基于《電工與電子技術》實驗課程的分析研究

摘 要：實驗教學是大學授課的一項重要內容，也是培養學生掌握實踐應用能力的核心環節，在電子技術行業快速發展和對人才提出新需求的時代背景下，對目前《電工與電子技術》實驗環節授課進行分析和討論，總結出其所存在的問題，并針對相應問題進行探索，提出一系列解決方案使得培養方式貼合時代的發展。

關鍵詞：實驗教學 電工與電子技術 行業發展新需求

隨著電子科技的迅速發展，如今，電子行業已經發生了日新月異的變化。其中《電工與電子技術》這門專業基礎課程，仍在多門工科專業中占著舉足輕重的地位。因為，《電工與電子技術》的學習不僅能夠幫助學生，為后續專業課學習打下良好的電子信息科學基礎，同時也由于，《電工與電子技術》雖然僅是一門專業基礎課程，但是該課程如今已經被廣泛地應用到各個領域中，例如電力生產、機械制造、材料焊接，以及醫療等行業，幫助人們節約了生產成本，縮短了醫生診斷時間，以及提高醫療診斷的精確度，改善了人民的生活質量。所以，學生熟練掌握《電工與電子技術》理論知識，無論是對于后續專業課的鋪墊，還是今后學生的就業和個人發展都是有著非常重要的意義。

理論學習與實驗驗證是相輔相成的關系，在掌握理論知識的基礎之上，通過實驗的手段驗證課堂上所學的理論知識，以此達到幫助學生強化吸收理論知識的目的。因此在《電工與電子技術》的課程教學中，融入實驗教學是十分有必要的。此外，《電工與電子技術》中的邏輯門電路是將邏輯運算運用到數字電路中的核心內容，是數字電路的基礎，在《電工與電子技術》這門課中也有著重要地位。因此，通常設置邏輯門電路實驗教學環節，來幫助學生熟練掌握邏輯門電路的相關知識。為此本篇論文以邏輯門電路為例，對現有的實驗教學方法所存在的問題進行分析討論，并針對這些問題，設計出一套貼合現代電力行業人才技能需求的實驗教學培養方案。

在傳統的實驗教學方法中，雖然經過多年的教學驗證，其能夠在一定的程度上取得相應的教學效果，幫助學生強化吸收理論知識。但是由于科技的迅猛發展，不僅僅是電子行業，各行各業對人才的要求都在提出更高標準。新時代下需要的是更加復合型的人才，不再僅是需要人才具備扎實的理論知識和熟練的動手能力，也要求其在此基礎上具備一定創新能力，獨立思考、分析和解決問題的能力，以及團隊協作能力等。因此即便傳統實驗教學方法能夠取得一定程度的教學效果，但是無法與現代電力行業需求相貼合，所以從電力行業對人才技能的需求點出發，實時調整實驗教學的授課方法，是保證學生就業競爭力亟待解決的問題。

1 目前實驗教學所存在的問題

第一，目前在邏輯門電路實驗傳統教學方法中，多數情況下是在集成實驗教學操作臺上進行完成。雖然學生在教學過程中，能夠接觸到多種門電路集成芯片等設備器材實物，掌握萬用表等設備的使用方法，但是目前教學實際情況是，設備數量問題，無法做到學生與設備一對一的實驗。造成即便是在分組以后，仍然呈現出多位學生共同使用單臺設備的現象。一方面，這無法滿足每一位學生都參與到實驗各環節的教學需求，另一方面，無法充分激發出每位學生的主觀能動性，特別是在分組以后，部分學生產生懈怠心理，不積極主動地參與到實驗核心環節中，只是坐等小組其他同學的實驗結果。導致實驗教學效果參差不齊，在實驗結束后，部分學生的理論知識與實踐動手能力并沒有得到預期的訓練和提升。

第二，在傳統實驗教學方法中側重于教師單方面輸出——演示實驗過程，缺少對學生掌握理論知識情況，以及操作萬用表和示波器等設備實踐能力的摸排和分析。實驗教師缺少對學生能力情況的掌握，如果實驗授課內容過于基礎，是大多數學生們早已掌握的知識技能，或者是授課內容過于拔高，而大多數同學連最基本的集成門芯片簡單使用方法還沒有熟練掌握，這就造成教師授課內容與學生需求不匹配，無法如期完成實驗教學目標。

第三，在實驗過程中，學生過多依賴于他人，傳統教學方法無法激發學生的主觀能動性。在傳統實驗教學中，即便是對學生進行分組實驗，但是每個組的實驗任務都是相同的，由于其缺少差異化的實驗任務，使得大多數學生過于依賴他人實驗成果，在實驗過程中缺少自己的思考，在出現問題之后，會直接尋求他人幫助，或者照搬實驗過程。現如今由于科技的迅猛發展，對人才培養的要求不再僅僅是掌握基礎理論知識和掌握相關設備的使用方法，而是需要具備獨立思考，分析、解決問題的能力，以及在此基礎上具備一定創新能力。與理論授課相比，實驗教學能更好地培養學生上述綜合素養能力，但是較為傳統的實驗教學方法，已經無法滿足當下時代對人才培養的需求。

第四，在傳統實驗教學方法中，由于教學環節缺少與理論課程教師溝通反饋，授課形式沒有形成良好閉環。具體是指，在實驗結束后，實驗教師缺少對學生實驗訓練后的學情復盤，沒有及時與理論教師溝通反饋學生的實驗教學效果，學生需要再提高的部分無法在理論課上引起教師注意，教學形式沒有形成利于學生能力成長的有效閉環。

第五，課程思政的重要性在實驗課程環節沒有得到教師的足夠認識。實驗課程是讓學生各方面素質在實踐過程中得到全方位鍛煉提高，培養學生成為高素質的工程技術人才的有效途徑。在實踐過程中感染學生，用實踐的真理力量感召學生，與理論課堂相比，實驗環節是樹立學生正確意識形態得天獨厚的平臺。但在傳統實驗教學方法中，由于授課方式和內容的單一，實驗教師沒有認識到課程思政在實驗教學環節的重要性，浪費掉了實踐育人的有效途徑。

第六，實驗教學過程中教師過于成為主體，沒有充分使用多媒體教學方法，授課環節缺少學生的參與度。實驗教師在多年的傳統實驗教學模式影響下，授課方式被固化，傳統實驗教學模式只是單方面地向學生演示實驗過程，學生通過模仿得到實驗結果。雖然能夠在一定的程度上訓練學生的動手能力，但是這種機械性地模仿的授課方法無法有效培養學生獨立思考，分析解決問題的能力，以及建立學生的創新思維。

2 實驗教學的改革措施

本文通過對傳統實驗教學方法進行分析研究，并結合相關電力行業對人才技能的需求，以此為出發點，針對目前實驗教學所存在的問題，提出如下實驗教學改革措施。

2.1 以學生為主，教師為輔的授課形式

將實驗任務進行分解，并下發到個人，并要求學生以匯報的形式在課堂上展示學習成果，以此方式激發出每位學生在實驗過程中的主觀能動性。具體是指，首先將實驗任務細化分割成多個實驗任務，課前一周將學生進行分組，同時把學習資料連同學習任務一同下發至個人，在這里，組與組之間任務是不同的，組中每一位成員的任務也是不一樣的，但是這些任務之間都存在著理論聯系。這樣差異性的任務分割，能夠避免學生產生依賴他人的心理，有效激發學生的主觀能動性，提高實驗授課效率；同時，又因為每個任務之間存在著理論聯系，這也能夠引導同學進行主動交流，培養學生與他人合作進步的能力，實現學生在學習中合作，在合作中進步的教學效果。在此過程中以學生的切身經歷為切入點，讓學生意識到團隊合作、與他人溝通交流的重要性。

2.2 分析學情，精準實驗教學

實驗開始前一周，以問卷形式對學生進行學情調研，主要包含學生對實驗內容的理論知識，以及對實驗設備基本使用方法的掌握情況、是否有相應學科競賽經歷、期望通過本次實驗掌握哪些技能知識等內容。并對調研內容進行數據占比情況分析，以真實數據情況反映出學生學情狀態。通過問卷調研的形式，不僅可以使得老師實時掌握學生能力水平，也可以讓老師了解到學生更對哪部分內容有好奇心。實驗教學內容立足于學生的實際情況，從而進一步幫助教師精準制定授課實驗內容，在一定程度上也保證了學生的求知欲。這樣的環節設計能夠讓老師清楚掌握學生的情況，實現精準教學，精準地提高實驗授課效果。

2.3 堅持以學生為主導，建立多元化的評價體系

有kcmAOOCwJVVOXdyY1+AJyg==別于傳統實驗教學評價打分機制，本文提出一種多層次多元化的實驗教學評價體系，主要是以“小組匯報+任務演示+學生互評”的模式進行。具體是指，首先，由各組向全班進行匯報任務內容，并向全班教授、演示本組所承擔的實驗任務，之后進行答疑環節。全班同學會根據小組匯報情況、實驗任務完成度以及小組答疑情況（即同學領會程度）等幾個方面進行組與組之間的相互評價。在這個過程中，各個組以及落實到每個人的任務都是不一樣的，所以每位同學都需要進行匯報，因此，區別與傳統實驗教學中教師對學生的單方面打分評價，建立學生之間互評+教師多方位考察評分的多元化評價體系，提高學生在實驗課中的參與度，在進一步引導學生主動學習的基礎上，也培養學生合作競爭意識。同時通過答疑環節，也能夠引導學生之間進行多交流多討論，以此鍛煉培養學生勇于說出自己的疑問，敢于表達的勇氣，以及邏輯性表達能力的培養。

2.4 增強課程思政意識，將思政內容自然融入實驗環節

實驗課程教學旨在讓學生在實踐過程中驗證理論知識點，并開拓培養學生的創新思維模式。因此，與理論課程相比，實驗課程中學生參與度較高，從學生的實驗經歷和切身體會出發，實驗課程的教學是進行課程思政的良好契機，在實踐過程中引導學生樹立正確核心價值觀。就《電工與電子技術》這門課中的《邏輯門電路》實驗課程而言，可以引入科學精神，以及團隊精神等。例如通過《邏輯門電路》中具備邏輯函數的特點，引導學生在學習生活中要有意識地主動思考，解決問題時先多角度觀察分析問題，找到核心點再去著手解決，會起到事半功倍的作用；其中，在“與或非門電路”實驗任務環節中，通過對電路的邏輯判斷順序，讓學生體會到解決問題要有章法，從而引發學生思考‘人生規劃’的重要性；在小組匯報完之后，以同學們親身經歷為切入點，引導學生對實驗過程進行深層次的思考與總結，提醒學生今后無論哪一門學科，抑或是在工作中都要有意識地多總結多思考，體會在歸納總結中進步的重要性。

2.5 增強與理論教師溝通，構建閉環實驗教學模式

在傳統實驗教學方法中，缺少與理論教師及時溝通。如果在實驗結束后實驗教師能將學生實驗與理論教師進行試驗教學情況的有效反饋，這將幫助理論老師更好掌握學生學情，進一步合理化調整安排更適合學生的教學計劃，提高理論教學效果，同樣的，如果在實驗課開始前，實驗教師與理論教師能夠及時溝通學生的現階段學習情況，那么實驗教學的開展也將更加有針對性，減少盲目性。因此在實驗教學開始前和結束后，將實驗教學情況進行分析和總結，與理論教師進行溝通，構建實驗教學閉環模式，是十分有必要的。

2.6 構建虛實結合教學模式

目前《電工與電子技術》實驗都是在集成實驗操作臺上進行，雖然能夠達到一定程度的實驗教學效果，但是由于實驗臺數與學生人數無法一對一匹配，造成部分學生產生懈怠心理，學習積極性不高，過于依賴于同組的其他隊員，學生的教學效果參差不齊。在這里設計采用虛實結合的教學方法。具體是指，學生先在實驗仿真平臺Multisim上進行搭建模擬實驗結果，由于是在虛擬仿真平臺進行模擬實驗，所以能夠有效避免實驗臺數不夠產生的教學問題，并且多樣化的教學模式，能夠進一步地激發出學生興趣與專注度，也能進一步提高實驗教學效果；接著學生在實驗操作臺上進行實物實驗驗證，以虛實結合的手段，讓學生完成《邏輯門電路》實驗內容。此外，教師會設計出開放性的實驗任務，讓大家不局限于一種實驗設計思路，同時也讓實驗過程、設計方法不唯一，引導學生進行頭腦風暴，培養學生發散性思維和創新意識。開放性的實驗任務也能夠使學生減少依賴他人的可能性。

3 實驗教學整體流程

經過上述的討論與分析，本文所提出的實驗教學整體流程如下。在開始實驗教學的前一周，通過調查問卷的形式對學生學情進行合理分析，根據學情分析結果將實驗任務進行細化分解，接著下發實驗任務和學習資料到小組和個人。在課堂上，以學生匯報演示教授的形式為主，教師總結歸納為輔的模式進行。每一小組先介紹自身的實驗任務，并匯報學習成果，向其余組演示和教授實驗過程，并進行實驗答疑。同時，每一小組結束上述過程后，教師會對相應的小組任務進行總結和點評，并結合試驗過程切入思政，引導學生樹立正確的意識形態。此外，全班學生會在學習通上根據匯報、演示、答疑情況進行評分，評分結果納入實驗考核分數中。最后，在實驗結束后，對實驗教學情況進行分析和總結，并將實驗教學情況與理論教師進行溝通反饋，形成教學閉環模式。

本文所設計提出的實驗教學方法，能夠有效地規避掉傳統實驗教學方法中所存在的弊端。首先，能夠使得學生在學習態度上提高認識；其次，改善實驗授課環節的設計，加強學生在課程中的參與度，激發出學生的好奇心與求知欲，同時實驗授課的環節設計也注重培養學生的團隊協作能力，讓學生明白與他人合作在行業發展的重要性，也有意識地將思政內容自然融入實驗環節，以學生實驗過程的切身經歷為切入點，引導學生樹立正確的意識形態，培養學生擁有不畏困難，水滴石穿的精神品質；與此同時，為了能夠進一步的培養和增強學生的創新思維意識，在授課環節也融入多樣化的授課形式，不再拘泥于傳統單一實驗操作臺的授課方式，通過虛實結合的授課方法，以及設計開放性的實驗設計任務，有意識地引導學生發散思維，自發查閱資料，在虛擬仿真平臺上完成開放性的實驗設計任務。在課堂的最后，設計了小組討論分享的環節，以此來培養學生與他人共同探討的能力。學生針對開放性的實驗設計任務，展示自己的作業成果，分享在本次實驗過程中的一些體會和收獲。接著，教師會將本次實驗的效果評價進行綜合研判，并把分析結果反饋至理論課老師，達到理論教學與實驗教學相輔相成的教學效果，為學生最終掌握《電工與電子技術》這門理論課做出良好鋪墊。

4 結語

本文在目前電力行業發展對人才新需求的時代背景下，對現存的實驗教學方法進行了研究與分析，先論述了實驗教學在大學授課環節的重要性，并總結其存在的問題，同時提出相應的可行改革方案。例如，將行業需求與培養方式相結合、設計出強調以學生為主導的授課模式、建立虛實結合的教學手法、在實驗授課環節中融入課程思政元素等等諸多可行策略，為電力領域實驗教學的改進和提高提供了新的思路。

基金項目：河南工學院教育教學改革研究與實踐項目（DQXY—2024005）。

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