基于實驗室開放基金項目的電子電工技術設計性實驗的實施

孫晶　楊輝媛

摘 要：電子電工技術課程是理工科非電類專業的專業基礎課程，其相關實驗課程在學生實踐能力與創新能力的培養方面發揮了重要作用。傳統的實驗教學中存在各種弊端，如教學內容陳舊、教學手段單一、教學模式單調等。基于實驗室開放基金項目的實驗教學是一種新的開放式教學模式，通過電子電工技術設計性實驗的實施，發現學生學習興趣增大，創新精神及實踐動手能力都有所提升，可有效補充傳統實驗教學的不足。

關鍵詞：開放基金項目 電子電工技術實驗 設計性實驗

電工電子技術是理工科非電類專業的專業基礎課程，其相關實驗課程的開展與理論課相輔相成，有利于把理論知識具體化，加強學生對所學內容的理解，培養學生的實踐動手能力和科研創新精神。因此，不斷豐富電子電工技術實驗教學內容、改革實驗教學方法、提升實驗教學質量、加強開放式實驗教學體系建設，既有利于學生實踐創新能力的培養，也可進一步激發學生的學習興趣[1-3]。

一、傳統電子電工技術實驗教學中存在的問題

1.傳統的電子電工技術實驗教學內容陳舊。目前高校中開設的電子電工技術實驗課程教學大綱修訂后一般均會沿用很多年，不能夠及時更新，而電子學的發展日新月異，這就使得實驗教學與電子學前沿發展脫節。而且高校實驗課程中一般驗證性實驗比例較高，綜合性、設計性實驗項目過少，內容缺乏科學性和針對性，無法做到因材施教，這既不利于培養學生創新能力，也無法激發學生的學習積極性，使得實驗教學淪為一個過場，無法達到教學目標。

2.傳統的實驗教學方法手段單一。目前，理論課教學改革成果層出不窮，微課、慕課等各種信息化教學手段相繼在理論教學中得到了廣泛應用。反觀實驗教學在這方面相對滯后，大多還是以教師為主體，采用灌輸式、演示式教學方法，新的教學前沿手段沒有得到應用，學生上課缺乏學習熱情，很多學生上實驗課純為應付，背離了實驗課的開設初衷。

3.傳統實驗教學模式單調。傳統的電子電工技術實驗教學模式大多為課上教師講解、演示，學生有樣學樣，重復實驗步驟，課后處理實驗數據，撰寫實驗報告，課程考核方式多為對學生基本操作能力的考察。教學模式以教材為中心、以課堂為中心、以教師為中心，教學過程流水化，教學模式單調，學生被動接受，對所學知識的掌握流于表面。

二、基于實驗室開放基金項目的設計性實驗特點及實施

1.基于實驗室開放基金項目的設計性實驗特點

實驗室開放基金項目通過開放專業實驗室及儀器設備的共享使用提高了實驗室資源的利用率，同時也擴大了各學科的交流，大多面向教師及科研工作者，目前也已有部分高校開設了面向本科生的實驗室開放基金項目[4，5]。基于實驗室開放基金項目的實驗教學是一種開放性實驗教學模式，能夠補充傳統實驗教學模式的不足，吉首大學實驗室與設備管理中心每年均會有專項資金支持面向一線教師及本科生的實驗室開放基金項目，對大學生創新性研究項目、課程設計、畢業設計、學科競賽等均起到了支持作用，取得了良好的教學效果。本項目既是在吉首大學實驗室開放基金項目的支持下開展的。

設計性實驗是指學生根據給定實驗參數要求，利用所學相關課程知識，獨立查找資料，設計完成實驗路線、方法步驟并加以檢驗驗證的實驗。相對驗證性實驗來說，設計性實驗對學生的科研創新精神、信息檢索處理能力以及實踐動手能力有更高的要求，同時，一般設計性實驗需要學生分組合作，也培養了學生的分工協作、合作交流的能力。

相對于傳統的實驗教學，基于實驗室開放基金項目的設計性實驗在多個方面表現的更具有開放教學的特點。如學生可根據自身專業背景和學習興趣，自主選擇參加的開放基金項目；學生可根據自身時間安排，選擇開放時間段的任一時間參與；指導教師確定實驗題目后，學生可自己設計實驗內容、實驗步驟等；實驗分組后，學生自行商量分配任務；實驗考核方式不再僅限于考核學生的操作能力，而是綜合考查學生在實驗各個階段的表現。這些極大的激發了學生的學習興趣，同時對于學生綜合素質的訓練提升也有極大的益處。

2.基于實驗室開放基金項目的設計性實驗實施過程

為保障實驗室開放基金項目的順利實施，吉首大學制定了《吉首大學實驗室開放基金管理辦法》，每年面向全校教師、學生開放申請，獲批的項目除了能夠使用實驗室與設備管理中心統一管理的實驗儀器外，還有一定的經費支持，用于實驗材料購置、成果轉化等。實驗室開放基金項目實施時間一般為一年，中間會不定期進行項目進展情況檢查，以確保項目順利開展。實驗室開放時間均會在網上公布，實驗儀器使用管理采用信息網絡平臺管理。項目結束后，學校按照實驗開展情況進行驗收。

電子電工技術設計實驗選取了具有一定實用意義，同時學生也比較感興趣的報警電路設計作為實驗主題，主要面向材料科學與工程、機械設計制造及其自動化、電子信息科學與技術以及物理學等理工科專業學生開設，開放時間為學期末實踐周。項目實施信息在網上進行公示，學生自由報名，報名結束后，指導老師先統一組織進行實驗室儀器操作、安全衛生等方面的知識培訓，進行實驗任務發布和實驗分組。隨后，各小組收集資料，處理信息，根據實驗參數要求自行設計實驗電路及實驗步驟，期間指導老師可采用線上交流的方式為學生答疑解惑，并準備好實驗所需電子元器件。完成電路設計后，學生可任選一實驗室開放時間，進行實驗電路的連接檢驗并撰寫實驗報告。整個過程中，教師主要起引導作用，大部分工作需要學生自己完成，改變了“照貓畫虎”式的傳統實驗教學方法，改被動為主動，給了學生自由發揮的空間，極大的調動了學生的學習積極性。

三、基于實驗室開放基金項目的設計性實驗實踐成效

經過近一年的實踐后，調查發現，通過報警電路的設計調試，學生基本了解了電子電路的設計方法，設計流程，掌握了一些常用電子儀器的操作方法，能夠把所學的理論知識與實踐相結合，加深了對理論知識的認識，同時，在設計過程中，學生的文獻檢索及信息處理能力也有所提高，此外，學生對實驗課的興趣明顯增大，實踐動手能力和綜合應用能力也有所提升。參加開放基金項目的學生中有6人申報了大學生創新性實驗研究項目，5人參加大學物理競賽，3人參加“互聯網+”大學生創新創業大賽，申報實用新型專利一項，撰寫論文一篇。

此外，在項目實施過程中發現，由于實驗室開放基金項目靈活性比較大，能根據項目實施情況對實驗內容進行調整，如根據學生興趣細化報警電路使用場合，進行不同參數的設計。在進行前期培訓及任務布置時，可以把儀器操作方法、安全衛生注意事項講解等錄制成微課視頻，上傳到網絡，方便學生隨時查看。為滿足不同專業學生的時間安排，組建了線上學習小組，學生可以在里面相互討論交流，指導老師也可在線為學生答疑解惑。基于實驗室開放基金的實驗項目考核內容更加多元化，學生的協作交流能力、創新精神、文獻檢索和信息處理能力、實踐動手能力等都成為考核內容。這些都可以為常規實驗教學提供借鑒。

四、總結與展望

基于實驗室開放基金項目的電子電工技術設計性實驗采用了開放式教學模式，是在學生掌握一定實驗技能和專業理論知識的基礎上，由指導教師給出實驗主題，學生自行設計實驗流程，通過小組協作，完成整個設計，以培養學生的創新實踐能力，提升綜合素質。在實驗開展過程中，以學生為中心，教師起到引導作用，啟發式、互動式教學方法，信息化教學手段都得到良好的應用，通過實施發現，學生的學習興趣增大，創新精神以及實踐動手能力等都得到訓練，這使得基于實驗室開放基金項目的實驗教學能成為常規實驗教學的有益補充。

參考文獻：

[1] 王香婷， 劉濤， 張曉春，等. 電工技術與電子技術實驗教學改革[J]. 實驗技術與管理， 2013， 30（4）：112-115.

[2] 張玉麗. 電工電子實驗教學的變革與學生能力培養研究[J]. 教育教學論壇， 2017（41）：197-198.

[3] 李玲. 基于OBE的電工電子實訓改革研究[J]. 中國校外教育， 2017（29）：72-72.

[4] 張黎明， 王敏， 戴玉杰，等. 基于實驗室開放基金項目綜合性實驗的實施[J]. 藥學教育， 2011， 27（1）：52-55.

[5] 晏銘， 曾光明， 黃丹蓮，等. 設立本科生開放基金實驗項目的探索[J]. 實驗技術與管理， 2016， 33（6）：168-171.

基金項目：吉首大學實驗室開放基金項目（JDLF2017019，家用報警電路設計實驗）；吉首大學獨立設置實驗（實訓）課程建設項目（JDDL2017004，電子電工技術）；2017年度國家民委教改項目（17135，民族地區地方高校新工科專業人才培養模式改革與實踐——以吉首大學材料科學與工程專業為例）

作者簡介：

一作：孫晶（1982.3）女，漢族，山東省濟寧人，吉首大學物理與機電工程學院副教授、博士，研究方向：光電子信息。

二作：楊輝媛（1976.9）女，湖南省人，吉首大學物理與機電工程學院高級實驗師，研究方向：電子線路。