電工電子技術(shù)實(shí)踐能力培養(yǎng)的研究與實(shí)踐

鄭 文，張運(yùn)波，姜志宏

(長(zhǎng)春工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院，長(zhǎng)春130012)

電工電子技術(shù)實(shí)踐能力培養(yǎng)的研究與實(shí)踐

鄭 文，張運(yùn)波，姜志宏

(長(zhǎng)春工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院，長(zhǎng)春130012)

針對(duì)目前電工電子技術(shù)實(shí)踐能力培養(yǎng)中存在的問(wèn)題，構(gòu)建了“三層次”、“四模塊”、“九類別”的分層次開(kāi)放式立體化的電工電子技術(shù)實(shí)踐能力培養(yǎng)體系，解決了電工電子技術(shù)實(shí)踐能力培養(yǎng)的環(huán)節(jié)和途徑問(wèn)題。通過(guò)進(jìn)一步有效運(yùn)用先進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)與現(xiàn)代教育技術(shù)，改革教學(xué)方法與教學(xué)手段，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，有效地培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。

電工電子技術(shù);實(shí)踐教學(xué)體系;實(shí)驗(yàn)技術(shù);教學(xué)方法;教學(xué)手段

電工電子技術(shù)實(shí)踐能力無(wú)論對(duì)學(xué)生后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)，還是畢業(yè)后從事技術(shù)工作和科學(xué)研究工作均具有十分重要的作用。而電工電子技術(shù)系列課程面向的是不同專業(yè)、不同年級(jí)的學(xué)生，其教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)存在較大差異，因而，構(gòu)建科學(xué)合理的實(shí)踐能力培養(yǎng)體系，滿足不同專業(yè)、不同年級(jí)學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的需求，真正做到“實(shí)踐能力培養(yǎng)不斷線”是必須研究的課題。為此，本課題組在深入調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了“兩模塊、三平臺(tái)、九類別”的電工電子技術(shù)實(shí)踐教學(xué)體系。通過(guò)進(jìn)一步有效運(yùn)用先進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)與現(xiàn)代教育技術(shù)，改革教學(xué)方法與教學(xué)手段，充分調(diào)動(dòng)了廣大學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，有效地培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。

一、實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建

電工電子實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)和工程素質(zhì)的主要途徑，是保證人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了滿足不同專業(yè)、不同年級(jí)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)的需要，我們按照“以學(xué)生為中心，因材施教、發(fā)展個(gè)性、開(kāi)發(fā)潛能”的教育理念以及“分層次、分階段、由淺入深、由簡(jiǎn)單到綜合、由學(xué)習(xí)到創(chuàng)新”的思路，結(jié)合學(xué)校的辦學(xué)定位和專業(yè)設(shè)置情況，構(gòu)建了“兩個(gè)模塊、三個(gè)平臺(tái)和九個(gè)類別”的實(shí)踐教學(xué)體系，如圖1所示。

圖1 實(shí)踐教學(xué)體系方框圖

“兩個(gè)模塊”即“電工電子技術(shù)基礎(chǔ)模塊”和“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)基礎(chǔ)模塊”。其中“電工電子技術(shù)基礎(chǔ)模塊”主要包括電工學(xué)實(shí)驗(yàn)、電路理論實(shí)驗(yàn)、模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)、數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)、電機(jī)與電力拖動(dòng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、電氣控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)、電路技術(shù)實(shí)訓(xùn)、電子工藝實(shí)習(xí)、電子技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)、數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)等;“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)基礎(chǔ)模塊”主要包括微機(jī)原理與接口實(shí)驗(yàn)、單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、PLC原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、DSP原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、嵌入式系統(tǒng)(ARM)實(shí)驗(yàn)、可編程邏輯器件及應(yīng)用、PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試、單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試、DSP技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)、EDA(PROTEL)實(shí)習(xí)、機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計(jì)等。

“三個(gè)平臺(tái)”即“基本技能與能力訓(xùn)練平臺(tái)”、“綜合應(yīng)用能力訓(xùn)練平臺(tái)”和“工程創(chuàng)新訓(xùn)練平臺(tái)”。“基本技能與能力訓(xùn)練平臺(tái)”主要進(jìn)行“兩個(gè)模塊”的課程基本實(shí)驗(yàn)、課程選做實(shí)驗(yàn)和單項(xiàng)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)“三個(gè)類別”的實(shí)踐教學(xué);“綜合應(yīng)用能力訓(xùn)練平臺(tái)”以設(shè)計(jì)性與綜合性實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和綜合實(shí)習(xí)“三個(gè)類別”為主，學(xué)生從選題、方案論證、電路設(shè)計(jì)、電路實(shí)現(xiàn)以及裝配、調(diào)試、測(cè)試，到最后的總結(jié)報(bào)告和文檔整理等全過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力;“工程創(chuàng)新訓(xùn)練平臺(tái)”以自主實(shí)驗(yàn)、學(xué)科競(jìng)賽培訓(xùn)和參加教師科研“三個(gè)類別”的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)為主，通過(guò)自主性、研究性學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。

“兩個(gè)模塊”、“三個(gè)平臺(tái)”和“九個(gè)類別”的實(shí)踐教學(xué)體系，是分層次開(kāi)放式立體化的電工電子技術(shù)實(shí)踐教學(xué)體系，它不僅可以滿足不同專業(yè)、不同年級(jí)學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容選擇上的需求，而且保證了電工電子實(shí)踐能力培養(yǎng)的可持續(xù)性。

二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)技術(shù)的運(yùn)用

(一)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思路

根據(jù)實(shí)踐教學(xué)體系，結(jié)合課程特點(diǎn)，遵循教育教學(xué)規(guī)律，按照“有利于啟迪學(xué)生科學(xué)思維和創(chuàng)新意識(shí)”的原則，科學(xué)選擇實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，按照如下思路和方法精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

1．實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不局限于理論課內(nèi)容，而是將相關(guān)知識(shí)有機(jī)融合在一起，設(shè)計(jì)出有利于提高不同層次學(xué)生技能與能力的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，滿足教學(xué)目標(biāo)的要求。

2．盡量減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，緊密結(jié)合各專業(yè)領(lǐng)域的工程實(shí)際，設(shè)計(jì)綜合性、設(shè)計(jì)性、研究性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

3．實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目具有動(dòng)態(tài)性，在教學(xué)實(shí)踐中，結(jié)合相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的工程實(shí)際、新知識(shí)、新技術(shù)以及新儀器、新設(shè)備，不斷豐富實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)涵。

4．將科研項(xiàng)目研發(fā)為實(shí)驗(yàn)裝置，將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

(二)先進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法的運(yùn)用

1．在保證學(xué)生對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器的正確使用的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)學(xué)生探索與使用基于計(jì)算機(jī)的采集系統(tǒng)、虛擬儀器、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)儀器等，掌握先進(jìn)的創(chuàng)新工具和方法。

2．運(yùn)用現(xiàn)代電子信息技術(shù)，引入一系列包括電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDA、片上系統(tǒng)SOC、在系統(tǒng)編程ISP的概念、硬件電路設(shè)計(jì)軟件化技術(shù)等全新電子設(shè)計(jì)理念和技術(shù)，利用QuartusⅡ、ISE和isp Expert開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，開(kāi)設(shè)反映電子技術(shù)最新發(fā)展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提高了學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力和設(shè)計(jì)效率。

3．緊密結(jié)合實(shí)際情況，采用多種方案相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)策略。在例如，電力電子實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，既有模擬調(diào)速裝置，又有數(shù)字調(diào)速裝置，控制上既有單片機(jī)、DSP控制，又有工控機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)總線控制，鼓勵(lì)學(xué)生采用不同的策略進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而學(xué)習(xí)不同的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革

堅(jiān)持“以學(xué)生為教育主體”的思想，加強(qiáng)教學(xué)方法和教學(xué)手段改革，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，發(fā)揮學(xué)生的潛力和創(chuàng)造性。

(一)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革

1．在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)。按照“提出問(wèn)題→確定研究任務(wù)→方案設(shè)計(jì)→方案論證→實(shí)驗(yàn)→數(shù)據(jù)處理→評(píng)價(jià)→結(jié)論”等思路，設(shè)計(jì)教學(xué)方案，組織研究性學(xué)習(xí)。充分發(fā)揮學(xué)生的潛能和創(chuàng)造性，主動(dòng)思考，自行設(shè)計(jì)出行之有效的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)電路，教師充當(dāng)組織協(xié)調(diào)者。充分體現(xiàn)以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)的教育理念。例如，在《電工學(xué)》課程“相序指示器電路的設(shè)計(jì)與安裝”實(shí)驗(yàn)中，教師提出相序指示器的設(shè)計(jì)任務(wù)，指出所能提供的實(shí)驗(yàn)條件，學(xué)生大量查閱資料，進(jìn)行方案論證，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，通過(guò)不斷比較與改進(jìn)，最終在實(shí)驗(yàn)室搭接電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析和作出結(jié)論等，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

2．推行精講多練、以練為主的教學(xué)方法。在實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)中，以學(xué)生動(dòng)手為主，教師指導(dǎo)為輔，通過(guò)學(xué)生親身實(shí)踐，提高學(xué)生技能與能力培養(yǎng)效果。按照“創(chuàng)新始于問(wèn)題，源于實(shí)踐”的思想，在實(shí)驗(yàn)中，為學(xué)生提出思考題、設(shè)置疑點(diǎn)，采用現(xiàn)象分析和問(wèn)題式教學(xué)，開(kāi)展課堂討論，有針對(duì)性地培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力;實(shí)驗(yàn)后，在學(xué)生認(rèn)真、細(xì)致數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或結(jié)論上的偏差，讓學(xué)生分析原因，探究解決問(wèn)題的方法，培養(yǎng)其探索精神。

3．采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。以動(dòng)力配電盤、調(diào)頻收音機(jī)、智能電子鎖、單片機(jī)信號(hào)采集與檢測(cè)系統(tǒng)、PLC控制自動(dòng)往返工作臺(tái)、鍋爐溫度控制系統(tǒng)等典型產(chǎn)品或系統(tǒng)為載體，將相關(guān)教學(xué)模塊、技能與能力培養(yǎng)要求有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生通過(guò)典型產(chǎn)品的制作或典型系統(tǒng)的組裝、調(diào)試和實(shí)驗(yàn)，掌握電氣電子產(chǎn)品制造的基本工藝過(guò)程和系統(tǒng)調(diào)試的基本方法。

(二)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段的改革

1．有效利用現(xiàn)代教育技術(shù)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。所有實(shí)驗(yàn)課程，均自制了多媒體課件，圖文并茂，生動(dòng)形象，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、儀器使用、元器件識(shí)別等知識(shí)能直觀、清晰的認(rèn)識(shí)，提高了教學(xué)效率。

2．充分利用網(wǎng)絡(luò)化多媒體輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。在電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上，為學(xué)生提供了實(shí)驗(yàn)課程主講教師教學(xué)視頻錄像、儀器設(shè)備與元器件技術(shù)資料、網(wǎng)上預(yù)約系統(tǒng)、開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、在線答疑、教學(xué)評(píng)價(jià)等板塊，學(xué)生可以通過(guò)網(wǎng)站進(jìn)行預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)預(yù)約和教學(xué)評(píng)價(jià)等。

3．有效利用計(jì)算機(jī)仿真軟件，實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)與實(shí)物實(shí)驗(yàn)的有機(jī)結(jié)合。在開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室，提供了Matlab、multisim、Pspice、Protues等軟件平臺(tái)，學(xué)生可以到開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室或者將軟件下載安裝到自己的計(jì)算機(jī)上，針對(duì)學(xué)習(xí)的理論課程，進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了虛擬與實(shí)物實(shí)驗(yàn)的有機(jī)結(jié)合，理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。由于虛擬實(shí)驗(yàn)不受硬件限制，學(xué)生可以自由發(fā)揮，有效地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維。例如，學(xué)生利用Protues豐富的元件庫(kù)，設(shè)計(jì)多種線路，通過(guò)仿真比較，確定最佳方案。由于沒(méi)有硬件的約束，彌補(bǔ)了單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱擴(kuò)展能力有限、硬件資源不足等缺點(diǎn)，給學(xué)生自由發(fā)揮提供了廣闊空間。

四、結(jié)束語(yǔ)

課題組在大量調(diào)查研究、理論研究和實(shí)踐探索的基礎(chǔ)上，針對(duì)目前電工電子技術(shù)實(shí)踐能力培養(yǎng)中存在的問(wèn)題，構(gòu)建了“三層次”、“四模塊”、“九類別”的分層次開(kāi)放式立體化的電工電子技術(shù)實(shí)踐能力培養(yǎng)體系，解決了電工電子技術(shù)實(shí)踐能力培養(yǎng)的環(huán)節(jié)和途徑問(wèn)題，有效地培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。

在教學(xué)實(shí)踐中，按照“實(shí)物實(shí)驗(yàn)與虛擬實(shí)驗(yàn)相結(jié)合”、“課內(nèi)實(shí)驗(yàn)與課外實(shí)驗(yàn)相結(jié)合”的思路，不斷探索、不斷創(chuàng)新教學(xué)模式。實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放極大地方便了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)，虛擬實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室、教室、宿舍均能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在“工程創(chuàng)新訓(xùn)練平臺(tái)”上，打破了專業(yè)、年級(jí)的界限，組建了課外科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，學(xué)生結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際和所學(xué)專業(yè)，開(kāi)展產(chǎn)品或系統(tǒng)級(jí)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，形成了“高年級(jí)與低年級(jí)融為一體”、“不同專業(yè)學(xué)生融為一體”的自主性、研究性學(xué)習(xí)模式，學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神得到了極大的提高。近年來(lái)，學(xué)校學(xué)生在“大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽”、“機(jī)器人足球賽”、“電工數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽”等國(guó)際、國(guó)家和吉林省學(xué)科競(jìng)賽中，有229人次獲得三等獎(jiǎng)以上獎(jiǎng)勵(lì)81項(xiàng)。

［1］ 朱曉萍．應(yīng)用型本科電工系列課程的教學(xué)改革與實(shí)踐［J］．中國(guó)電力教育，2008(8):84－85．

［2］ 李春茂，徐向民．電工學(xué)系列課程急需進(jìn)行規(guī)范化分類模塊教學(xué)［J］．實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2006(7):95－97．

［3］ 張學(xué)軍，王鎖平．全面改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力［J］．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2005，24(1):4－6．

The research and practice of electrical and electronic technology practical ability

ZHENG Wen，et al．
(Changchun Institute of Technology，Changchun 130012，China)

Aiming at the problems in the training practice ability of electrical and electronic technology，construct E-lectrical and electronic technology practice competency training system that it has‘three－tier’，‘four module’，‘nine categories’，hierarchical open and three－dimensional characteristics，solving the links and ways to problem of electrical and electronic technology practical ability．Further the effective use of advanced experimental techniques and modern educational technology，reform teaching methods，mobilize the enthusiasm and initiative of students fully，and cultivate the students＇practical ability and innovative spirit effectively．

electrical and electronic technology;practice teaching system;experimental technology; teaching methods teaching means

book=33,ebook=92

G64

A

1009-8976(2012)03-0111-03

2012－07－30

吉林省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題(項(xiàng)目編號(hào):GH11244)

鄭文(1972—)，女(漢)，吉林長(zhǎng)春，副教授主要研究電工電子技術(shù)。