新工科背景下的電類實驗改革探析

甘永瑩，李燕龍，李曉冬

(電子電路國家級實驗教學示范中心(桂林電子科技大學教學實踐部)， 廣西 桂林 541004)

0 引言

隨著新一輪科技改革浪潮的到來，我國教育部正積極推進新工科建設，為我國經濟轉型，產業結構升級培養高素質的新型工程技術人才。對高校而言，新工科建設既要發展針對新興產業的工科專業，更要對傳統工科專業進行升級改造。祝成林等[1]在新工科建設背景下我國工程人才培養研究一文中指出，依據人才培養的目標定位，我國工程人才應具備的能力和素質主要有實踐能力、綜合素質和創新思維。其中實驗課程的改革顯得尤為關鍵，在此背景下，重新評估教學內容、豐富教學方法和考核手段等是工科類實驗課改革的主要途徑[2]。

1 電類實驗課程改革的現狀

在我國電子、電氣類的傳統工科專業中，電路分析基礎實驗和模擬電子電路實驗等電類實驗課程是理論聯系實際的重要橋梁。以桂林電子科技大學為例，為提高學生的學習積極性和對實驗的重視程度，電路分析基礎實驗和模擬電子電路實驗均設為獨立課程，一人一套儀器，重點培養學生的動手能力。但在實際教學中，仍然存在較多的問題：首先，驗證性實驗居多，學生容易投機取巧，在撰寫實驗報告時，缺乏對數據的分析和討論。其次，教學方法陳舊，技巧不夠豐富。目前，桂林電子科技大學該類實驗課的上課方式多以堂上PPT講解為主，學生只能被動接受知識，機械地搭建電路和測量數據，缺乏自主學習和思維創新。最后，考核方式單一，不能體現學生的真實水平，平時不能消化實驗的學生，光靠記憶也能通過考核，而真正在實踐上有能力的學生卻被試卷所束縛，影響了積極性。為提高學生的綜合素質和創新能力，培養新工科人才，電類實驗課程的改革應緊跟步伐，加快實現。

2 電類實驗課程改革的探索

實驗分類，循序漸進。由于電路分析基礎和模擬電子技術是電子信息和自動化等專業學生進入專業學習的入口，理解和消化課程知識對后續的學習至關重要，實驗課將會成為他們加深知識理解的重要途徑。多數高校在大一下學期開設該課程，而對于大一的學生來說，接受新學科需要一定的過渡期，因此將實驗進行分類，實驗的內容和難度隨著學習的深入而增加，不但能使學生循序漸進的吸收理論知識，更能培養學生自主學習和獨立思考的能力[3]。

在整個實驗課程的學習過程中，按實驗難度由淺入深分為演示型、驗證型、設計型和綜合型。演示型實驗是最直接的實驗形式，也是學生在學習初期最容易接受的教學方式，常用于儀器的介紹或者軟件操作等實驗，教師可以利用學習平臺，將錄制好的操作視頻，邊講解邊操作，給學生帶來更直觀的感受，并且可將視頻上傳至學生公共學習平臺，例如微信公眾號等供學生課后自由學習。

對于初次接觸實驗的學生來說，驗證型實驗是入門的關鍵，尤其是在學生掌握了儀器儀表的使用之后，利用驗證型實驗不但加強了儀器儀表的操作，更是鞏固了理論基礎，為后續實驗鋪好奠基石。經典的定律和定理通常以驗證型實驗為主，例如基爾霍夫定律，教師應充分利用仿真軟件講解實驗原理，加深學生對定律的理解。仿真軟件既可以節約實驗成本和空間，提高教學效率，還可以培養學生設計電路的思維，能有效地開展電路原理設計的教學。驗證型實驗要求學生進行理論和實驗對比，對數據進行誤差分析，完成總結報告。

而過多的驗證型實驗容易給學生帶來枯燥感，無突破無創新，在經典理論作為基石的前提下，教師提出從經典實驗中衍生出來的設計型實驗，旨在培養學生舉一反三，思維擴散的能力。該類型的實驗要求學生獨立完成，從經典實驗出發，查找資料，重新設計參數，仿真測試，最后實驗測試，分析結果是否達到設計要求。

在新工科背景下，適當地開設綜合型實驗，可增強學生動手實踐的熱情，培養學生良好的工程實踐能力以及探究和創新的精神。綜合型實驗要求在教師圍繞著一個核心知識點，進階式引導學生在課前進行調研，將所學的理論知識融會貫通，自主設計一個完整的系統，再將該系統實現，最后完成報告。該類型的實驗較驗證型和設計型實驗而言稍復雜，因此可允許學生以團隊形式完成，至多3人為一組。該類型的實驗旨在對學生采取個性化培育，培養學生團隊協作的精神，按照個人的能力和特長在團隊中發揮各自的作用。教師還可以升級實驗難度，鼓勵對電子設計感興趣或實踐能力較強的學生參與，把學習的主動權交給學生。

線上線下結合，多平臺助教。傳統的教學模式多以課堂PPT授課為主，而對于實驗課而言，該授課方式略顯單薄，學生對知識的接受度和消化度不高。教師應充分利用現有的教學資源，針對不同類型的實驗，開展多平臺相結合的教學方式。隨著教學需求的增加，輔助教學的工具越來越多，例如藍墨云班課，該平臺可發布課前預習，課堂練習以及課后測試。由于學生容易忽略提前預習的重要性，導致不能按時完成實驗，有了助教平臺可以督促學生自覺學習，提高教學效率和質量[4]。教師的操作演示視頻也可在平臺上供學生課后學習，有利于學生更靈活的安排預習和復習，加強對相關實驗的掌握。教師還應建立起與學生線上溝通的渠道，例如QQ群，釘釘群等交流平臺，及時解決學生在實驗過程中出現的疑問。

多角度考核，綜合考評。目前桂林電子科技大學的電類實驗成績由平時成績和考核成績按一定比例組成，考評結構較單一，不能體現學生的創新能力和綜合水平。在前文中介紹了實驗分類，根據不同類型的實驗，考評機制也應做相應的調整。演示型和驗證型實驗較為簡單，實驗目的多以理解和掌握理論知識為主，因此應重點考查學生在課堂上的操作以及實驗報告的撰寫。在上到此類型的實驗時，教師可在課堂上設計相關的問答題和操作題，利用云班課等平臺發布和統計成績，作為學生的考評依據之一[5]。而設計型和綜合型實驗要求學生具備自主學習和綜合實踐能力，單一的考查學生的課堂表現是不夠的，以試卷考核的方式也是不適用的，因此設計型和綜合型實驗的考評機制應該從多角度出發，多方面考核。以綜合實驗為例，考核內容包括：課前調研、自主創新、實物驗收和實驗報告。課前調研主要體現在實驗原理的調研學習以及方案選擇等方面；自主創新指學生在實驗過程中的自主學習的能力，在系統功能構思和電路設計上的創新性；實物驗收采用PPT演示答辯的形式驗收，在PPT中需體現出學生的仿真結果、測試過程，以及數據分析等；最后要求學生撰寫一份完整規范的實驗報告。這一系列的考核體現了多角度、全方面的考評機制，在這過程也逐步培養起學生的綜合實踐能力和創新思維。

3 結語

電路分析基礎實驗和模擬電子技術實驗是電類專業學生進行專業基本技能訓練的重要環節。本文就桂林電子科技大學電類實驗課現存的問題進行了分析，并在實驗教學模式、實驗教學方法和考核制度上提出了改革的建議。這些建議促進了學生理論聯系實際，提高了學生主動學習的興趣，培養了學生實踐創新的能力，在實際教學中，取得了良好的效果。而在新工科建設不斷推進的背景下，電類實驗的教育改革任重而道遠，在今后的教學工作中還會不斷地優化實驗教學的模式。