電路實驗技術(shù)研究型教學(xué)探索與實踐①

栗輝，馮濤，李擎，崔家瑞

[摘 要] 針對電路實驗技術(shù)教學(xué)中存在的問題，引入研究型教學(xué)理念，運(yùn)用問題驅(qū)動式、主動探究式的CDIO教學(xué)模式，圍繞實驗內(nèi)容、教學(xué)方法與方式、課程考核評價進(jìn)行改革實踐，以培養(yǎng)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題、研究問題并解決問題的能力，滿足社會對工程技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新型人才的需求。

[關(guān) 鍵 詞] 電路實驗；研究型教學(xué)；教學(xué)改革；CDIO教學(xué)模式

[中圖分類號] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）31-0088-01

研究型教學(xué)是指教師以課程內(nèi)容和學(xué)生的學(xué)識積累為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地運(yùn)用知識和能力，自主發(fā)現(xiàn)問題、研究問題并解決問題，在研討中積累知識、培養(yǎng)能力和訓(xùn)練思維的教學(xué)模式。此外，研究型教學(xué)還具有時空開放性，將課堂教學(xué)與課外研究結(jié)合起來，同時運(yùn)用信息化手段，突破課堂和教室的界限。

一、優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容

研究性教學(xué)在教學(xué)內(nèi)容上重視問題的探究，而創(chuàng)設(shè)問題情境、進(jìn)行設(shè)計性實驗都是研究型教學(xué)中非常有效的策略。

（一）拓展實驗內(nèi)容

本次實踐對原有的課堂實驗內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整，主要結(jié)合學(xué)生參與競賽、實際應(yīng)用以及生活常見現(xiàn)象等實踐情況進(jìn)行知識點的設(shè)計、學(xué)習(xí)和探討。將基礎(chǔ)知識類驗證性實驗“電路基本定理的驗證”減少2學(xué)時，同時新融入了電位分析、萬用表的原理和使用等內(nèi)容；對綜合性實驗內(nèi)容進(jìn)行了重新設(shè)計，結(jié)合學(xué)生參與各類科技競賽及實際應(yīng)用的情況，了解到示波器是較為常用的電子測量儀器，所以將原有的“最大功率傳輸定理的綜合驗證”等實驗項目調(diào)整為示波器相關(guān)內(nèi)容，同時設(shè)計了示波器的觸發(fā)操作等進(jìn)階提升部分；設(shè)計性實驗由原來的“未知電感測量”“三相負(fù)載使用”修改為“單向交流電路元件等效參數(shù)的測定”，并融入日常生活中常見的日光燈、功率因數(shù)提高等知識點。

（二）增設(shè)課外研究型實驗

圍繞課堂所學(xué)知識點新增設(shè)了“RLC串聯(lián)電路諧振現(xiàn)象的研究”“最大功率傳輸?shù)难芯俊钡榷囗椦芯啃途C合設(shè)計實驗，該部分實驗采用課上與課外結(jié)合的方式完成，采用CDIO教學(xué)模式開展，從而培養(yǎng)學(xué)生自主解決問題的能力和思維方式。

1.構(gòu)思階段（Conceive）：選取題目，圍繞題目中提出的問題，明確需求，即實驗?zāi)康摹⑺柚R點等關(guān)鍵要素。

2.設(shè)計階段（Design）：圍繞實驗?zāi)康模孕胁殚喯嚓P(guān)資料，提出實驗原理，設(shè)計實驗方案，包括實驗電路圖設(shè)計、元器件參數(shù)選擇、所需測量數(shù)據(jù)等。在該階段設(shè)計方案完成后開展課堂討論，學(xué)生對方案進(jìn)行講解，教師參與其中一起進(jìn)行探討和修改。

3.實施階段（Implement）：在課下通過仿真軟件完成實驗電路的連接、實驗數(shù)據(jù)的測量、記錄和處理等。

4.運(yùn)行階段（Operate）：對實驗結(jié)果進(jìn)行分析，并以此為據(jù)，解決題目中提出的問題。

二、實驗教學(xué)方法和手段改革

本次研究型教學(xué)實踐中，在教學(xué)理念更新的基礎(chǔ)上，采用了多種教學(xué)方法和教學(xué)手段。

（一）引入CDIO工程教育理念，更新教學(xué)模式

采用問題驅(qū)動型的教學(xué)模式，貫徹CDIO培養(yǎng)理念，借鑒產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期，有效地培養(yǎng)學(xué)生分析、提出方案并解決實際問題的能力及設(shè)計、技術(shù)改造與創(chuàng)新的能力，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

（二）加強(qiáng)實驗課前預(yù)習(xí)，提高課堂效率

在實驗課時有限的情況下，加強(qiáng)課前預(yù)習(xí)無疑是最好的手段。之前大部分實驗的預(yù)習(xí)報告基本為書本內(nèi)容完全照抄，現(xiàn)在通過完成預(yù)習(xí)思考題（有完整計算過程）的方式要求學(xué)生完成課前預(yù)習(xí)，課上檢查并計入成績，從而加強(qiáng)學(xué)生對實驗原理的深入理解，提高課堂效率。

（三）充分運(yùn)用仿真軟件，拓寬實驗資源

在實驗中，常常受到實驗元器件以及實驗設(shè)備的品種、規(guī)格和數(shù)量不足的限制，不能滿足各種新電路設(shè)計和調(diào)試的要求，學(xué)生的一些獨(dú)特想法和設(shè)計思路難以實現(xiàn)。項目實施中的研究型題目要求學(xué)生主要利用課下的時間應(yīng)用Multisim仿真軟件完成，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)硬件實驗的不足，在研究型教學(xué)中可以為學(xué)生提供諸多便利，拓寬了實驗資源。

三、優(yōu)化課程考核方式

研究型教學(xué)要求教學(xué)評價的綜合性，強(qiáng)調(diào)學(xué)生研究創(chuàng)新的發(fā)展?jié)摿Γ⒅胤椒ǘ墙Y(jié)果，目的是發(fā)揮激勵和導(dǎo)向作用，應(yīng)該體現(xiàn)教學(xué)評價的全面性、導(dǎo)向性、時效性、過程性和發(fā)展性。在本次實踐中考核方式中平時成績占比由原來的40%提高到60%，其中研究型題目部分占10%，課堂表現(xiàn)評分的比例也提高10%，并將平時成績評分細(xì)化到每次實驗的預(yù)習(xí)、課堂表現(xiàn)、實驗報告各部分，課堂表現(xiàn)評分也細(xì)分為操作過程、數(shù)據(jù)測量等，較為完整和充分地記錄過程考核，更加注重學(xué)生在課堂中的參與度。

本次通過電路實驗課堂開展研究型教學(xué)模式的實踐探索，教學(xué)過程中強(qiáng)調(diào)教師和學(xué)生的雙主體地位，圍繞發(fā)現(xiàn)問題—探究問題—解決問題這一研究過程來設(shè)計教學(xué)過程，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)和思維動力，教師在課程中更多的起引導(dǎo)作用，主要解決傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生自主學(xué)習(xí)不足的問題。研究型教學(xué)理念的實施從教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、考核方式、教學(xué)評估、課外調(diào)研等方面開展，保證了方案的實施效果。當(dāng)然，研究型教學(xué)目前也存在一系列問題，如提高學(xué)生的認(rèn)可度、研究性教學(xué)內(nèi)容的更新、CDIO教學(xué)模式深入實踐等，都需要進(jìn)一步調(diào)整改進(jìn)，以拓寬研究型教學(xué)思路，更好地培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考意識和創(chuàng)新精神，強(qiáng)化學(xué)生的工程實踐能力和科研創(chuàng)新能力，大大提高教學(xué)實驗的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]張欣欣.研究型教學(xué)理論與實踐[M].北京：高等教育出版社，2015.

[2]馮濤，楊淑華，李擎.電路分析基礎(chǔ)實驗與實踐教程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2016.