電工電子實(shí)驗(yàn)系列課程體系建設(shè)

丁守成，張愛華，黃 瑞，肖利梅，楊世洲

(蘭州理工大學(xué)電氣工程與信息工程學(xué)院，甘肅蘭州 730050)

0 引言

我校電工電子實(shí)驗(yàn)系列課程面向全校電類和非電類41個(gè)本科專業(yè)，每年累計(jì)授課11000余名學(xué)生，具有量大面廣、受益面寬以及影響度高等特點(diǎn)。為了對此實(shí)驗(yàn)系列課程進(jìn)一步整合，在“以學(xué)生為中心，厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、重創(chuàng)新”教育理念指導(dǎo)下，在國家級教學(xué)團(tuán)隊(duì)、省級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、省級精品課程等項(xiàng)目的建設(shè)和推動(dòng)下，我校構(gòu)建了創(chuàng)新型電工電子實(shí)驗(yàn)系列課程體系，該體系突出教學(xué)內(nèi)容的前沿性、教學(xué)過程的實(shí)踐性和教學(xué)活動(dòng)的探究性，加強(qiáng)對學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。

1 實(shí)驗(yàn)系列課程體系建設(shè)［1-3］

構(gòu)建的電工電子實(shí)驗(yàn)課程體系包括如下四類課程。

1.1 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是電工電子實(shí)驗(yàn)系列課程內(nèi)的必修實(shí)驗(yàn)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。在?shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排上，既有數(shù)量占絕大多數(shù)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，又有一定量的綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn);既有必做實(shí)驗(yàn)，也有選做實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，既要考慮實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)性，又要注重基本實(shí)驗(yàn)技能和基本方法的培養(yǎng)。通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠?qū)φn堂所學(xué)的一些理論內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并初步掌握常用電工儀表、電子儀器的使用方法，能按預(yù)定的實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行一般的電工、電子實(shí)驗(yàn)，能準(zhǔn)確地測量并讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，測繪實(shí)驗(yàn)波形和曲線，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)報(bào)告。這種厚基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，對于每個(gè)學(xué)生都至關(guān)重要，是對學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，學(xué)生今后人生道路的方方面面將終身受益?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程群主要包括“電工學(xué)”、“電路”、“電路分析”、“電機(jī)學(xué)”、“電機(jī)與拖動(dòng)”、“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”和“電子裝配實(shí)踐”等課程的實(shí)驗(yàn)。

1.2 綜合設(shè)計(jì)與工程實(shí)踐課程

對綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，教學(xué)形式有必修課和選修課兩種。一種是對必須加強(qiáng)電工電子綜合知識能力的專業(yè)，設(shè)置為必修實(shí)踐課，如過程控制與裝備專業(yè)的電裝實(shí)習(xí)，電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)化、電子信息科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的PLC綜合設(shè)計(jì)訓(xùn)練、電子技術(shù)綜合訓(xùn)練等。另一種是供全校理工科學(xué)生根據(jù)自己需要和興趣來選修的實(shí)踐課。這種設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)打破電類與非電類專業(yè)、多學(xué)時(shí)與少學(xué)時(shí)、課程與課程之間界限，以知識綜合性、方法多樣性、過程工程化和內(nèi)容探索性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為基礎(chǔ)，面向全校各專業(yè)學(xué)生先后開設(shè)了電子設(shè)計(jì)與制作、維修電工綜合技能訓(xùn)練、應(yīng)用電工技術(shù)訓(xùn)練、PLC應(yīng)用能力訓(xùn)練和電動(dòng)機(jī)檢修技術(shù)等6門以項(xiàng)目為基礎(chǔ)的綜合設(shè)計(jì)性選修課，對電工電子實(shí)踐感興趣的各專業(yè)學(xué)生均可通過學(xué)校教務(wù)管理系統(tǒng)自主選課，給學(xué)生自主選擇、自主學(xué)習(xí)、個(gè)性化發(fā)展以及培養(yǎng)其工程實(shí)踐能力提供了良好的教學(xué)環(huán)境，該課程均獨(dú)立核算成績和學(xué)分。6門實(shí)踐性選修課每學(xué)期每班均超過150人，學(xué)生積極性很高，影響面既深又廣。

工程實(shí)踐課程教學(xué)實(shí)施是以學(xué)生自主學(xué)習(xí)、能力發(fā)展為中心，注重其知識、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。指導(dǎo)教師需要把自己在平時(shí)為企業(yè)進(jìn)行研發(fā)所積累的知識傳授給學(xué)生，學(xué)生從查資料、選擇元器件、電路設(shè)計(jì)，構(gòu)思實(shí)驗(yàn)步驟，再到調(diào)試電路，直至成功，均獨(dú)立進(jìn)行，教師負(fù)責(zé)驗(yàn)收。做好這類與工程實(shí)際及社會(huì)應(yīng)用緊密結(jié)合的實(shí)驗(yàn)，對大學(xué)生參加科技創(chuàng)新無疑大有益處，既增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，又培養(yǎng)了學(xué)生綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐的能力［4］。

為配合這類課程順利實(shí)施，我校為此建設(shè)了規(guī)范的電氣裝配室、電子制作室、表面貼裝室和PLC實(shí)驗(yàn)室等實(shí)驗(yàn)場地，為學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)夯實(shí)了硬件基礎(chǔ)。

1.3 新技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程

我校先后投入專項(xiàng)資金，建設(shè)和完善了PSoC片上可編程實(shí)驗(yàn)室和PLC實(shí)驗(yàn)室，為新技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)施以及電工電子實(shí)踐創(chuàng)新平臺的建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

PSoC片上可編程實(shí)驗(yàn)室和PLC實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與完善，使學(xué)生在校期間就能接觸到電工電子前沿技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)實(shí)踐，自主研究，激發(fā)創(chuàng)新潛能，以便學(xué)生在以后的技術(shù)工作中具有更多的本領(lǐng)、更高的能力、處于更有利的競爭地位。PSoC實(shí)驗(yàn)室和PLC實(shí)驗(yàn)室從2012年秋季學(xué)期，已面向全校學(xué)生開放，學(xué)生上網(wǎng)選課非常踴躍，2013-2014年均超過16000人時(shí)數(shù)。PSoC實(shí)驗(yàn)室和 PLC實(shí)驗(yàn)室已于2014年建成我校標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)室，對學(xué)生創(chuàng)新能力的提升起到了引領(lǐng)作用。

1.4 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程

通過精心研究和組織，“電子電路制作與調(diào)試”、“電機(jī)及電氣控制系統(tǒng)檢修”和“自組式創(chuàng)意機(jī)器人開發(fā)與實(shí)踐”等3門課程先后于2011年和2013年被我校立項(xiàng)為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程。在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程實(shí)施的同時(shí)，還開展了一系列相關(guān)的創(chuàng)新活動(dòng):①開設(shè)了PsoC片上可編程及應(yīng)用和PLC編程及應(yīng)用兩項(xiàng)開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn);②舉辦中級維修電工和家用電子產(chǎn)品維修工國家職業(yè)資格鑒定;③實(shí)施創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃，依托學(xué)校電子設(shè)計(jì)競賽基地、學(xué)生科技社團(tuán)等創(chuàng)新平臺，參與教師的科研和工程設(shè)計(jì)工作等開展創(chuàng)新活動(dòng)。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程施教過程注重激發(fā)學(xué)生的求知欲、好奇心和學(xué)習(xí)興趣;注重培養(yǎng)學(xué)生自主研究學(xué)習(xí)的能力、注重培養(yǎng)學(xué)生的批判和探索精神。通過創(chuàng)新活動(dòng)，學(xué)生科技創(chuàng)新能力得到顯著提高，在各類科技競賽中取得了優(yōu)異的成績，同時(shí)也給其它學(xué)生起到了示范作用，部分學(xué)生表現(xiàn)出色，畢業(yè)后在工作中上手很快，受到用人單位好評［5-6］。

2 實(shí)驗(yàn)系列課程的評價(jià)體系

為正確評定學(xué)生在能力培養(yǎng)中達(dá)到的真實(shí)水平，采取不僅注重結(jié)果，更注重過程的考核方式，從考核學(xué)生基本操作能力、實(shí)驗(yàn)思維能力、實(shí)驗(yàn)態(tài)度和實(shí)驗(yàn)效果等多方面綜合考慮，以培養(yǎng)他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和綜合能力。

對于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行三次評分。第一次是現(xiàn)場評分，根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)、儀器使用的正確程度和實(shí)驗(yàn)過程中的態(tài)度等給予評定分?jǐn)?shù)。第二次是根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告評分，根據(jù)其對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄、數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及書寫情況綜合評分。最后根據(jù)第一次和第二次的成績給出最終實(shí)驗(yàn)成績。

對于綜合設(shè)計(jì)性實(shí)踐課程，除了從設(shè)計(jì)、編程(或仿真)、電路搭接、調(diào)試和實(shí)驗(yàn)結(jié)果幾個(gè)方面進(jìn)行考核外，還要對完成的設(shè)計(jì)進(jìn)行答辯，每位設(shè)計(jì)者對自己課題設(shè)計(jì)進(jìn)行說明和解釋，檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)電路和功能實(shí)現(xiàn)情況，并回答教師提出的問題，然后綜合評分。如電子技術(shù)綜合訓(xùn)練課程中根據(jù)方案設(shè)計(jì)、電路仿真、電路焊接與調(diào)試、功能完成情況、答辯、設(shè)計(jì)報(bào)告和圖紙等幾個(gè)方面的情況綜合給出一個(gè)成績。通過這一多樣化的考核方法，使學(xué)生掌握了電子線路、電氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法，熟悉工具軟件的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決問題的能力，同時(shí)還培養(yǎng)和鍛煉了學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用、撰寫論文、邏輯組織、語言表達(dá)等方面的素質(zhì)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，要鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)踐中求異、探索、創(chuàng)新，對于有創(chuàng)見的學(xué)生，成績從優(yōu)。

對于開放實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新研究性項(xiàng)目，指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生的出勤、小組工作、完成情況和書面報(bào)告等綜合作出評價(jià)，評價(jià)結(jié)果提交教務(wù)處，合格者按照規(guī)定獲得創(chuàng)新學(xué)分。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化建設(shè)

建成了對全校師生開放的基于局域網(wǎng)的電工電子實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)于2008年獲得甘肅省高校科技進(jìn)步獎(jiǎng)。系統(tǒng)的投入使用使電工電子實(shí)驗(yàn)系列課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室的各種信息均已實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化管理，為開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)奠定了基礎(chǔ)。

電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)于2014年建成甘肅省高校精品課程，其建成的課程網(wǎng)站，有利于推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量的提升。課程網(wǎng)站將實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源(如相關(guān)課件、實(shí)驗(yàn)大綱、實(shí)驗(yàn)電子教案、電子書籍等)均鏈接到網(wǎng)上，學(xué)生可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自學(xué)、交流討論、預(yù)習(xí)或下載有關(guān)的工程訓(xùn)練內(nèi)容。

開展教材與教學(xué)內(nèi)容的協(xié)同性研究，將教學(xué)成果、科研成果寫入教材，為實(shí)施自主、研究性學(xué)習(xí)提供知識載體。處理好“繼承與更新”、“內(nèi)容多與學(xué)時(shí)少”、“教與學(xué)”、“學(xué)與用”、“教學(xué)與科研”的關(guān)系，使教材既保持基礎(chǔ)性和系統(tǒng)性，又具有科學(xué)性和先進(jìn)性。我們主編出版了《電工電子技術(shù)實(shí)踐教程》、《電機(jī)及電氣控制實(shí)踐》和《電工基礎(chǔ)實(shí)踐教程》等教材，年均使用3000余冊。

4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量保障

為了建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量保障制度，我校實(shí)施教師教學(xué)水平能力提升、青年教師培養(yǎng)和教學(xué)研究項(xiàng)目牽引工程。通過多年實(shí)踐與探索，建成了電工電子系列課程國家級教學(xué)團(tuán)隊(duì);電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)系列課程被評為省級精品課程;1人獲省級教學(xué)名師稱號;1人獲校優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)教師榮譽(yù);校級重點(diǎn)建設(shè)課程3門，分別是電子設(shè)計(jì)與制作、維修電工綜合技能訓(xùn)練和電動(dòng)機(jī)檢修技術(shù);PSoC片上可編程實(shí)驗(yàn)室和PLC實(shí)驗(yàn)室建成我校標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)室。

此外，我校電工電子黨支部于2014年被評為甘肅省教育系統(tǒng)先進(jìn)基層黨組織。

5 結(jié)語

本文介紹的電工電子實(shí)驗(yàn)系列課程教學(xué)體系，符合認(rèn)識規(guī)律和現(xiàn)代教育理論?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、開放實(shí)驗(yàn)及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，層層遞進(jìn)，教學(xué)與科研互動(dòng)，課內(nèi)外結(jié)合，最大限度地激發(fā)學(xué)生探索知識、探求真理的內(nèi)驅(qū)力。電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)量大面廣，受益面寬，該體系在保證大面積學(xué)生受益的基礎(chǔ)下，有利于優(yōu)秀學(xué)生脫穎而出。具體成果如下:

(1)打破電類與非電類專業(yè)、多學(xué)時(shí)與少學(xué)時(shí)、課程與課程之間界限，構(gòu)建的實(shí)踐課程群，有利于夯實(shí)課程基礎(chǔ)，發(fā)展課程的實(shí)踐性和創(chuàng)新性。

(2)構(gòu)建了面向?qū)W生自主學(xué)習(xí)的課程體系，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的規(guī)范化，教學(xué)資源的信息化，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化、開放式教學(xué)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)、個(gè)性發(fā)展、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供了有力保障。

(3)建立了教學(xué)質(zhì)量保障制度，保證了教學(xué)的可持續(xù)發(fā)展問題。實(shí)施教師教學(xué)水平能力提升、青年教師培養(yǎng)和教學(xué)研究項(xiàng)目牽引工程，建成了國家級教學(xué)團(tuán)隊(duì)、省級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、省級精品課程;建立了科學(xué)合理的學(xué)生評價(jià)體系和科技創(chuàng)新激勵(lì)機(jī)制。

［1］丁守成.理工科電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究與實(shí)踐［J］.北京:實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2008，Vol.25.No.3，114 ～117.

［2］趙維武.本科生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究［J］.北京:實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2006，Vol.23.No.1，83 ～85.

［3］丁守成，袁桂慈，楊世洲.加強(qiáng)示范中心建設(shè)，深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革［J］.上海:實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009.07.Vol.28，No.7，92～94.

［4］張婕，牛驍，張鐘彥等.綜合型實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)踐與探討［J］.上海:實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2007，Vol.26.No.2，103-105.

［5］王偉祖，鄭旭明.構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力［J］.上海:實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2007，Vol.26.No.2，70-72+75.

［6］李小昱，王為，胡波.研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與思考［J］.上海:實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2008，Vol.27.No.6，105-107.