“新工科”背景下電工電子類實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究

呂超 姚廣宇 劉云清

摘要：針對(duì)“新工科”背景下對(duì)于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目標(biāo)，依托電工電子國(guó)家級(jí)教學(xué)示范中心，通過(guò)對(duì)電工電子類實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革，包括：改進(jìn)實(shí)驗(yàn)考核方式、增添教學(xué)實(shí)驗(yàn)類型、引入新型教學(xué)指導(dǎo)方式等措施，最終實(shí)現(xiàn)了既定的培養(yǎng)目標(biāo)。通過(guò)實(shí)踐表明，電工電子類實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革提高了學(xué)生獨(dú)立思考主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新的能力，增強(qiáng)了學(xué)生知識(shí)運(yùn)用的能力，為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)提供了良好的支撐。

關(guān)鍵詞：電工電子;實(shí)驗(yàn)教學(xué);創(chuàng)新人才

引言：自2017年起教育部召開了關(guān)于“新工科”的系列研討會(huì)，形成了“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”“北京指南”三個(gè)標(biāo)志性的行動(dòng)宣言，并且相繼出臺(tái)了相關(guān)的政策文件[1]。目前，已經(jīng)確立了“新工科”建設(shè)與發(fā)展的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和時(shí)代背景，清楚了“新工科”的基本內(nèi)涵和特征，且根據(jù)國(guó)內(nèi)高等教育的現(xiàn)狀以及展望今后的發(fā)展，提出了“新工科”建設(shè)所包含的新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量和新體系，同時(shí)劃分出了“工科優(yōu)勢(shì)高校、綜合性高校、地方高校”三類高校進(jìn)行實(shí)踐探索[2]。

電工電子類實(shí)驗(yàn)屬于理工科基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)，在整體的實(shí)踐教學(xué)體系中是學(xué)生最先接觸的，因此該課程的教學(xué)成果會(huì)直接影響到學(xué)生后續(xù)其他課程的學(xué)習(xí)。所以，電工電子類實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，應(yīng)該針對(duì)現(xiàn)代高等教育的現(xiàn)狀和國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，進(jìn)行教學(xué)方法以及教學(xué)內(nèi)容的相應(yīng)改革，這樣才能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，讓學(xué)生在不斷進(jìn)步的社會(huì)中得到學(xué)習(xí)。

1電工電子類實(shí)驗(yàn)存在的問題

在現(xiàn)在的教學(xué)環(huán)節(jié)中，電工電子類實(shí)驗(yàn)大多數(shù)為課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，也就是理論課程的“附屬品”，沒有獨(dú)立的教學(xué)大綱以及教學(xué)體系，直接導(dǎo)致學(xué)生在進(jìn)行相關(guān)學(xué)習(xí)時(shí)“重理論，輕實(shí)踐”，從而降低了對(duì)實(shí)驗(yàn)本身的重視，也導(dǎo)致了教師對(duì)于實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的忽視[3]。實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)也多采用“灌輸式”的教學(xué)方式，即任課教師進(jìn)行一遍示范性的演示，學(xué)生進(jìn)行模仿性的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。因此，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也只是被動(dòng)的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，喪失了獨(dú)立的思考能力，不能有效地將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與相應(yīng)的理論知識(shí)相結(jié)合，更實(shí)現(xiàn)不了“新工科”所提倡的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。并且，不同的實(shí)驗(yàn)課程的考核方式卻近乎相同，方式也十分單一，僅根據(jù)最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果或者課程相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程的成績(jī)?cè)u(píng)定。

因此，目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)不足以進(jìn)行學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，也無(wú)法適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的需求。所以，實(shí)驗(yàn)課程的改革是迫在眉睫的需求，如何能夠滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于學(xué)生理論知識(shí)的傳輸，并能有效地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，是電工電子類實(shí)驗(yàn)課程改革的首要目標(biāo)。

2電工電子類實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革

根據(jù)“新工科”的創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)，高等院校應(yīng)針對(duì)本科學(xué)生的創(chuàng)新能力進(jìn)行培養(yǎng)。針對(duì)電工電子類實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)進(jìn)行改革，通過(guò)可持續(xù)性改進(jìn)的管理體制、認(rèn)真負(fù)責(zé)的實(shí)驗(yàn)教師團(tuán)隊(duì)、先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備及平臺(tái)，根據(jù)現(xiàn)代高等教育的現(xiàn)狀和國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，將電工電子類實(shí)驗(yàn)建設(shè)成為多層次教學(xué)設(shè)計(jì)、多樣化教學(xué)指導(dǎo)以及多元化實(shí)驗(yàn)考核的教學(xué)模式。

2.1多層次教學(xué)設(shè)計(jì)

根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，進(jìn)行多層次的教學(xué)設(shè)計(jì)，通過(guò)由簡(jiǎn)到難，由點(diǎn)到面的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和具體要求，使學(xué)生能夠逐步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)。由于實(shí)驗(yàn)的層次難度遞進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了從基本動(dòng)手能力到設(shè)計(jì)能力、從實(shí)踐能力到科研能力、從研究能力到創(chuàng)新意識(shí)的層次化、靈活化、貫通化的能力培養(yǎng)[4]。

a.基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)

對(duì)學(xué)生進(jìn)行最基本的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，主要為針對(duì)理論課中的概念、原理以及定義進(jìn)行驗(yàn)證類的實(shí)驗(yàn)。通過(guò)簡(jiǎn)單的電路搭配，以掌握基本實(shí)驗(yàn)技能為基礎(chǔ)，加深對(duì)相關(guān)理論與技術(shù)的理解。

b.綜合型實(shí)驗(yàn)

將若干個(gè)知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系在一起，組成一定規(guī)模、具有一定功能的電路，能夠引導(dǎo)學(xué)生對(duì)相關(guān)理論知識(shí)進(jìn)行串聯(lián)學(xué)習(xí)，從而掌握知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)結(jié)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的操作能力。

c.設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)

針對(duì)某一重要知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)行反向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，給出電路的功能，要求學(xué)生進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生掌握元件的選型以及電路設(shè)計(jì)的相應(yīng)知識(shí)，提高學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力。

d.創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)

以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目的，以學(xué)科競(jìng)賽為引導(dǎo)，完全為開放式教學(xué)方式，由學(xué)生自主完成具有創(chuàng)新意義的設(shè)計(jì)課題或項(xiàng)目。著重提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力、分析和解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考自主學(xué)習(xí)的能力。

2.2多樣化教學(xué)指導(dǎo)

為了能增強(qiáng)學(xué)生的自學(xué)能力、培養(yǎng)其獨(dú)立分析及解決問題的能力，且更好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)采用多樣化的教學(xué)指導(dǎo)方式。

a.對(duì)比式教學(xué)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)要考察的知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)行不同的實(shí)現(xiàn)方式電路的講解，通過(guò)對(duì)比不同電路的特點(diǎn)，針對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求進(jìn)行電路的篩選。通過(guò)對(duì)比式的教學(xué)，能使學(xué)生更多的進(jìn)行電路的理論知識(shí)的復(fù)習(xí)和掌握。

b.錯(cuò)誤反推式教學(xué)

由于學(xué)生思考的慣性，通過(guò)正確的電路搭建并不能使學(xué)生深刻掌握知識(shí)點(diǎn)，因此進(jìn)行錯(cuò)誤電路的排查和糾正，能使學(xué)生對(duì)電路的理解更加深刻，從而對(duì)知識(shí)的掌握更加透徹。

c.發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)教學(xué)

通過(guò)讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)電路中的某種特征或者某個(gè)電路的現(xiàn)象，從而引出知識(shí)點(diǎn)的講述，更為直觀的使學(xué)生懂得電路的相關(guān)知識(shí)。

2.3多元化考核形式

考核是教學(xué)環(huán)節(jié)中的重要部分，不僅要注重學(xué)生對(duì)于電路本身的搭建程度、功能實(shí)現(xiàn)以及數(shù)據(jù)測(cè)試，還要注意其實(shí)驗(yàn)報(bào)告中關(guān)于實(shí)驗(yàn)理論的理解，還有對(duì)于實(shí)驗(yàn)的總結(jié)和分析是否到位。比如綜合型的實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新型的實(shí)驗(yàn)不能采用同樣的考核標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該分別設(shè)計(jì)不同的考核方式：綜合型的實(shí)驗(yàn)應(yīng)注重各知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系以及軟件的使用和硬件的搭建;創(chuàng)新型的實(shí)驗(yàn)要重點(diǎn)考核學(xué)生的創(chuàng)新性思維以及電路的合理程度。多元化的考核，能夠促使學(xué)生對(duì)不同類型的實(shí)驗(yàn)分別進(jìn)行重點(diǎn)的學(xué)習(xí)，得到更多知識(shí)的學(xué)習(xí)，加深所學(xué)知識(shí)的印象。

3結(jié)論

本文針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的不足，采取了符合“新工科”創(chuàng)新能力人才的新型教學(xué)模式，以多層次的教學(xué)設(shè)計(jì)、多樣化的教學(xué)指導(dǎo)以及多元化的考核形式，重新定義了電工電子類實(shí)驗(yàn)教學(xué)。滿足了實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于學(xué)生理論知識(shí)傳輸?shù)哪繕?biāo)，并且有效地增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維。

參考文獻(xiàn)：

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基金項(xiàng)目支持：

長(zhǎng)春理工大學(xué)教育科學(xué)規(guī)劃課題XJY1907——基于OBE理念的電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)體系建設(shè)。

2019吉林省高等教育教學(xué)改革課題，吉教高[2019]12號(hào)——“新工科”背景下電子信息類專業(yè)工程實(shí)踐教育體系與實(shí)踐平臺(tái)構(gòu)建。