電子與電氣工程創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

周成虎，黃明明，甕嘉民，張曉玫

（河南工程學(xué)院電氣信息工程系，河南鄭州451191）

電子與電氣工程創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

周成虎，黃明明，甕嘉民，張曉玫

（河南工程學(xué)院電氣信息工程系，河南鄭州451191）

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，屬于填鴨式教學(xué).久而久之，大學(xué)生會喪失創(chuàng)新意識和自學(xué)能力.實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的主動性和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的多樣性.該文提出有利于創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力培養(yǎng)的“大電類”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系.該體系包括課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課外科技創(chuàng)新活動兩部分.在制定實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案時(shí)，以實(shí)驗(yàn)中心為單位，按照“系列化、分層次、不斷線”的原則和循序漸進(jìn)、逐步深化的認(rèn)識規(guī)律，從觀察認(rèn)知、綜合設(shè)計(jì)上升到研究創(chuàng)新，創(chuàng)建有利于學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力培養(yǎng)的金字塔式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系.實(shí)踐證明，分類分層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系完全適合電子與電氣類實(shí)驗(yàn)課程教學(xué).

實(shí)驗(yàn)教學(xué)；創(chuàng)新意識；實(shí)踐教學(xué)；分層次教學(xué)

1 引言

當(dāng)今世界電子與電氣產(chǎn)品層出不窮，科技發(fā)展日新月異.傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要巨大的變革以滿足知識更新的需要.世界上主要發(fā)達(dá)國家的大學(xué)正在不斷更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，改革實(shí)驗(yàn)方法和手段.

為了適應(yīng)新形勢的發(fā)展，逐步提高大學(xué)生的動手能力，提升學(xué)生就業(yè)的競爭力，筆者提出了多樣化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和個(gè)性化的培養(yǎng)方案.該方案以傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)，把握現(xiàn)代電工電子技術(shù)的發(fā)展前沿，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)課程和實(shí)驗(yàn)方法.結(jié)合各專業(yè)的就業(yè)方向，優(yōu)化整合電工電子系列實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容，不斷完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)技術(shù)、手段和環(huán)境，確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn).

2 自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究內(nèi)容

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常是由教師主導(dǎo)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，電路的結(jié)構(gòu)、參數(shù)、方法及步驟均已固定，屬于填鴨式教學(xué).學(xué)生看到老師如何操作，自己就如何操作，想不到課本以外的問題，久而久之，就徹底喪失了創(chuàng)新意識和自學(xué)能力.學(xué)生現(xiàn)在學(xué)到的知識將來會被逐漸更新，面對將來諸多嶄新的科技知識必將茫然不知所措[1].

針對目前的形勢，應(yīng)該首先培養(yǎng)學(xué)生敢為天下先的創(chuàng)新意識.而這種意識的培養(yǎng)首先來源于實(shí)驗(yàn)自主性和多樣性.筆者提出有利于創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力培養(yǎng)的“大電類”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系.

在制定實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案時(shí)，采取以實(shí)驗(yàn)中心為單位的整體革新的方法，按照“系列化、分層次、不斷線”的原則和循序漸進(jìn)、逐步深化的認(rèn)識規(guī)律，從觀察認(rèn)知、綜合設(shè)計(jì)上升到研究創(chuàng)新，創(chuàng)建了有利于學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力培養(yǎng)的金字塔式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，如圖1所示.該體系包括課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課外科技創(chuàng)新活動兩部分，其中，課內(nèi)分四個(gè)層次，課外分五個(gè)層次.實(shí)踐證明，分類分層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系完全適合電子與電氣類實(shí)驗(yàn)課程教學(xué).

圖1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

此外，實(shí)驗(yàn)中心有完善的開放制度，已有15個(gè)實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了開放，形成了開放式、信息化教學(xué)環(huán)境.在此基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)中心不斷加大新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目研發(fā)力度，重點(diǎn)開發(fā)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新開發(fā)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，陸續(xù)推出42個(gè)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[2].

為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，給“尖子”學(xué)生提供創(chuàng)新訓(xùn)練環(huán)境與條件，實(shí)驗(yàn)中心建有“電子創(chuàng)新開放實(shí)驗(yàn)室”、“印刷電路板設(shè)計(jì)室”、“印刷電路板制作室”等創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)室，并配備了經(jīng)驗(yàn)豐富的指導(dǎo)教師.這些實(shí)驗(yàn)室通過對“尖子”學(xué)生進(jìn)行“個(gè)性化”培養(yǎng)、舉辦電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)及學(xué)生業(yè)余科技制作等活動，在人才培養(yǎng)過程中發(fā)揮了重要作用.

通過一部分“尖子”學(xué)生的傳、幫、帶，使絕大部分學(xué)生的理論和實(shí)踐技能得到提升.這種學(xué)生帶學(xué)生的做法既激發(fā)了學(xué)生互相學(xué)習(xí)的積極性，也彌補(bǔ)了老師數(shù)量較少的不足，逐漸形成了優(yōu)生帶差生、老生帶新生的良性循環(huán).

3 創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)室軟硬件建設(shè)

在實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)過程中，借鑒了國內(nèi)外高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，建成設(shè)備技術(shù)先進(jìn)，功能完善，適應(yīng)基本技能和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)平臺.在教學(xué)實(shí)踐中通過構(gòu)筑完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，提高實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、綜合素質(zhì)，使學(xué)生熟練掌握基礎(chǔ)實(shí)踐、基本技能，全面開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力，從而培養(yǎng)適應(yīng)于當(dāng)代社會需要的創(chuàng)新型人才.

在教育活動和教育實(shí)踐中，為了充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)中心現(xiàn)有優(yōu)勢，以電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主線重組知識結(jié)構(gòu)，完善實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，構(gòu)建不同層次的實(shí)踐教學(xué)體系，我們進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新重組，研究實(shí)驗(yàn)課程之間的相互銜接，逐漸形成創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的融合關(guān)系.此外，還建立開放性實(shí)驗(yàn)室,注重學(xué)生個(gè)性差異,滿足不同學(xué)科、不同專業(yè)學(xué)生的教學(xué)要求,有效地利用實(shí)驗(yàn)室資源.

在保證基本教學(xué)要求的前提下，對原有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行精選、合并、更新、改造.教學(xué)內(nèi)容要能引導(dǎo)學(xué)生從工程的角度去獨(dú)立觀察、思考與探索，將工程實(shí)踐中必須掌握的各種能力合理安排在各個(gè)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行訓(xùn)練.

通過深入學(xué)習(xí)，積極調(diào)研，不斷吸收電工電子新技術(shù)、新成果，使今后對實(shí)驗(yàn)室的投資更趨合理，滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)、工程訓(xùn)練、科學(xué)研究和創(chuàng)新實(shí)踐的要求；改革更新教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)，加快開發(fā)網(wǎng)絡(luò)課件、制作典型教學(xué)案例視頻.

學(xué)校也一貫重視實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作，按照“高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、高效益”的原則，不斷加大實(shí)驗(yàn)室建設(shè)力度.學(xué)校每年在財(cái)務(wù)預(yù)算中列專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)用于購置實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備.目前，實(shí)驗(yàn)中心已建成各類實(shí)驗(yàn)室38個(gè)，設(shè)備配置可滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究需要.實(shí)驗(yàn)中心通過學(xué)術(shù)交流和師資培訓(xùn)，提高實(shí)驗(yàn)人員素質(zhì)和專業(yè)技術(shù)水平.

實(shí)驗(yàn)中心加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的開放，認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)資源共享工作，儀器設(shè)備平均每天12小時(shí)對學(xué)生開放，利用率在95%以上.

為適應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)化和實(shí)驗(yàn)室管理信息化的發(fā)展趨勢，建立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)與管理，建立和完善了開放式教與學(xué)的互動機(jī)制，實(shí)驗(yàn)中心通過建設(shè)實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)站和信息平臺，促進(jìn)教學(xué)手段現(xiàn)代化、管理信息化.

網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)與教學(xué)管理信息系統(tǒng)集網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)、信息、管理、服務(wù)與交流等多功能于一體，提供了豐富的網(wǎng)上教學(xué)資源和相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理信息.

經(jīng)過十幾年的建設(shè)和發(fā)展，中心形成了以培養(yǎng)工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識為核心的現(xiàn)代化電氣信息類實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺和相適應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，并在運(yùn)行中取得顯著成效.具體表現(xiàn)為：

實(shí)驗(yàn)中心教學(xué)指導(dǎo)思想明確，實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念先進(jìn)，知識傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高協(xié)調(diào)發(fā)展的教育理念和以能力培養(yǎng)為核心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念得到充分貫徹.隨著教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段的改革和完善，教學(xué)效果不斷提高.

實(shí)驗(yàn)中心設(shè)備先進(jìn)、數(shù)量充足、覆蓋面廣、特色突出、優(yōu)勢明顯，充分滿足了不同年級、不同專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求.實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容涉及電氣工程及其自動化等全校多個(gè)本科專業(yè)的課程各類實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)踐訓(xùn)練任務(wù)、青年教師培養(yǎng)及各類電子設(shè)計(jì)競賽等實(shí)踐環(huán)節(jié).

實(shí)驗(yàn)中心管理科學(xué)、責(zé)任明確，工作思路清晰，已建立起高效運(yùn)行的管理機(jī)制.近年來，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)、開放實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)考核方法等方面的改革不斷深入，取得了良好的效果，得到學(xué)生的好評.

4 結(jié)語

通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，實(shí)驗(yàn)中心已成為學(xué)生課內(nèi)外的實(shí)驗(yàn)教學(xué)、創(chuàng)新實(shí)踐和工程訓(xùn)練基地.通過開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生逐漸擺脫依賴教師指導(dǎo)的心理，能自覺發(fā)現(xiàn)和解決問題；通過學(xué)生自主選擇、安排實(shí)驗(yàn)，提供了發(fā)揮想象力、進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐的時(shí)間和空間，學(xué)生的自主實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ玫矫黠@提高，并在各種設(shè)計(jì)競賽中得到了印證；在綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)和系列化的課外創(chuàng)新實(shí)踐活動中，實(shí)施因材施教，引導(dǎo)個(gè)性發(fā)揮，注重發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新人才和培養(yǎng)創(chuàng)新能力，培養(yǎng)了一大批實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識強(qiáng)的優(yōu)秀學(xué)生.學(xué)生在各類大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽中表現(xiàn)出了很強(qiáng)的綜合創(chuàng)新實(shí)踐能力，獲獎數(shù)量和等級明顯提高.

〔1〕雷萬忠，季寶杰．電氣信息類工程實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建[J]．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011（6）：38-42．

〔2〕甕嘉民，周成虎．電子創(chuàng)新開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的探索研究[J]．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012（2）：33-35．

G642.0

A

1673-260X（2013）09-0256-02

河南省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題：電子創(chuàng)新工程人才培養(yǎng)模式研究([2012]-JKGHAD-0221)