面向工程教育的電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究

田立欣，高志奇

（內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 信息工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特010051）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和新型工業(yè)化道路的確立，國(guó)家對(duì)于具有工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的各種高素質(zhì)技術(shù)人才的需求日益增加，同時(shí)也對(duì)目前我國(guó)的高等教育提出了新的、更高的要求。通常來(lái)說(shuō)，工程素質(zhì)是指從事工程實(shí)踐需要具備的能力，是面向工程活動(dòng)時(shí)所具備的潛能和適應(yīng)性［1］，是一種以正確思想方法為導(dǎo)向的實(shí)踐操作能力。工程素質(zhì)的特點(diǎn)決定了培養(yǎng)高素質(zhì)的工程人才僅僅依靠傳統(tǒng)的書(shū)本教學(xué)是根本實(shí)現(xiàn)不了的，同時(shí)也決定了實(shí)驗(yàn)教學(xué)是工程教育的重要途徑。

我校電工電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心承擔(dān)著電路原理、信號(hào)與系統(tǒng)、電子技術(shù)和電工學(xué)等多門(mén)基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這些基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)課程在電類和非電類學(xué)生的基本技能和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)方面起著很重要的作用，教學(xué)質(zhì)量直接影響到學(xué)生對(duì)于專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和工程素質(zhì)的培養(yǎng)。近幾年，我們通過(guò)明確實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)思想、優(yōu)化組合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、規(guī)范實(shí)驗(yàn)管理和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備幾個(gè)方面對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了大量的改革，取得了一些實(shí)質(zhì)性的成果。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的指導(dǎo)思想

實(shí)驗(yàn)教學(xué)要想達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的目的，必須有正確的思想進(jìn)行指導(dǎo)。只有確立了科學(xué)的指導(dǎo)思想，實(shí)驗(yàn)課程的改革才能保持正確的方向，才能取得預(yù)期的成果。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的指導(dǎo)思想解決的是為什么開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)和怎樣開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)等根本的原則性問(wèn)題。我們通過(guò)研究，結(jié)合人本主義學(xué)習(xí)理論確立了面向工程教育的電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)思想。

1.1 人本主義學(xué)習(xí)理論

人本主義理論認(rèn)為人都具有發(fā)揮潛能的內(nèi)在傾向，在合適的條件下，每個(gè)人所具有的學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)的潛能是能夠釋放出來(lái)的，學(xué)習(xí)者可以通過(guò)自主的學(xué)習(xí)去激發(fā)自身的潛能，求得自身的充分發(fā)展。因此，課程學(xué)習(xí)的原則核心是要讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，親自體驗(yàn)各種實(shí)踐。在培養(yǎng)目標(biāo)上，主張教學(xué)的目的應(yīng)該立足于學(xué)生個(gè)性的發(fā)展，使學(xué)生成為自由獨(dú)立、有主見(jiàn)、適應(yīng)性強(qiáng)的人；在課程內(nèi)容上，注重知識(shí)對(duì)學(xué)生個(gè)人的意義，強(qiáng)調(diào)課程、教學(xué)與學(xué)生的適合性；在課程教學(xué)的評(píng)價(jià)上提倡學(xué)生的自我評(píng)價(jià)，主張?jiān)u價(jià)的多元化；倡導(dǎo)建立新型的師生關(guān)系［2］。

1.2 以學(xué)生為本的實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)思想

目前我國(guó)大部分高校在教學(xué)過(guò)程中還不同程度地存在著“灌輸式”教學(xué)的現(xiàn)象，教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的主動(dòng)性沒(méi)有發(fā)揮出來(lái)，因而影響了教學(xué)質(zhì)量。這種現(xiàn)象存在的主要的原因在于教師的教學(xué)思想陳舊和對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)不足，體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，存在的突出問(wèn)題包括：開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)的目的不明確，造成了“為教學(xué)而教學(xué)”的現(xiàn)狀，導(dǎo)致教學(xué)實(shí)驗(yàn)取代了實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教師對(duì)于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟規(guī)定過(guò)于嚴(yán)格，實(shí)驗(yàn)講解過(guò)細(xì)，限制了學(xué)生自身能力的發(fā)揮；實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較少，驗(yàn)證性內(nèi)容占的比重過(guò)大，綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)不足等。

根據(jù)我校提出的“教學(xué)工作應(yīng)體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用”，在工程教育的背景下，我們結(jié)合人本主義學(xué)習(xí)理論，逐漸形成了“以學(xué)生為中心，以工程應(yīng)用為導(dǎo)向”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)思想，提出：實(shí)驗(yàn)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神；實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該面向工程實(shí)踐、體現(xiàn)工程實(shí)踐；實(shí)驗(yàn)應(yīng)由學(xué)生自主完成，教師僅完成管理和必要的輔導(dǎo)工作即可。在這一思想的指導(dǎo)下，我們對(duì)于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)管理和實(shí)驗(yàn)設(shè)備等方面進(jìn)行了大膽的改革。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革

針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的弊端，我們首先對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了提煉、精選和擴(kuò)充，著力將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為綜合性實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容雖然以驗(yàn)證性為主，但也具有代表性，而且學(xué)生也要從基礎(chǔ)入手。所以對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不能一概否定，而要去粗取精，精選一些具有代表性的實(shí)驗(yàn)，保留其中地基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以保持對(duì)學(xué)生基本技能的培養(yǎng)。同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行合理的擴(kuò)充，開(kāi)發(fā)成綜合性實(shí)驗(yàn)，把基礎(chǔ)、提高和創(chuàng)新有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。例如原來(lái)的日光燈實(shí)驗(yàn)只是讓學(xué)生驗(yàn)證在感性負(fù)載的兩端并聯(lián)電容可以提高功率因數(shù)的事實(shí)，現(xiàn)在我們除了保留驗(yàn)證性內(nèi)容之外，還向?qū)W生提出能否采用別的方法來(lái)提高功率因數(shù)，并要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，讓學(xué)生在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，最后得出正確結(jié)論。這類經(jīng)過(guò)擴(kuò)充的實(shí)驗(yàn)，其中由學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的部分在評(píng)分時(shí)占有較高的分?jǐn)?shù)比例，從而督促和鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行深入而有效的思考，加深對(duì)于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解，同時(shí)也有助于學(xué)生實(shí)踐能力的提高。

為了充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性，我們開(kāi)發(fā)了一些有一定難度和深度的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這類實(shí)驗(yàn)教師僅布置選題，簡(jiǎn)單介紹實(shí)驗(yàn)的背景知識(shí)，而由學(xué)生完成電路設(shè)計(jì)、元件選型、設(shè)備選擇、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)記錄、結(jié)果分析等實(shí)驗(yàn)工作。學(xué)生還可以根據(jù)自己的興趣增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，力求在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的條件下最大限度地發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。每個(gè)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路和方案必須提前一周上交，由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師審核并提出修改意見(jiàn)，電路和方案合格或修改后合格的學(xué)生才允許進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)完成后，指導(dǎo)教師還要對(duì)學(xué)生進(jìn)行隨機(jī)提問(wèn)，以加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解和感受。比如問(wèn)由實(shí)際運(yùn)放構(gòu)成的受控源輸出與輸入是否一直成比例關(guān)系，可以幫助學(xué)生理解實(shí)際運(yùn)放的線性工作區(qū)的概念。通過(guò)這樣一系列的實(shí)驗(yàn)工作，培養(yǎng)了學(xué)生從查找資料、設(shè)計(jì)電路、實(shí)際測(cè)試、分析問(wèn)題等多方面的能力，真正做到了理論聯(lián)系實(shí)際、教學(xué)結(jié)合實(shí)踐的效果，同時(shí)也在無(wú)形之中培養(yǎng)了學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

3 實(shí)驗(yàn)管理方法的改革

過(guò)去的實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重的是學(xué)生能否完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、是否得出了正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論等，教師關(guān)注的僅僅是學(xué)生的成績(jī)，而忽視了對(duì)學(xué)生其他方面的培養(yǎng)和塑造。學(xué)生處于人生成長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期，除了要接受專業(yè)訓(xùn)練外，能力、素質(zhì)的培養(yǎng)也很重要。而且由于未來(lái)工程系統(tǒng)的復(fù)雜性日益增強(qiáng)，解決實(shí)際工程問(wèn)題不僅要求技術(shù)人員有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，更需要有較高的綜合素質(zhì)。因此對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)應(yīng)當(dāng)遵循協(xié)調(diào)發(fā)展的原則，即各方面的素質(zhì)應(yīng)該同步提高才能培養(yǎng)出合格的人才。我們希望通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程的訓(xùn)練，不僅能使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)技能，而且能使學(xué)生養(yǎng)成良好的工作習(xí)慣，因此在以下幾方面加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的管理。

（1）規(guī)范實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)。學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，必須寫(xiě)出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，并要經(jīng)過(guò)教師檢查通過(guò)后才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)完成后，還要寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并做出相應(yīng)的圖表等，以加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解，通過(guò)以上的完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)工作，可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髁?xí)慣?，F(xiàn)在有的院校將實(shí)驗(yàn)報(bào)告改為填空格式或電子版格式，減少了學(xué)生手寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的工作量。但我們認(rèn)為這樣做對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)是不利的，因此一直堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)報(bào)告的手寫(xiě)制度。

（2）加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的管理。電學(xué)實(shí)驗(yàn)中有些設(shè)備的損壞率一直很高，例如導(dǎo)線、示波器探頭等，另外還有一些屬于易耗品，如集成芯片等。由于電工電子系列實(shí)驗(yàn)課程屬于基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn)，因此每學(xué)期參加實(shí)驗(yàn)的學(xué)生人數(shù)較多，設(shè)備損壞也較多。為了降低設(shè)備損壞率，培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)護(hù)公共物品的習(xí)慣，我們要求學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后按學(xué)號(hào)順序就座，易損壞的實(shí)驗(yàn)物品實(shí)行領(lǐng)用制，即實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前每人領(lǐng)取一套實(shí)驗(yàn)物品，實(shí)驗(yàn)完成后再歸還。實(shí)行了該制度后，設(shè)備的損壞率大幅下降，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生愛(ài)護(hù)公物的習(xí)慣。

（3）實(shí)施學(xué)生值日制度。我們要求每次實(shí)驗(yàn)完成后，每班要指定學(xué)生進(jìn)行整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)面、打掃實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生的工作。打掃衛(wèi)生雖然是小事，但對(duì)于學(xué)生養(yǎng)成吃苦耐勞、遵守紀(jì)律、團(tuán)結(jié)協(xié)作、愛(ài)護(hù)公物等習(xí)慣具有積極的影響。

通過(guò)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)管理，一方面規(guī)范了實(shí)驗(yàn)室的工作，另一方面有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高，對(duì)于學(xué)生以后參與實(shí)際的工程實(shí)踐也是不無(wú)裨益的。

4 實(shí)驗(yàn)設(shè)備的改進(jìn)

古人說(shuō)：“工欲善其事，必先利其器?！惫ぞ呋蛟O(shè)備對(duì)于實(shí)際工作的影響是很大的?，F(xiàn)在市場(chǎng)上銷售的電學(xué)類實(shí)驗(yàn)設(shè)備（裝置）以實(shí)驗(yàn)箱為主，這類設(shè)備的好處在于體積小、學(xué)生進(jìn)行連線和測(cè)量較為方便。但不利之處也是顯而易見(jiàn)的，比如實(shí)驗(yàn)箱的元器件或電路一般都在面板的背面，正面可見(jiàn)的部分都是元件符號(hào)或是電路原理圖，因此學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中看不到實(shí)際電路，甚至做完實(shí)驗(yàn)都不認(rèn)識(shí)電阻、電感等基本元件，更談不上工程實(shí)踐能力了。為了較好地使學(xué)生認(rèn)識(shí)實(shí)際元件和電路，我們組織教師自己設(shè)計(jì)和制作了實(shí)驗(yàn)箱和實(shí)驗(yàn)臺(tái)等實(shí)驗(yàn)設(shè)備，所有的元器件都安放在學(xué)生可以看見(jiàn)的位置，因此學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中完全實(shí)現(xiàn)了“身臨其境”。為了更貼近工程實(shí)踐，我們的測(cè)量設(shè)備均是實(shí)際電工測(cè)量用的測(cè)量?jī)x器儀表，在實(shí)驗(yàn)中強(qiáng)化對(duì)上述儀器儀表的使用訓(xùn)練，確保學(xué)生掌握實(shí)際測(cè)量工具的使用方法，另外也使學(xué)生可以觸類旁通，在今后的實(shí)際工作中可以迅速自學(xué)掌握以前沒(méi)有用過(guò)的工具。

5 結(jié)論

工程實(shí)踐能力是每個(gè)工科學(xué)生都應(yīng)該具備的能力和素質(zhì)，現(xiàn)在我們提倡的面向工程教育要達(dá)到的就是這一目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的重要途徑，必須認(rèn)真對(duì)待。我校的電工電子類實(shí)驗(yàn)遵循面向工程實(shí)踐開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的原則，在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)思想、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)管理和實(shí)驗(yàn)設(shè)備等多個(gè)方面開(kāi)展了深入的探索和改革，并取得了初步的成效，學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性和主動(dòng)性得到了提高，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果顯著增強(qiáng)。但培養(yǎng)和提高學(xué)生工程實(shí)踐能力的工作依舊任重道遠(yuǎn)，需要我們根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)和實(shí)際工作的需要不斷進(jìn)行探索和改革才能取得更好的教學(xué)成果。

［1］ 龔方紅，湯正華，蔣必彪.論工程教育中的本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革［J］.中國(guó)高教研究，2006，（4）：86－87

［2］ 李真.運(yùn)用人本主義學(xué)習(xí)理論進(jìn)行教育技術(shù)學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索［J］.中國(guó)成人教育，2009，（14）：98－99

［3］ 崔軍，汪霞.反思目標(biāo)，回歸本質(zhì)——本科工程教育問(wèn)題分析與改革對(duì)策［J］.江蘇高教，2009，（4）：91－93