以創(chuàng)新實踐能力提升為導向的電路綜合實驗教學體系改革

摘要：電路綜合實驗是電路基礎課程的實踐環(huán)節(jié)，在培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力起著重要的作用，有助于學生對理論知識的加深理解和拓展知識面。目前電路綜合實驗存在教學資源單一、實驗內(nèi)容無梯度等問題，無法滿足學生需求。為解決此類問題，利用多元化的教學工具和平臺，通過網(wǎng)絡、信息化的方法，建立“上下分層—虛實結合—綜合拓展—多元評價”的電路綜合實驗教學體系，增加虛擬仿真與實操結合的綜合設計型實驗，采用線上線下互動探討，提升學生內(nèi)在學習動力，增強創(chuàng)新實踐能力。

關鍵詞：創(chuàng)新實踐能力""電路綜合實驗""多元化""綜合設計

中圖分類號：G64"""""""""""文獻標識碼：A

Reform"of"the"Teaching"System"of"Circuit"Comprehensive"Experiment"Oriented"by"the"Improvement"of"Innovative"Practical"Ability

LI"Shuguang

（Northeast"Electric"Power"University，"Jilin"，Jilinnbsp;Province，"132012"China）

Abstract："Circuit"Comprehensive"Experiment"is"the"practical"part"of"the"basic"course"of"circuit，"which"plays"an"important"role"in"cultivating"students'"innovative"practical"ability，"and"helps"students"to"deepen"their"understanding"of"theoretical"knowledge"and"expand"their"knowledge."At"present，"there"are"problems"such"as"single"teaching"resources"and"gradient-free"experimental"content"in"Circuit"Comprehensive"Experiment，"which"cannot"meet"the"needs"of"students."In"order"to"solve"such"problems，"using"diversified"teaching"tools"and"platforms，"a"teaching"system"of"Circuit"Comprehensive"Experiment"of"\"upper-lower"stratification—virtual-real"combination—comprehensive"expansion—multi-evaluation\""is"established"through"network"and"informatization"methods，"the"comprehensive"design-oriented"experiment"combining"virtual"simulation"and"practical"operation"is"increased，"and"the"online"and"offline"interactive"discussion"is"adopted"to"enhance"students'"intrinsic"learning"motivation"and"enhance"innovative"practice"ability.

Key"Words："Innovative"practical"ability；Circuit"comprehensive"experiment；Diversification；Comprehensive"design

大學生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)是本科教學的熱點問題。特別是新工科背景下的本科教學更注重創(chuàng)新思維、實踐能力的培養(yǎng)，通過課程實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生運用理論分析、解決工程問題的能力。實驗教學在培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力起著重要的作用，有助于學生對理論知識的加深理解和拓展知識面，有助于學生工程思維、創(chuàng)新思維的培養(yǎng)和提升[1]。

電路綜合實驗是電路基礎課程的實踐環(huán)節(jié)，是對電路概念、原理、定理的驗證與應用。通過該課程，學生可以認識電路的基本元器件，掌握常用交直流測量儀器的使用方法，熟悉電路定理驗證、電路參數(shù)測量等方面的知識，為以后電氣相關課程學習、課程設計、畢業(yè)設計奠定實踐基礎。東北電力大學電路綜合實驗，面向全校電類專業(yè)單獨開設，共24學時，每年約有近630名學生進行實驗，2016年實驗室進行擴建，引入示波表和電能質(zhì)量分析儀等高端測量設備，實驗室硬件條件有了很大的改善，但實驗內(nèi)容仍延續(xù)傳統(tǒng)的教學模式，并沒有與教學需求進行深層次融合，實驗教學水平與質(zhì)量并沒有有效提升[2]。目前，在電路實驗過程中存在的主要問題有以下幾個方面。

（1）實驗內(nèi)容單一，層次不分明，不能滿足學生需求。在引入新設備后仍采用傳統(tǒng)教學內(nèi)容，實驗項目大多以驗證型實驗為主，設計型實驗項目不足，缺少綜合設計型實驗，無法針對學生接受能力開展實驗項目。

（2）對學生的積極性、主動性調(diào)動還有所欠缺。實驗教學采用講解—演示—實操的傳統(tǒng)教學模式，缺少對學生的實踐創(chuàng)新能力、自主學習能力的培養(yǎng)。

（3）數(shù)字化教學資源、信息化教學手段少。對于實驗臺介紹、實驗儀器使用等資源還沿用傳統(tǒng)的講授方法，學生不能提前預習、回顧相關內(nèi)容。

為此，針對電路綜合實驗教學中存在的問題，以不增加實驗學時前提，以電路思維、工程思維、創(chuàng)新思維培養(yǎng)為切入點，以培養(yǎng)學生基礎實踐能力、工程實踐能力和創(chuàng)新實踐能力為目標[3]，結合現(xiàn)代信息技術對電路綜合實驗教學內(nèi)容和教學方法進行改革，充分考慮工程認證的理念，以學生為中心，以產(chǎn)出為目標，以滿足學生的不同學習需求，提升學生的創(chuàng)新實踐能力，以期為專業(yè)基礎課程實驗教學改革與創(chuàng)新提供一種思路[4-6]。

2電路綜合實驗改革路線

針對電路綜合實驗教學中教學資源單一、實驗內(nèi)容無梯度等問題，利用多元化的教學工具和平臺，通過網(wǎng)絡、信息化的方法，建立起“上下分層—虛實結合—綜合拓展—多元評價”的電路綜合實驗新型教學模式，增加虛擬仿真與實操結合的實驗，采用線上線下互動探討形式，提升學生主動學習的內(nèi)在動力，提升創(chuàng)新實踐能力。深層次挖掘?qū)嶒瀯?chuàng)新潛力，線上線下融合教學，注重學生實踐過程，設立多元評價方法，以創(chuàng)新實踐能力提升為目標，將實驗所涉及知識點分解成模塊式資源，根據(jù)實驗難易程度、理論關聯(lián)程度、實驗綜合程度進行實驗類型分層設計，構建基于多種教學手段融合的電路綜合實驗教學體系[7]。教學改革模式如圖1所示。

電路綜合實驗在教師層面主要工作在于實驗準備、過程指導、總結提升。在實驗準備主要是針對現(xiàn)有實驗資源的整理，增加學習通、雨課堂的實驗資源建設，將實驗安全、實驗理論知識講解、實驗儀器使用等資源發(fā)布到學習通上，供學生學習。增設階段性測驗重點考查學生對于儀器使用及安全注意事項的理解。在過程指導階段，課堂教學中引入雨課堂，考查學生對預習內(nèi)容的理解和對理論知識的掌握程度；重點考核學生參與實驗的過程，以及對于出現(xiàn)問題的理解和處理能力。在總結提升階段，依據(jù)學生參與實驗過程中存在的所提出的問題，對實驗項目進行優(yōu)化設計，增補電路綜合實驗知識庫。

在學生層面，學生在傳統(tǒng)的實驗預習、實驗過程、實驗結果這3個環(huán)節(jié)不變的基礎上，開放設計綜合設計型實驗項目；增添實際生活問題，讓學生用理論知識解釋。在預習上主要是以學習通學習為主，包含實驗室安全事項，儀器使用、實驗設計理論知識等預習內(nèi)容，增加部分實驗內(nèi)容實驗仿真，完成預習報告內(nèi)容。在實驗過程中以虛實結合、創(chuàng)新驅(qū)動、主動實踐的主線，采用線上線下相結合的方法，融合雨課堂和學習通的優(yōu)勢，構建全過程的實驗學習路線，以問題引領，構建以電路思維、創(chuàng)新思維分析問題的方法。

3""電路綜合實驗項目改革

（1）分層設計。優(yōu)化現(xiàn)有的驗證性實驗項目，將實驗項目細化為演示型實驗、驗證型實驗、設計型實驗、綜合型實驗，設計遞進式實驗教學任務，整合實驗資源，設計綜合性實驗項目，滿足不同學生創(chuàng)新需求。在實驗項目中增加演示型實驗，主要是針對電路基本元器件的認知和測量儀器的使用方法。（2）因材施教。原有驗證型實驗的基礎上開發(fā)設計型實驗，以等效電源定理的驗證為例，學生可根據(jù)自己的學習情況，可選擇以實驗室電路進行實驗，或自行設計電路驗證等效電源定理。（3）學科融合。將高等數(shù)學、數(shù)字電子技術、單片機技術融合，開設綜合設計型實驗，以直流電流源、直流恒壓源、低通濾波器、RLC參數(shù)測量、單相電能質(zhì)量測量為設計對象，通過理論分析、仿真驗證、實物設計等方式呈現(xiàn)實驗結果。改革后的實驗項目如圖2所示。

在交流實驗部分，引入交流多參數(shù)測量設計，包含無功功率、有功能量、視在能量、無功能量等，加深對交流基本參數(shù)的理解。對于交流實驗部分，在保證原有實驗項目基礎上，引入交流設計型實驗，鼓勵學生引入新的測量方法。針對電氣類專業(yè)學生，鼓勵學生用簡單實驗（RLC動態(tài)過程、交流參數(shù)測定、功率因數(shù)提高、三相電路參數(shù)測量等）來簡化模擬實際復雜工程問題，以此開拓學生的思維和專業(yè)知識。

在動態(tài)電路實驗部分，增設直流法測量RLC參數(shù)實驗，在傳統(tǒng)的參數(shù)已知，觀察動態(tài)過程的基礎上，采用逆向思維[8]，通過觀察分析實驗現(xiàn)象，以理論推導計算“黑箱”的元件參數(shù)。所設計理論知識為RLC動態(tài)過程、二端口網(wǎng)絡，拉普拉斯變換等，學生可根據(jù)對不同內(nèi)容的理解，選取合適的方法進行設計。

4""電路綜合實驗評價方法

注重學生的個性化、差異化，不再單純地以實驗報告作為評價標準，融合線上線下的評價特點，增加實驗過程的成績比重，形成有梯度的評價體系。成績組成如圖3所示，平時成績由學習通成績和雨課堂成績組成，其中學習通成績包含對預習情況、階段測驗的成績。實驗過程成績主要由實際操作和實驗報告組成。設計型實驗評價主要包含設計型實驗完成情況，綜合設計型實驗的結果展示；重點考查學生對所遇問題的理解與解決方法，以及展示所運用的技術手段。

5"結語

針對電路綜合實驗教學中存在的實驗內(nèi)容形式單一、缺少對學生的實踐創(chuàng)新能力、自主學習能力的培養(yǎng)、數(shù)字化教學資源、信息化教學手段少等問題，提出以培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力為導向，結合現(xiàn)代信息技術的電路綜合實驗教學體系改革，建立“上下分層—虛實結合—綜合拓展—多元評價”的電路綜合實驗新型教學模式，增加虛擬仿真與實操結合的實驗，采用線上線下互動探討，制定注重過程、梯度考核、多元評測的電路綜合實驗評價體系。通過教學體系改革，落實以學生為中心，以產(chǎn)出為目標的工程理念，逐步提升大學生在實踐過程中的參與度與獲得感。

參考文獻

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[8] 印月，周群.基于故障電路的“逆向”思維實驗教學模式[J].實驗科學與技術，2020，18（3）：95-99.