電工學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的改革與探索

王桂琴,王墨林,詹迪鈮

(吉林大學(xué)通信工程學(xué)院,吉林 長春 130025)

“電工學(xué)”是高等院校非電專業(yè)重要的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程,涉及面廣,應(yīng)用性強(qiáng)。實(shí)踐教學(xué)是本課程的重要環(huán)節(jié),也是提高學(xué)生能力的重要途徑和手段。我院通信工程學(xué)院的電工電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心承擔(dān)著工學(xué)部汽車、機(jī)械、交通、材料及生物五個(gè)學(xué)院二十三個(gè)專業(yè)的電工學(xué)教學(xué)任務(wù)。

1 “三段式”電工學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

電工學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系是以提高學(xué)生實(shí)踐能力為中心,深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法的改革而形成的。實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系將實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程分為通才培養(yǎng)、精英培養(yǎng)和創(chuàng)新人才培養(yǎng)三個(gè)階段(見圖1)。籍此實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為本、因材施教、加強(qiáng)基礎(chǔ)、突出能力、注重創(chuàng)新和全面發(fā)展的教學(xué)目標(biāo)。

圖1 電工學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

1.1 通才培養(yǎng)階段

本階段分為兩個(gè)層次,即主題實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)。這個(gè)階段的培養(yǎng)目標(biāo)是,全面培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的基本實(shí)驗(yàn)技能和良好的實(shí)驗(yàn)素質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣及分析問題解決問題的能力,逐步實(shí)現(xiàn)由教師指導(dǎo)向?qū)W生自主實(shí)驗(yàn)的過渡。

在本階段實(shí)驗(yàn)之前,學(xué)生可通過觀看教學(xué)錄像片,預(yù)先熟悉實(shí)驗(yàn)元件、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法,為順利完成以后的實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。例如學(xué)生通過電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程的教學(xué)錄像片,可了解從選件、制板、焊接到調(diào)試、測試和安裝等電子產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程。教學(xué)錄像片已放在課程網(wǎng)站上供學(xué)生觀看。

主題實(shí)驗(yàn)作為基本技能訓(xùn)練實(shí)驗(yàn),為了讓學(xué)生有更多的選擇空間,每一個(gè)主題下給出3～4個(gè)具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,我們自制并提供了實(shí)驗(yàn)箱和多功能實(shí)驗(yàn)板。如運(yùn)算放大器的主題實(shí)驗(yàn)給出了四個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:①基本運(yùn)算電路包括反相比例運(yùn)算、反相加法運(yùn)算、同相比例運(yùn)算、減法運(yùn)算和積分運(yùn)算;②有源濾波電路;③方波-三角波發(fā)生器;④自動(dòng)切換放大倍數(shù)的電壓放大器。

綜合實(shí)驗(yàn)中部分實(shí)驗(yàn)由教師給出實(shí)驗(yàn)命題,參考實(shí)驗(yàn)電路,學(xué)生也可自己設(shè)計(jì)電路,要求寫好預(yù)習(xí)報(bào)告后獨(dú)立完成。如“真假幣識別電路”、“數(shù)字秒表電路”、“邏輯密碼鎖電路”及“PLC電梯控制電路”等實(shí)驗(yàn)。

1.2 精英培養(yǎng)階段

本階段是充分體現(xiàn)以學(xué)生為主的一個(gè)環(huán)節(jié),目標(biāo)是提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)新知識的能力,科學(xué)的實(shí)踐能力及獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力。

設(shè)計(jì)性選做實(shí)驗(yàn),專為優(yōu)秀學(xué)生開設(shè)的。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以菜單的形式給出,學(xué)生根據(jù)自己的專業(yè)、興趣愛好和能力有選擇的完成,在這個(gè)階段,實(shí)驗(yàn)室開放運(yùn)行,從實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)元件及實(shí)驗(yàn)所用的儀器設(shè)備均由學(xué)生自選,實(shí)驗(yàn)過程是在自助的狀態(tài)下完成。實(shí)踐證明,設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開發(fā),培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考和獨(dú)立操作的能力,培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

1.3 創(chuàng)新人才培養(yǎng)階段

本階段是為具有創(chuàng)新能力的學(xué)生準(zhǔn)備的自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生科研創(chuàng)新的能力,使其具有在項(xiàng)目和系統(tǒng)層次上分析問題和解決問題的能力。

在教學(xué)中,我們發(fā)現(xiàn)有的學(xué)生有創(chuàng)新設(shè)計(jì)想法,卻苦于沒有條件實(shí)現(xiàn)。還有的非電專業(yè)的學(xué)生參加“創(chuàng)新大賽”時(shí),遇到電學(xué)問題需要解決。為此,我們根據(jù)學(xué)生需要,建立了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室,由科研能力較強(qiáng)的教師指導(dǎo)。從項(xiàng)目的方案論證、具體設(shè)計(jì)到系統(tǒng)調(diào)試和項(xiàng)目總結(jié),各個(gè)環(huán)節(jié)均由學(xué)生自主完成,教師僅作指導(dǎo)。可喜的是,非電專業(yè)的學(xué)生將本專業(yè)的知識與電工電子技術(shù)結(jié)合,完成了許多具有綜合性和創(chuàng)新性的選題。其中“具有自診斷功能的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)”選題是汽車專業(yè)的學(xué)生完成的,獲吉林省“挑戰(zhàn)杯”科技競賽一等獎(jiǎng)[1］。

2 三段式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的實(shí)施

三段式實(shí)驗(yàn)體系的實(shí)施需要以下幾個(gè)條件。

1)建立一支結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)優(yōu)良、甘于奉獻(xiàn)、愛崗敬業(yè)的教師隊(duì)伍,這是實(shí)現(xiàn)改革的重要前提,也是可持續(xù)發(fā)展的決定因素。

2)建立開放共享的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?/p>

實(shí)驗(yàn)室應(yīng)在時(shí)間、空間和內(nèi)容等多方位上進(jìn)行開放,實(shí)現(xiàn)資源共享,為創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供保障[2］。

3)采用科學(xué)合理的教學(xué)方法和手段

在實(shí)驗(yàn)過程中采用必做與選做相結(jié)合的手段,給教師提供了一個(gè)因材施教的平臺,學(xué)生也有了自我選擇的空間。學(xué)生在完成必做實(shí)驗(yàn)的情況下,可根據(jù)自己的專業(yè)、能力、興趣愛好選擇選做的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

學(xué)生所選的實(shí)驗(yàn)其內(nèi)容有所不同,收獲和體會(huì)也是不一樣的。學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)后,課后組織交流討論,這個(gè)環(huán)節(jié)有助于學(xué)生做到互相學(xué)習(xí)和互為補(bǔ)充。

電工學(xué)網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)平臺把EDA技術(shù)引進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,解決了實(shí)驗(yàn)受限于實(shí)驗(yàn)設(shè)備、時(shí)間和學(xué)時(shí)等問題。學(xué)生利用網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)平臺,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真軟件和電工學(xué)實(shí)驗(yàn)有機(jī)地結(jié)合,做到邊設(shè)計(jì)邊實(shí)驗(yàn),修改調(diào)試方便,也便于實(shí)驗(yàn)方案的比較和優(yōu)化。

3 結(jié)語

三段式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,是在電工學(xué)實(shí)踐教學(xué)改革中提出的。新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建立和開放共享式實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降膶?shí)施,是以學(xué)生為中心,因材施教,對學(xué)生進(jìn)行由基礎(chǔ)到提高,再到創(chuàng)新的全面培養(yǎng)。在這個(gè)過程中,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和可持續(xù)發(fā)展的能力以及科學(xué)有序的實(shí)踐素質(zhì)。

[1］詹迪鈮,王桂琴。電工學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)“金字塔”模式的改革與創(chuàng)新[J］.電工電子課程報(bào)告論壇論文集2007,北京:高等教育出版社,2008

[2］代新敏.高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)如何培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J］.北京:中國現(xiàn)代教育裝備,2005(9):38-40