結(jié)果。

四、結(jié)語

通過強化基本技能培養(yǎng)、加強實驗過程管理、合理化考核方式以及開放實驗室以提升能力等方面的探索和實踐，使農(nóng)林高校非電專業(yè)學(xué)生對電學(xué)、電子學(xué)基本知識掌握更扎實全面，使實驗實踐技能得很大提升。近年來，在全國電子設(shè)計競賽上獲得國家級團體一等獎2項、二等獎1項、三等獎3項，顯示出良好的教學(xué)效果。

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[8]盧明璽，張淑玲，洪聯(lián)系.開放電工電子實驗室的研究和實現(xiàn)[J].改革與開放，2009，（7）：179-179.

Abstract：Electrotechnician is one of the basic courses for non-electro-technics majors. To aim at the high requirement on practice for Agriculture and Forestry University students with lower knowledge foundation，10 measures are proposed from 3 teaching steps to optimize and improve the practical teaching system. The teaching practice showed good results in students' experiments skill improvement.

Key words：Electrotechnician；experiment teaching；course reformation；experiment ability