電類實踐課程自主開放的探索與研究

趙 娜，謝 紅，黃湘松

（哈爾濱工程大學(xué) 信息與通信工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001）

電類實踐課程自主開放的探索與研究

趙 娜，謝 紅，黃湘松

（哈爾濱工程大學(xué) 信息與通信工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001）

針對電類專業(yè)學(xué)生實踐參與不足和動手能力較差的現(xiàn)狀，探討推行課程開放自主實踐模式。該文通過鼓勵工程學(xué)科學(xué)生發(fā)揮工程意識和創(chuàng)新思維，培養(yǎng)他們自我學(xué)習(xí)和研究的意識，在實踐課程管理中提供、創(chuàng)造各種資源和空間以及開放、規(guī)范的實驗過程，使實踐課程環(huán)境能跟上實踐教育的發(fā)展，切實提高實踐教學(xué)的水平，提出與之相適應(yīng)的實踐管理和服務(wù)機(jī)制，使參與實踐的學(xué)生成為實踐課程的主體，在實踐中學(xué)習(xí)和成長。實踐表明，自主實踐教學(xué)方式在實踐中取得了良好的效果，對于工程學(xué)科具有普遍的推廣意義。

自主開放實驗；自主學(xué)習(xí)；實踐課程環(huán)境；實踐課程管理體系

近半個世紀(jì)以來，工程技術(shù)和工程學(xué)科經(jīng)歷了巨大的發(fā)展變化，現(xiàn)代科學(xué)知識和工程技術(shù)滲透到了生活的方方面面，讓我們獲得了更多更加便捷的體驗。實踐是工程教育的重要環(huán)節(jié)，它除了使學(xué)生思考和解決一些學(xué)科的基本問題外，還可以進(jìn)一步聯(lián)系實際的將各學(xué)科知識內(nèi)容綜合［1］?，F(xiàn)代工程技術(shù)領(lǐng)域需要越來越多的具有分析和解決問題能力的工程技術(shù)人才［2］，他們掌握工程技術(shù)信息，具有健全的知識結(jié)構(gòu)，跟上時代的發(fā)展，而培養(yǎng)這樣的工程技術(shù)人才是我們工程教育者的責(zé)任。

但現(xiàn)實狀況是工程專業(yè)學(xué)生的實踐能力往往無法滿足工程實踐的需要，分析、設(shè)計和解決實際問題的能力欠缺，積極主動參與實踐的人相對較少［3－4］。原因是，我們的實踐課程缺少實踐培養(yǎng)、自主發(fā)展的氛圍，學(xué)生的工程意識和創(chuàng)新思維得不到鼓勵和發(fā)揮。從實踐課程形式來看就是講授的環(huán)節(jié)過多，灌輸取代了對知識的自我發(fā)現(xiàn)和探索。漸漸發(fā)現(xiàn)，這種方式對學(xué)生的成長沒有任何好處，要使工程專業(yè)學(xué)生獲得真正的自我成長和能力的提升，必須要靠他們自我學(xué)習(xí)和研究，讓學(xué)生真正在實踐中摸爬滾打，鼓勵他們的創(chuàng)新想法，并形成自主研究和自由研究的氛圍［5］。我們的實踐教育除了提供給學(xué)生必備的知識、技能外，更重要的一點是培養(yǎng)他們求知探索、自覺學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的能力，這也是新形勢下工程技術(shù)人才應(yīng)該具有的基本素質(zhì)［6－7］。

再者是實踐課程管理問題。在工程教育中，學(xué)校的作用是推動、創(chuàng)造和提供各種資源和空間，作為工程教育者應(yīng)該努力提供適合學(xué)生發(fā)展的空間和更好的發(fā)揮學(xué)生創(chuàng)造性的條件。我國近年來在實踐教育方面投入了大量的建設(shè)資金，使得我們的實踐課程在硬件條件方面得到了很大的改善，各種研究環(huán)境、實踐資源和實驗條件都有了明顯的改進(jìn)。在這樣的實踐條件下，如何使軟環(huán)境也能跟得上實踐教育的發(fā)展，切實提高實踐教學(xué)的水平，是擺在工程教育者面前的一個重要問題，而實踐管理體系即使這樣的軟環(huán)境。

1 開放自主實踐激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)動力

參與實踐的每個人都是獨立的、有想法和有創(chuàng)見的個體［8］。哈佛大學(xué)的觀點認(rèn)為，大學(xué)核心課程的價值是幫助學(xué)生學(xué)會組織和分析知識的方法，批判地看待事物，培養(yǎng)他們的獨立思考問題和解決問題的能力，并成為終身獨立的學(xué)習(xí)者［9］。

我們在工程類專業(yè)中推行自主開放的實踐教學(xué)形式，開放實踐是指實踐活動不受場地、時間等的限制，但在課程實驗中會將實驗室場地、時間以及設(shè)備根據(jù)具體情況全部或部分開放，倡導(dǎo)學(xué)生以更自由的時間和更輕松的研究氛圍主動參與實踐課程；自主是指由學(xué)生自己主導(dǎo)學(xué)習(xí)活動，要求學(xué)生自己通過研究和實踐了解和掌握實驗內(nèi)容的相關(guān)信息。自主開放實驗教學(xué)鼓勵自主學(xué)習(xí)和實踐的態(tài)度，主張把實驗的主動權(quán)和時間還給學(xué)生，這樣學(xué)生的學(xué)習(xí)活動會更有目的性和針對性，對實驗內(nèi)容和過程也會更了解和熟悉［10］。

與此同時，為使自主實踐取得更好的效果，改變傳統(tǒng)實驗以演示、講解為主的教學(xué)方式，采用問題引導(dǎo)方式指導(dǎo)實踐，當(dāng)學(xué)生遇到問題時并不直接給出問題的答案，讓學(xué)生自己思考和作出判斷，教師只在必要時加以引導(dǎo)，提供參考意見，提醒學(xué)生適當(dāng)做出修正和調(diào)整，并觀察學(xué)生在實踐操作中的反應(yīng)。

開放自主實踐的目的是為了培養(yǎng)學(xué)生具有開放的工程意識，學(xué)會開放的思考和分析，主動聯(lián)系相關(guān)知識，而不是跟著教師的思維定式去完成。學(xué)生在實踐中遇到問題，從理論的角度分析，帶著問題去學(xué)習(xí)，探尋實驗現(xiàn)象的成因，有助于學(xué)生獲得更深入的理解和更深刻的記憶，從中更好地鍛煉動手能力。我們一方面鼓勵自主學(xué)習(xí)，另一方面也需要提供必要的和充分詳細(xì)的輔助，如方便快捷的網(wǎng)絡(luò)資源服務(wù)、全面的實驗指導(dǎo)教材，實驗內(nèi)容的詳細(xì)介紹說明以及相關(guān)的視頻資源等作為自主學(xué)習(xí)的資料。

2 自主開放實踐改革的措施

積極探索切實可行的實踐教學(xué)途徑，是我們不斷探索和實踐的課題之一?，F(xiàn)代化的工程技術(shù)人才的培養(yǎng)需要加入更多新的內(nèi)容。我們主張通過設(shè)計合理的實驗，提供必要的和充足的條件，安排合適的時間，有步驟地幫助學(xué)生逐級構(gòu)建工程實踐能力，以實踐開放來促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、研究學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)。

如何設(shè)置合理的開放和實踐環(huán)節(jié)，起到合適的監(jiān)督、促進(jìn)和激勵作用，具體來說，一方面是要培養(yǎng)學(xué)生實踐熱情，增加學(xué)生的實踐機(jī)會，在工程實踐中激發(fā)學(xué)生的潛能，即開放實踐；另一方面在實踐中鼓勵和推進(jìn)自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)獨立分析、獨立實踐和解決問題的習(xí)慣，即自主自助實踐，更重要的一點是要建立一套系統(tǒng)可行的實踐教學(xué)約束與管理機(jī)制，對開放實踐教學(xué)進(jìn)行有效的引導(dǎo)和管理，充分保障、約束和促進(jìn)學(xué)生的自主、自覺學(xué)習(xí)。當(dāng)然，在這其中更需要教師的積極參與和適應(yīng)，包括方法和態(tài)度上的轉(zhuǎn)變。在教與學(xué)兩方面促進(jìn)和保障體系可持續(xù)的運行，通過這樣系統(tǒng)的實踐訓(xùn)練促進(jìn)學(xué)生工程素質(zhì)（態(tài)度、適應(yīng)能力等）的養(yǎng)成。

工科大學(xué)實踐課程一般主要包括基礎(chǔ)實驗、綜合設(shè)計、創(chuàng)新競賽和實習(xí)。我們主要針對基礎(chǔ)實驗課程，從教學(xué)環(huán)節(jié)實驗資源的配置、課程材料的編寫直至實驗管理運行方式等方面進(jìn)行改進(jìn)，探討并考慮在以下兩個方面開展自主開放實踐教學(xué)改革。

2.1 開展與工程實際結(jié)合的實驗課程教學(xué)

我們的實驗課程教學(xué)會根據(jù)工程實際項目設(shè)計實踐選題和內(nèi)容，讓學(xué)生在動手實踐中發(fā)現(xiàn)問題。實驗的內(nèi)容不僅局限于實驗室的常規(guī)練習(xí)，還要預(yù)設(shè)和分析在工程實踐中可能出現(xiàn)的各種實際狀況。如可以通過調(diào)節(jié)小信號放大電路或運放電路的增益改變音頻信號的電壓幅度，進(jìn)而控制功率放大電路輸出足夠高的功率驅(qū)動負(fù)載或揚聲器，這樣就把基本電路單元聯(lián)系起來構(gòu)成實用的滿足特定需要的電路系統(tǒng)，除此之外還包括了增設(shè)的各種實用運放芯片的多種應(yīng)用電路的實驗。這樣既可以增強(qiáng)工程意識，同時結(jié)合工程實際，引入真實的工程實踐問題，這也正是工程教育改革中“做中學(xué)（learning by doing）”思想的體現(xiàn)［8］，這些與工程實踐直接相關(guān)的動手訓(xùn)練，有利于盡快適應(yīng)未來的電路設(shè)計方面的工作。

將實踐項目中的一部分作為基礎(chǔ)實驗的題目，選擇相對操作要求較低、設(shè)計要求易于實現(xiàn)的部分，推敲設(shè)計方案的合理性和可操作性。為了便于操作和適應(yīng)不同學(xué)生的實踐能力水平個體差異，將實驗選題的設(shè)計要求在難度上進(jìn)行了分級。像電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗中單級晶體管放大電路可以是實用的音頻放大器的一部分，也可以組成多級放大電路構(gòu)成其他電路系統(tǒng)。在我們的電類專業(yè)自主設(shè)計型實驗中，不局限于實驗教材的內(nèi)容，只給出實驗題目和具體指標(biāo)要求，但提供基本的元器件、所需的儀器設(shè)備和印制電路板等，由學(xué)生提出詳細(xì)的實驗解決方案，充分滿足學(xué)生動手的欲望。鼓勵學(xué)生可以在實驗選題和內(nèi)容上設(shè)計和創(chuàng)新，對題目內(nèi)容作進(jìn)一步的組合和擴(kuò)展。通過這樣的基礎(chǔ)實驗和設(shè)計實驗的綜合訓(xùn)練來培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)工程實驗和應(yīng)用能力，同時發(fā)掘和鍛煉一批動手能力較強(qiáng)的同學(xué)進(jìn)一步的創(chuàng)作和發(fā)揮，參與創(chuàng)新實驗項目的申報和電子設(shè)計競賽。利用這樣的方式將理論與實踐結(jié)合，課內(nèi)與課外結(jié)合，給學(xué)生提供更多實踐的機(jī)會，鼓勵學(xué)生更多地參與一些高層次的實踐訓(xùn)練，推進(jìn)教學(xué)實踐模式從入門到實踐的創(chuàng)新。

2.2 自主開放實驗管理體制的保障

要保障自主開放實驗在縱向上具有漸進(jìn)性，橫向上具有拓展性，必須建立起一套完整的和系統(tǒng)可行的約束和管理機(jī)制，即開放實驗管理體系。實驗管理體系作為開放自主實驗必備的軟件資源和配套環(huán)節(jié)，是開放實驗課程順暢運行的重要保障。行之有效的管理和服務(wù)措施，可以促進(jìn)開放自主實驗更好地、更規(guī)范地運作。

圖1 實驗考查表實例

自主實驗管理體系在設(shè)計之初是考慮通過加強(qiáng)和完善制度管理來保障師生參與實踐課程的熱情，為學(xué)生提供一個有利于其工程實踐能力形成和發(fā)展的環(huán)境。作為一種改進(jìn)的實踐運行管理和服務(wù)方式，實驗管理體系的設(shè)置需要涵蓋自主開放實驗中的各個環(huán)節(jié)，包括從實踐教學(xué)的運行方式、考核評價制度環(huán)節(jié)和其他配套的開放教學(xué)環(huán)境等一系列的組織。

2.2.1 合理的考核評價體系

建立全面和合理的考核評價體系是自主開放實踐課程實施的重要保障，也是檢驗自主開放實驗效果的重要考察標(biāo)準(zhǔn)。一個合理的考核評價體系可以更好地激勵學(xué)生參與實驗課程的熱情。開放實驗的考核評價主要分為實驗前考核、實驗中關(guān)注和考查以及實驗收尾3個階段。實驗前的準(zhǔn)備要求學(xué)生自行查閱相關(guān)資料和技術(shù)手冊，做好充分的預(yù)習(xí)。實驗前設(shè)置了預(yù)考核環(huán)節(jié)，確保學(xué)生充分熟悉實驗內(nèi)容，對即將進(jìn)行的實驗思路清晰、過程明確。在實驗過程中學(xué)生做到獨立思考、設(shè)計，完成各項實驗步驟，教師只適當(dāng)參與引導(dǎo)并考核學(xué)生實踐操作的情況，關(guān)注學(xué)生的測試動作和反應(yīng)，以此考查學(xué)生的獨立實驗、操作和解決實際問題等方面的能力，實驗中的考核評價采取過程評價原則，并在實驗后形成清晰的操作報告，通過操作報告獲知學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)的處理以及對實驗結(jié)果的分析情況。

實驗過程評價實施環(huán)節(jié)中，指導(dǎo)教師會對學(xué)生的每一項評定結(jié)果及時記錄，如圖1所示，給出了實驗考核評分操作表，實驗操作表中制定了實驗中需考查的項目和各自所占的權(quán)值。同時此考查評價標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生開放，標(biāo)準(zhǔn)公開，也使學(xué)生清楚實驗?zāi)芰疾榈牟糠趾驮瓌t。在隨后的實驗課程應(yīng)用中我們也根據(jù)實際實驗情況對考查表中的內(nèi)容做出了相應(yīng)的調(diào)整，如適當(dāng)增加獨立性的衡量所占的權(quán)值，這樣考查學(xué)生的實踐操作情況更為客觀。

2.2.2 自主開放實驗配套設(shè)置

作為自主開放實驗配套的服務(wù)，為了保障自主開放實驗的開展，需要提供給學(xué)生必要的參考和學(xué)習(xí)資料，了解和掌握實踐中存在的各種問題、現(xiàn)象和它們之間的聯(lián)系，理論基礎(chǔ)。這些資料主要包括實驗步驟及操作演示說明、實驗問題自查表、實驗注意事項、儀器使用說明、預(yù)習(xí)報告、實驗報告要求和實驗設(shè)計范例等。其他與開放實驗配套的工程環(huán)境包括可以利用開放管理系統(tǒng)在線查看實驗室預(yù)約和開放的狀況以及實驗設(shè)備的使用情況。設(shè)計開放實驗刷卡系統(tǒng)記錄了學(xué)生上下課的時間，允許多次累計上下課次數(shù)及時長，由刷卡系統(tǒng)記錄，這樣更增加了學(xué)生選課的自由度。在實驗室中設(shè)置查詢機(jī)，學(xué)生可使用查詢實驗內(nèi)容資料及相關(guān)儀器的使用說明及視頻資料等；網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)的應(yīng)用以及現(xiàn)有的實驗條件的不斷改進(jìn)和更新，基本實現(xiàn)了實驗室開放和資源的共享，是實現(xiàn)開放實驗開展并延續(xù)的基本保障。

開放自主式的實驗教學(xué)吸引更多的學(xué)生到實驗室鍛煉，考慮大多數(shù)人的需要，但同時也關(guān)注個體發(fā)展。對于一些動手能力較強(qiáng)的同學(xué)，可以帶動和促進(jìn)更多的學(xué)生參與開放綜合實驗，設(shè)計更多的選題類型，保障了開放實驗的拓展性?？梢哉f，各種配套的硬件和軟件資源的合理組織和作用，促進(jìn)了工程實踐教學(xué)綜合的、全面的和更好地開展。

2.2.3 自主開放實驗教學(xué)指導(dǎo)

操作考核中考查學(xué)生獨立完成實驗的能力，所有參考資料中已有的內(nèi)容應(yīng)由學(xué)生自己解決，在此過程中實驗教師盡量不要過多介入學(xué)生的實驗過程，只提供必要的輔助，但必須保證對實驗過程的有效監(jiān)控，實驗教師需要時時在場，以確保實驗的安全性。

教師方面，學(xué)生實踐課程的指導(dǎo)由責(zé)任心強(qiáng)的理論課教師和具有實踐經(jīng)驗的研究生助教共同擔(dān)當(dāng)，實驗室配套多媒體系統(tǒng)，學(xué)生如有疑問可隨時進(jìn)行自助查詢，也可咨詢實驗教師。我們也通過對指導(dǎo)教師的集中培訓(xùn)，積極推進(jìn)引導(dǎo)師生發(fā)現(xiàn)開放實踐教學(xué)的價值，不斷地及時溝通和了解實驗中出現(xiàn)的情況，實驗任務(wù)的安排和進(jìn)展。

實驗管理體系各個環(huán)節(jié)的規(guī)范合理，約束和保障了開放實驗的有序和有效地進(jìn)行。

3 結(jié)束語

通過約束和激勵機(jī)制促進(jìn)學(xué)生自主和自覺學(xué)習(xí)，提高學(xué)生參與實踐的熱情。在實踐教學(xué)過程中，教師講授少了，但工作并沒有減少，有實驗材料的準(zhǔn)備，有實驗中恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，實踐過程中需要考慮和關(guān)注更多的細(xì)節(jié)，教師的指導(dǎo)也需要更注重技巧，即怎樣能做到既起到適時督促的效果，調(diào)動學(xué)生的實踐熱情，又不會做過了頭，適得其反。在基礎(chǔ)實踐中啟發(fā)和調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)研究的潛能，并進(jìn)一步培養(yǎng)和建立學(xué)生的工程意識。

對于初步實驗課程的開放實施，我們采取不限定實驗課程固定的時間，而是放在一段較為寬松的時間段內(nèi)，每位學(xué)生可根據(jù)自己的課下時間來安排實驗的時間。更高層次的開放是使不同層次學(xué)生在課余時間不受地點限制，能夠更加充分利用實驗環(huán)境和設(shè)備。其他工程專業(yè)也可根據(jù)自身的特點進(jìn)行更好的設(shè)計，鼓勵不同層次和不同形式的開放實踐，通過多層次開放實踐環(huán)節(jié)鼓勵越來越多的學(xué)生進(jìn)入實驗室參與實踐，參與創(chuàng)新，提高實踐教學(xué)的效果，在培養(yǎng)和提高學(xué)生的實踐能力方面做更多有益的嘗試和探索。

［1］孫盾，姚纓英.開設(shè)自主實驗的實踐與思考［J］.實驗技術(shù)與管理，2009，26（5）：21－23.

［2］陸一平，查建中.繽紛課堂：源于國外的工程教育實踐教學(xué)方法［J］.高等工程教育研究，2009（6）：137－142.

［3］秦娥，李衛(wèi)鋒.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗平臺下自主實驗的探索與實施［J］.現(xiàn)代計算機(jī)月刊，2012（6）：33－35.

［4］李元元，李正，徐向民.改革實踐教學(xué)模式培養(yǎng)創(chuàng)新型工程人才［J］.中國高等教育，2006（23）：31－32.

［5］陸源，厲旭云，葉治國，等.自主學(xué)習(xí)、自主實驗、自主創(chuàng)新教學(xué)的研究［J］.實驗技術(shù)與管理，2012，29（6）：11－16.

［6］陳盈，陳磊.開放環(huán)境下的學(xué)生自主實驗?zāi)Ｊ綐?gòu)建與實施［J］.淮南師范學(xué)院學(xué)報，2013，15（3）：120－122.

［7］伍揚.高校實驗室開放管理機(jī)制的研究［J］.實驗技術(shù)與管理，2012，29（8）：178－181.

［8］王碩旺，洪成文.CDIO：美國麻省理工學(xué)院工程教育的經(jīng)典模式——基于對CDIO課程大綱的解讀［J］.設(shè)計藝術(shù)研究，2009，28（4）：116－119.

［9］郭秋平.自主學(xué)習(xí)力：大學(xué)的核心競爭力——以哈佛大學(xué)為例［J］.鄭州大學(xué)學(xué)報（哲學(xué)社會科學(xué)版），2006，39（6）：181－185.

［10］孟祥貴，張澤鋒，向楨.以人為本，打造全開放的自主實驗平臺［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報，2010，32（S2）：128－129.

Exploration and Research on Independent－Open Practice Course for Engineering

ZHAO Na，XIE Hong，HUANG Xiangsong
（Information and Communication College，Harbin Engineering University，Harbin 150001，China）

According to the present situation of our electronic specialty students insufficient practice participation and poor practical ability，this paper discuss the implementation of new practice curriculum mode.By encouraging and exerting engineering students to p lay engineering consciousness and creative thinking，this paper suggests cultivate their awareness of self－study and research，provide，promote and create all kinds of resources and space，and an open，standardized experimental process in the practice courses management，and，let the practice curriculum environment keep up with the development of the practice education，and improve the level of practice teaching.This article mainly focus on how to carry out the independent open experimental teaching reform mode in electricity basic experimental courses，put forward the corresponding practice management and service mechanism，to make the participating students become the main body of practical courses，and then to learn and grow in practice.The proposed independent teaching method has achieved good results in practice and has an universal significance to engineering.

independent－open experiment；autonomous learning；studio environments；practical course management system

G642

A

10.3969／j.issn.1672－4550.2016.06.042

2015－04－15；修改日期：2016－10－26

全開放“自助式”實驗教學(xué)模式的研究與實踐（JG2013ZD06）；電類基礎(chǔ)課程自主開放式實驗綜合管理系統(tǒng)（SYJG20140801）。

趙娜（1979－），女，博士，講師，主要從事基礎(chǔ)課程教學(xué)和虛擬現(xiàn)實仿真方面的研究工作。