新工科背景下電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程改革與探索

摘要：在新工科背景下，電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革采用“"線上+線下”"混合與“"基礎(chǔ)知識(shí)+課外拓展”混合的教學(xué)模式完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施，包含了課前準(zhǔn)備、課前引入、課中引導(dǎo)、課后總結(jié)、課外拓展5個(gè)步驟，通過(guò)引入工程應(yīng)用背景，有效地結(jié)合了理論教學(xué)和實(shí)操環(huán)節(jié)。教學(xué)實(shí)踐表明，教學(xué)改革有助于培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新實(shí)踐能力。對(duì)打造以學(xué)生為中心的培養(yǎng)體系、建設(shè)適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的復(fù)合工程人才具有重要意義。

關(guān)鍵詞：電工電子技術(shù)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；新工科；教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：TB"文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2025.01.090

0"引言

新工科著力于培養(yǎng)具有扎實(shí)理論知識(shí)和專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力的復(fù)合型高素質(zhì)人才。隨著教育部積極推動(dòng)建設(shè)新工科重點(diǎn)工程、研究制定了相關(guān)政策和指引方向，促進(jìn)了新一代能源裝備和信息技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域的快速發(fā)展。高校作為培養(yǎng)國(guó)家復(fù)合型高素質(zhì)人才的搖籃，堅(jiān)持創(chuàng)新機(jī)制、緊抓發(fā)展機(jī)遇、探索新工科背景下的教育模式，培養(yǎng)全方位發(fā)展的復(fù)合型人才。

作為實(shí)踐教育體系中重要的組成部分，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在工科人才培養(yǎng)過(guò)程中扮演了舉足輕重的角色，其教學(xué)實(shí)施和效果直接關(guān)系到人才培養(yǎng)質(zhì)量。電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程作為能源類(lèi)、機(jī)電類(lèi)、材料以及機(jī)械類(lèi)等工科專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)實(shí)踐課程。通過(guò)開(kāi)設(shè)電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程，能夠加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，結(jié)合實(shí)際工程案例提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)工程素養(yǎng)和創(chuàng)新實(shí)踐能力，為豐富專(zhuān)業(yè)課的內(nèi)容奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，基于新工科背景，探索電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的改革，對(duì)打造以學(xué)生為中心的培養(yǎng)體系，建設(shè)適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的復(fù)合工程人才具有重要意義。

1"教學(xué)改革背景

傳統(tǒng)的電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程主要是對(duì)電工電子技術(shù)課程中涉及的理論和方法進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。電工電子技術(shù)作為工科的核心基礎(chǔ)課，主要包含了電路基礎(chǔ)、常用電機(jī)設(shè)備、電氣控制以及模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)，涵蓋知識(shí)面廣，內(nèi)容較為復(fù)雜。

電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)課堂中，老師需要在有限的課時(shí)內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)所需知識(shí)要點(diǎn)的講授，學(xué)生按照要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)多以驗(yàn)證性為主，在講授過(guò)程中未能將思政教育有機(jī)融入課程教學(xué)中。在實(shí)驗(yàn)實(shí)施過(guò)程中缺少探究性和自主設(shè)計(jì)過(guò)程，很少可以和實(shí)際工程應(yīng)用緊密聯(lián)系在一起。學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程中只是被動(dòng)地聽(tīng)老師講解知識(shí)，按部就班地做驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中常會(huì)遇到理論值和實(shí)際測(cè)量值不符的現(xiàn)象，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解不透徹，不能將理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作有機(jī)結(jié)合在一起，無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，實(shí)驗(yàn)效果較為不理想。而學(xué)生經(jīng)過(guò)理論課的學(xué)習(xí)，基本具備了正確使用儀表以及仿真模擬和搭建實(shí)驗(yàn)電路的能力，并且學(xué)生思維活躍，不滿足于按部就班、機(jī)械式的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證內(nèi)容，渴望所學(xué)知識(shí)的更多工程實(shí)際應(yīng)用。因此，師生之間的信息不對(duì)稱(chēng)，學(xué)生無(wú)法及時(shí)地向老師反饋信息，老師缺少引導(dǎo)，不能給予學(xué)生更多的實(shí)驗(yàn)自主權(quán)。"因此，為了培養(yǎng)順應(yīng)新時(shí)代發(fā)展的復(fù)合型人才，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握、緊密聯(lián)系理論知識(shí)和工程實(shí)際應(yīng)用、提高學(xué)生的政治素養(yǎng)和專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力，對(duì)電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教育進(jìn)行改革成為必然之舉。

2"新工科背景下電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程包含電工實(shí)驗(yàn)和電子實(shí)驗(yàn)兩部分內(nèi)容，多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為主，本文以“555定時(shí)器”為例進(jìn)行闡述。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中需要學(xué)生驗(yàn)證555定時(shí)器的引腳作用和定時(shí)器的功能測(cè)試，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)要求完成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器的接線，并觀察輸出波形。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中缺少工程應(yīng)用背景的介紹，以及對(duì)學(xué)生人文素養(yǎng)的培養(yǎng)。學(xué)生在做完實(shí)驗(yàn)后不能更好的發(fā)掘所學(xué)知識(shí)的工程應(yīng)用，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中缺少積極性。本次教學(xué)改革以實(shí)驗(yàn)“555定時(shí)器”為例，在教學(xué)改革中進(jìn)行以下探索。

2.1"實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與設(shè)計(jì)思路

本實(shí)驗(yàn)基于555定時(shí)器和給定電路元件，引入課程思政、增加了實(shí)驗(yàn)的工程應(yīng)用背景。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中，要求學(xué)生基于555定時(shí)器和給定電路元件，設(shè)計(jì)一個(gè)包含單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器的輸液自動(dòng)預(yù)警電路，并通過(guò)改變電路元件參數(shù)，實(shí)現(xiàn)預(yù)警燈亮的不同時(shí)長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)出完整電路圖，并用Multisim仿真平臺(tái)上仿真出結(jié)果后，在試驗(yàn)臺(tái)上搭建電路實(shí)現(xiàn)并演示效果，老師根據(jù)學(xué)生實(shí)物演示效果以及問(wèn)答情況，現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分。

本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革增加了課程思政的引入、實(shí)際工程應(yīng)用的介紹以及學(xué)生自主設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)。學(xué)生經(jīng)歷了前期知識(shí)預(yù)習(xí)、電路設(shè)計(jì)與仿真、實(shí)物電路搭建、報(bào)告總結(jié)以及課外拓展等實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，全程參與電路設(shè)計(jì)的過(guò)程。以理論知識(shí)聯(lián)系工程實(shí)際應(yīng)用，有助于學(xué)生進(jìn)一步掌握所學(xué)理論知識(shí)、開(kāi)闊視野，發(fā)現(xiàn)所學(xué)理論知識(shí)能夠應(yīng)用于更多實(shí)際工程應(yīng)用中，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐與技術(shù)創(chuàng)新能力。

（1）通過(guò)生活中常見(jiàn)的輸液器設(shè)計(jì)液面預(yù)警裝置，引入課程思政教育，激發(fā)學(xué)生科學(xué)探索精神，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生在學(xué)習(xí)555定時(shí)器理論知識(shí)時(shí)，對(duì)其工程應(yīng)用沒(méi)有清晰的認(rèn)識(shí)。只是了解555定時(shí)器的功能。但通過(guò)555定時(shí)器在輸液器液面預(yù)警裝置的應(yīng)用，可以將理論和工程應(yīng)用緊密結(jié)合，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工程應(yīng)用的探索精神。

（2）在做實(shí)驗(yàn)前通過(guò)雨課堂線上發(fā)布預(yù)習(xí)資料，學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí)后，在Multisim仿真軟件上搭建基于555定時(shí)器的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器電路。通過(guò)課前有效的線上自學(xué)以及已有的知識(shí)儲(chǔ)備，為在實(shí)驗(yàn)室搭建電路奠定基礎(chǔ)。學(xué)生可以自由選擇時(shí)間和地點(diǎn)來(lái)完成軟件仿真，擺脫了以往學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)間集中、地點(diǎn)固定的模式，可以自主安排時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)要求，增加了實(shí)驗(yàn)的靈活性和自主性。通過(guò)電路仿真加深對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解和掌握，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。

（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，始終貫穿“以學(xué)生為主體、以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向”的思想。在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)老師講解實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的注意事項(xiàng)以及重點(diǎn)難點(diǎn)，通過(guò)提問(wèn)的方式層層遞進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)和搭建輸液預(yù)警電路。學(xué)生通過(guò)課前預(yù)習(xí)的知識(shí)以及在Multisim仿真軟件的仿真，分模塊搭建實(shí)物電路。在調(diào)試成功每一部分的功能的基礎(chǔ)上，最后整合在一起進(jìn)行測(cè)試和調(diào)試效果。老師在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)置對(duì)應(yīng)的相關(guān)問(wèn)題，通過(guò)提問(wèn)的方式鼓勵(lì)學(xué)生積極思考實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題。在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收環(huán)節(jié)中，通過(guò)提問(wèn)和讓同學(xué)演示實(shí)物效果來(lái)驗(yàn)收打分。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，需要每一位同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)的觀察、分析、調(diào)試，如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果，完善實(shí)驗(yàn)原理圖和整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)培養(yǎng)學(xué)生的總結(jié)和分析能力。

（5）在課外拓展環(huán)節(jié)，希望學(xué)生通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)能夠舉一反三，探索555定時(shí)器在實(shí)際工程中更多的應(yīng)用，并通過(guò)軟件設(shè)計(jì)電路并仿真實(shí)現(xiàn)功能。學(xué)生通過(guò)線上展示自己作品，來(lái)獲得額外加分的機(jī)會(huì)。通過(guò)課外拓展環(huán)節(jié)可以培養(yǎng)學(xué)生的積極探索精神。

2.2"實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施

實(shí)驗(yàn)過(guò)程采用“"線上預(yù)習(xí)仿真+線下實(shí)物操作”"混合與“"基礎(chǔ)理論知識(shí)+課外拓展”混合的教學(xué)模式完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施。具體包括了課前準(zhǔn)備、課前引入、課中引導(dǎo)、課后總結(jié)、課外拓展五個(gè)步驟，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和工程素養(yǎng)。

（1）課前準(zhǔn)備階段，通過(guò)雨課堂給學(xué)生提供了豐富的線上學(xué)習(xí)資源，供學(xué)生課前自主預(yù)習(xí)。同時(shí)發(fā)布課前測(cè)試，供學(xué)生自主檢測(cè)預(yù)習(xí)效果，同時(shí)也便于老師了解學(xué)生預(yù)習(xí)情況。學(xué)生在完成線上預(yù)習(xí)和在線測(cè)驗(yàn)的基礎(chǔ)上完成仿真設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。通過(guò)所學(xué)理論知識(shí)，分模塊完成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器的仿真，并撰寫(xiě)預(yù)習(xí)報(bào)告。

（2）課前引入階段，教師及時(shí)關(guān)注學(xué)生的線上預(yù)習(xí)考核成績(jī)以及預(yù)習(xí)報(bào)告的完成情況。現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽查提問(wèn)實(shí)驗(yàn)所涉及的知識(shí)點(diǎn)，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解和掌握，引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)。教師講解實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)及可能遇到的重難點(diǎn)。與此同時(shí)引入課程思政，以日常生活中輸液液位報(bào)警器為切入點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探索精神和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

（3）課中引導(dǎo)階段，教師通過(guò)提問(wèn)實(shí)驗(yàn)涉及的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生帶著問(wèn)題做實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。學(xué)生按照課前準(zhǔn)備的仿真電路，分模塊搭建實(shí)物電路。在每一部分模塊的調(diào)試成功的基礎(chǔ)上，整合在一起最終測(cè)試和調(diào)試效果。在完成實(shí)驗(yàn)后老師檢查每組電路的調(diào)試效果，隨機(jī)提問(wèn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)相關(guān)的問(wèn)題并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)打分。

（4）課后總結(jié)階段，學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)后需要及時(shí)完善實(shí)驗(yàn)電路原理圖，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決問(wèn)題的方法。認(rèn)真撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，根據(jù)實(shí)驗(yàn)實(shí)際情況填寫(xiě)數(shù)據(jù)以及實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)。在此過(guò)程中，學(xué)生不僅僅只是掌握了一種電路設(shè)計(jì)方法以及相關(guān)理論知識(shí)，更是開(kāi)拓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中更多設(shè)計(jì)思路。

（5）課外拓展階段，拓展部分在完成實(shí)驗(yàn)后的課外完成，學(xué)生可自行拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過(guò)觀察和思考，解鎖更多555定時(shí)器在生活中的使用。在自己探索電路原理的基礎(chǔ)上，通過(guò)軟件仿真實(shí)現(xiàn)其功能。學(xué)生可以通過(guò)線上向教師和同學(xué)展示自己的作品并交流經(jīng)驗(yàn)、分享心得。通過(guò)課外拓展環(huán)節(jié)培養(yǎng)了學(xué)生的探索精神，激發(fā)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的興趣。

3"成果、特色與創(chuàng)新點(diǎn)

本實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革通過(guò)理論和實(shí)際工程應(yīng)用場(chǎng)景相結(jié)合，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生對(duì)所學(xué)理論知識(shí)應(yīng)用在生活中的科學(xué)探索精神。通過(guò)虛擬仿真和實(shí)物電路搭建相結(jié)合，加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，提高學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力和實(shí)踐能力。在課中教學(xué)環(huán)節(jié)，以學(xué)生為主體，以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向，利用提問(wèn)引導(dǎo)學(xué)生層層遞進(jìn)，深入理解，培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。通過(guò)課外拓展，鼓勵(lì)學(xué)生舉一反三、自主探索，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和創(chuàng)新能力。

4"結(jié)束語(yǔ)

本次電工電子實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革以學(xué)生為主體，以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向，"采用“"線上預(yù)習(xí)仿真+線下實(shí)物操作”"混合與“"基礎(chǔ)理論知識(shí)+課外拓展”混合的教學(xué)模式完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施。包含了課前準(zhǔn)備、課前引入、課中引導(dǎo)，課后總結(jié)，課外拓展五個(gè)步驟。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有效地結(jié)合了理論教學(xué)和線下實(shí)操環(huán)節(jié)，將"555定時(shí)器的相關(guān)理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的典型案例。實(shí)驗(yàn)聚焦工程案例，通過(guò)提問(wèn)實(shí)驗(yàn)中涉及的知識(shí)點(diǎn)，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷自主學(xué)習(xí)研究、分析實(shí)驗(yàn)原理、設(shè)計(jì)電路、動(dòng)手實(shí)操驗(yàn)證、測(cè)試和調(diào)試電路以及課外拓展環(huán)節(jié)，自主完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。教學(xué)實(shí)踐表明，在實(shí)驗(yàn)五個(gè)步驟中，培養(yǎng)了學(xué)生的工程思維模式和工程實(shí)踐能力。該實(shí)驗(yàn)教改通過(guò)將理論知識(shí)和實(shí)際工程應(yīng)用緊密結(jié)合，明顯地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力；有助于學(xué)生更好地掌握理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工程應(yīng)用的探索精神；以及培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力以及構(gòu)思問(wèn)題和解決問(wèn)題的工程應(yīng)用能力。在“新工科”背景下，對(duì)打造以學(xué)生為中心的培養(yǎng)體系，建設(shè)適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的復(fù)合工程人才具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

［1］彭朝琴，胡曉光，徐東，等.基于EDA的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)教改實(shí)踐[J/OL].中國(guó)教育技術(shù)裝備：14[20240427].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.4754.T.20240418.1013.008.html.

[2]王琳，管慶，于永斌，等.新工科背景下的“綜合設(shè)計(jì)”課程教改實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2021，19（4）：5760.

[3]孫曼，宋黎明，沈燁，等.“新工科”背景下綜合設(shè)計(jì)性“電路實(shí)驗(yàn)”教改探索[J].工業(yè)和信息化教育，2023，（01）：79+23.

[4]李青，高志武，閻昌國(guó)，等.基于“新工科與課程思政”理念的數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教改探索[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2024，45（02）：266268.

[5]王志軍，宋令陽(yáng)，段曉輝，等.新工科理念驅(qū)動(dòng)下電子系統(tǒng)類(lèi)實(shí)驗(yàn)課程群改革建設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2023，42（08）：153156.

[6]何志苠，范小蘭，蘇圣超，等.“電工技術(shù)”課程中的混合式教改探索[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2024，45（10）：253256.

[7]王琳，管慶，于永斌，等.新工科背景下的“綜合設(shè)計(jì)”課程教改實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2021，19（04）：5760.

[8]何志苠，范小蘭，蘇圣超，等.“電工技術(shù)”課程中的混合式教改探索[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2024，45（10）：253256.