電工電子分級(jí)分類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式研究與實(shí)踐

蔣力立, 彭　端, 杜宇上, 陳靈敏

(廣東工業(yè)大學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)部, 廣東 廣州　510006)

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電工電子分級(jí)分類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式研究與實(shí)踐

蔣力立, 彭端, 杜宇上, 陳靈敏

(廣東工業(yè)大學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)部, 廣東 廣州510006)

闡述了高校電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)分級(jí)分類(lèi)教學(xué)改革的策略與實(shí)踐,通過(guò)規(guī)范各類(lèi)基本必修課、開(kāi)設(shè)系列競(jìng)賽培訓(xùn)公選課、主辦電子設(shè)計(jì)實(shí)踐能力提高班等形式,構(gòu)建分級(jí)分類(lèi)教學(xué)平臺(tái),實(shí)施多模式、多層次、多方位教學(xué),從而提高電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的整體教學(xué)質(zhì)量。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式； 電工電子分級(jí)分類(lèi); 實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

分級(jí)分類(lèi)教學(xué)就是依據(jù)因材施教和以人為本的原則,根據(jù)學(xué)生不同的培養(yǎng)方向,考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)需求、個(gè)性差異,以及專(zhuān)業(yè)需求、社會(huì)需求及就業(yè)導(dǎo)向,尊重個(gè)體差異,滿(mǎn)足不同起點(diǎn)學(xué)生的需求,將學(xué)生劃分為不同層次、不同類(lèi)別,確定不同的培養(yǎng)方案和教學(xué)計(jì)劃,選擇不同的教材,配備不同的師資力量,采用多種教學(xué)方法和手段進(jìn)行教學(xué),使各個(gè)層次的學(xué)生均能達(dá)到與其能力相適應(yīng)的水平[1-6]。本文以我校人才培養(yǎng)方案為基礎(chǔ),遵循高等教育教學(xué)的內(nèi)在規(guī)律,實(shí)行電工電子實(shí)驗(yàn)分級(jí)分類(lèi)教學(xué),實(shí)施多樣化人才培養(yǎng),建立了多層次、模塊化、大規(guī)?；⒍嗝襟w化的教學(xué)平臺(tái),構(gòu)建由“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)型、提高設(shè)計(jì)型、綜合應(yīng)用型、學(xué)科競(jìng)賽型、研究創(chuàng)新型”5個(gè)層次分級(jí)分類(lèi)的金字塔結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。著眼于將理論與實(shí)際、基礎(chǔ)與綜合研究、軟件與硬件、課內(nèi)與課外、學(xué)科競(jìng)賽與創(chuàng)新實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合。

1　電工電子實(shí)驗(yàn)分級(jí)分類(lèi)教學(xué)模式

1.1分級(jí)教學(xué),循序漸進(jìn)

按照學(xué)生的能力及興趣愛(ài)好,將系列“電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”課程分為5級(jí)：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)型、提高設(shè)計(jì)型、綜合應(yīng)用型、學(xué)科競(jìng)賽型和研究創(chuàng)新型。第1級(jí)至第3級(jí)為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)必修課,第4級(jí)和第5級(jí)為選修課。

(1) 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)型。以電路、電子技術(shù)課程驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,重點(diǎn)解決理論與實(shí)踐結(jié)合、理想模型與實(shí)際物體結(jié)合、運(yùn)用知識(shí)、提高實(shí)踐能力的問(wèn)題。

(2) 提高設(shè)計(jì)型。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)為多個(gè)單元電路的組合,強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)原理的分析與應(yīng)用,同時(shí)采用EDA仿真工具和數(shù)字電路EDA技術(shù),為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容深度的挖掘和教學(xué)操作提供了靈活性,提高了效率。

(3) 綜合應(yīng)用型。采用學(xué)生自由選課模式,使學(xué)生能夠較系統(tǒng)地掌握從選題、方案論證、電路設(shè)計(jì)、電路實(shí)現(xiàn)、裝配調(diào)試到最后總結(jié)報(bào)告和文檔整理過(guò)程。

(4) 學(xué)科競(jìng)賽型。承辦共享優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的實(shí)驗(yàn)技能競(jìng)賽。我校的學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能競(jìng)賽是我校的品牌賽事,自2006年以來(lái),每年舉辦。該競(jìng)賽對(duì)激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣、提高學(xué)生實(shí)踐能力、促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革以及共享優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源上起到重要作用。

(5) 研究創(chuàng)新型。以創(chuàng)新實(shí)踐為主,根據(jù)學(xué)生的興趣和愛(ài)好,在課余時(shí)間,應(yīng)用PBL實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,通過(guò)對(duì)典型電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、組裝、實(shí)驗(yàn)和調(diào)試,學(xué)習(xí)現(xiàn)代電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)和創(chuàng)新方法,培養(yǎng)現(xiàn)代電工電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)能力,為電工電子技術(shù)科技創(chuàng)新奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

1.2分類(lèi)指導(dǎo),因材施教

按照學(xué)科和專(zhuān)業(yè)發(fā)展方向需要,將實(shí)驗(yàn)劃分為4個(gè)大類(lèi),如表1所示。學(xué)科競(jìng)賽型和研究創(chuàng)新型面向全校以公選課形式進(jìn)行,為學(xué)有余力、興趣濃厚的學(xué)生提供研究創(chuàng)新的實(shí)踐機(jī)會(huì),鼓勵(lì)學(xué)生自主選題開(kāi)展創(chuàng)新研究。不同類(lèi)別的學(xué)生采用不同的教學(xué)大綱及教材,每類(lèi)中均有基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)型、提高設(shè)計(jì)型、綜合應(yīng)用型等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,教師根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況及專(zhuān)業(yè)需求制訂相應(yīng)的教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

表1　按專(zhuān)業(yè)分類(lèi)情況

學(xué)科競(jìng)賽型是針對(duì)全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的系列培訓(xùn)課程,旨在啟迪創(chuàng)新思維、發(fā)展創(chuàng)造力、培養(yǎng)實(shí)踐和創(chuàng)新能力、提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì),為創(chuàng)新能力培養(yǎng)搭建新的有效平臺(tái),也為學(xué)生提供拓展知識(shí)面、補(bǔ)充實(shí)踐學(xué)時(shí)、豐富業(yè)余生活的實(shí)踐機(jī)會(huì)。學(xué)科競(jìng)賽型主要面向全校電類(lèi)、近電類(lèi)、機(jī)類(lèi)等專(zhuān)業(yè)學(xué)生,以實(shí)驗(yàn)公選課的形式開(kāi)設(shè)。

我校電工電子實(shí)驗(yàn)中心自2011年至今,已逐步開(kāi)出10門(mén)課程：常用電子儀器使用、常用電子元器件的選用、常用電子電路設(shè)計(jì)、常用傳感器應(yīng)用電路設(shè)計(jì)、常用單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、常用EDA系統(tǒng)設(shè)計(jì)、原理圖與PCB制板的設(shè)計(jì)方法、信號(hào)源電路設(shè)計(jì)與制作、趣味電子電路設(shè)計(jì)與制作、現(xiàn)代電子系統(tǒng)綜合與創(chuàng)新。學(xué)生可根據(jù)自己的能力和興趣選擇不同層次不同類(lèi)型的公選課。公選課包含了電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽所需的主要基本知識(shí),在課程內(nèi)容傳授、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面既有延續(xù)性,體現(xiàn)了發(fā)展觀,又實(shí)現(xiàn)了課程由淺入深,多層次、多角度、寬視野的科學(xué)設(shè)置。10門(mén)公選課既相互獨(dú)立、各有側(cè)重,便于實(shí)施教學(xué),其內(nèi)容又密切相關(guān)、相互配合。各門(mén)課程有機(jī)結(jié)合,融知識(shí)性、趣味性、實(shí)踐性、拓展性于一體,形成了內(nèi)容豐富、體系完整的以能力培養(yǎng)為主線(xiàn),分層次、相互銜接的科學(xué)、系統(tǒng)的公選課實(shí)踐教學(xué)課程體系。

研究創(chuàng)新型以舉辦電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)班的形式,面向全校在校本科生,主要招收電類(lèi)各專(zhuān)業(yè)學(xué)生。中心鼓勵(lì)學(xué)生申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目、數(shù)字化校園等大學(xué)生課外科技活動(dòng)項(xiàng)目,對(duì)未獲得校級(jí)以上立項(xiàng)的項(xiàng)目給予院系級(jí)資金資助；組織引導(dǎo)學(xué)生參加挑戰(zhàn)杯、電子設(shè)計(jì)等相關(guān)競(jìng)賽。通過(guò)這些訓(xùn)練和競(jìng)賽項(xiàng)目,突出實(shí)踐教學(xué),實(shí)現(xiàn)“做中學(xué),學(xué)中做”；培養(yǎng)學(xué)生電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的實(shí)踐能力；拓展學(xué)生的知識(shí)面,補(bǔ)充實(shí)踐學(xué)時(shí),豐富業(yè)余生活；引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)代電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)和創(chuàng)新方法,培養(yǎng)現(xiàn)代電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)能力,為電工電子技術(shù)科技創(chuàng)新奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

1.3踐行五個(gè)結(jié)合,提升實(shí)驗(yàn)實(shí)效

分級(jí)分類(lèi)教學(xué)平臺(tái)實(shí)施多模式、多層次、多方位教學(xué),著眼于將理論與實(shí)踐結(jié)合、基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)與綜合研究型實(shí)驗(yàn)結(jié)合、EDA軟件與硬件實(shí)驗(yàn)結(jié)合、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)與課外實(shí)踐結(jié)合、學(xué)科競(jìng)賽培訓(xùn)與創(chuàng)新實(shí)踐結(jié)合。

(1) 理論與實(shí)際結(jié)合。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容注重理論與實(shí)際結(jié)合,例如伏安特性的測(cè)量、互感線(xiàn)圈同名端的判斷、運(yùn)算放大器的應(yīng)用、彩燈控制電路等,通過(guò)這些緊密聯(lián)系實(shí)際的內(nèi)容激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。同時(shí)設(shè)計(jì)一批能夠先于理論學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)踐學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí),寓理論教學(xué)于實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中指導(dǎo)教師要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)與該實(shí)驗(yàn)課題相關(guān)的理論知識(shí),通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提高學(xué)生的理論分析和計(jì)算能力,激發(fā)學(xué)生的理論學(xué)習(xí)熱情,提高他們的實(shí)驗(yàn)研究能力。

(2) 基礎(chǔ)與綜合研究型實(shí)驗(yàn)結(jié)合。每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中均有基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)及綜合研究型實(shí)驗(yàn),基本型實(shí)驗(yàn)為必做,每個(gè)學(xué)生必須按規(guī)定完成。綜合研究型實(shí)驗(yàn)為提高型實(shí)驗(yàn)和開(kāi)拓型實(shí)驗(yàn),屬選作內(nèi)容,學(xué)生在完成基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,可根據(jù)自己的能力及興趣、愛(ài)好及能力,選擇完成提高設(shè)計(jì)性或綜合應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為遞進(jìn)的3個(gè)層次,層次間良好的銜接與交錯(cuò)保障實(shí)驗(yàn)中基礎(chǔ)、提高設(shè)計(jì)、綜合應(yīng)用的有機(jī)統(tǒng)一。

(3)EDA軟件與硬件實(shí)驗(yàn)結(jié)合。采用反映現(xiàn)代電子技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)的現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)方法與開(kāi)發(fā)工具,如Multisim、VHDL語(yǔ)言、EDA工具、單片機(jī)編程器等[7-8]。EDA仿真具有很強(qiáng)的測(cè)試和分析功能,是目前世界先進(jìn)的仿真技術(shù),具有很強(qiáng)的可發(fā)展性。EDA仿真使電路設(shè)計(jì)重心由硬件設(shè)計(jì)(傳統(tǒng)電路設(shè)計(jì))向軟件設(shè)計(jì)(微控制技術(shù))轉(zhuǎn)移,將EDA仿真引入實(shí)驗(yàn)教學(xué),符合電子技術(shù)發(fā)展的潮流。通過(guò)EDA實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以學(xué)到當(dāng)今先進(jìn)的EDA技術(shù),了解本學(xué)科的發(fā)展方向,開(kāi)闊視,訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和新產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力。

(4) 課內(nèi)實(shí)驗(yàn)與課外實(shí)踐結(jié)合。對(duì)于基礎(chǔ)必修內(nèi)容,主要采用教師現(xiàn)場(chǎng)多媒體授課與指導(dǎo)的常規(guī)教學(xué)方法,全校統(tǒng)一排課,要求學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)按規(guī)范完成規(guī)定的操作，保障大規(guī)模實(shí)驗(yàn)教學(xué)有序正常進(jìn)行。對(duì)于提高設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和綜合應(yīng)用型實(shí)驗(yàn),一般采用教師指導(dǎo)下的學(xué)生合作式、互動(dòng)式學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,師生之間、學(xué)生之間相互討論,強(qiáng)調(diào)啟發(fā)式教學(xué)。課內(nèi)完成實(shí)際操作,課外學(xué)生可提前自行預(yù)習(xí)、查閱資料、完成電路設(shè)計(jì)、虛擬仿真等。對(duì)于研究創(chuàng)新,主要由學(xué)生課外完成，采用教師引導(dǎo)、學(xué)生自主式、合作式、PBL研究式學(xué)習(xí)與實(shí)踐的教學(xué)方法,強(qiáng)調(diào)獨(dú)立解決問(wèn)題能力、團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。教學(xué)形式主要為項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式、合作式、研究式等[9-12]。

(5) 學(xué)科競(jìng)賽培訓(xùn)與創(chuàng)新實(shí)踐結(jié)合。學(xué)科競(jìng)賽有著常規(guī)教學(xué)不可及的特殊的創(chuàng)新教育功能,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力具有不可替代的作用,是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的重要途徑之一。我校的學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能競(jìng)賽是我校的品牌賽事,自2006年以來(lái),每年都成功舉辦,每一次競(jìng)賽均吸引了一大批學(xué)生積極參與,每屆都取得了不錯(cuò)的成績(jī),為參加每年9月份的全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽和隔年一次的全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽奠定了基礎(chǔ)。學(xué)科競(jìng)賽對(duì)激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣、提高學(xué)生實(shí)踐能力、促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革以及共享優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源起到重要作用,給學(xué)生提供了自主設(shè)計(jì)、自由探索、自己動(dòng)手、自主創(chuàng)新的實(shí)踐機(jī)會(huì)。

分級(jí)分類(lèi)教學(xué)模式如圖1所示。

圖1　 五級(jí)四類(lèi)五結(jié)合教學(xué)模式

2　成效

通過(guò)構(gòu)建多層次、模塊化、大規(guī)?；⒍嗝襟w化的電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái),規(guī)范了基礎(chǔ)必修實(shí)驗(yàn)、豐富了自選研究項(xiàng)目,為不同專(zhuān)業(yè)、不同基礎(chǔ)、不同需求的學(xué)生提供了更廣闊的自我選擇機(jī)會(huì)。

通過(guò)基礎(chǔ)必修項(xiàng)目的訓(xùn)練,學(xué)生能掌握電工電子實(shí)驗(yàn)儀器儀表的基本操作,能正確連接電路,能正確測(cè)量、記錄、處理及分析數(shù)據(jù),能分析及處理簡(jiǎn)單的電路故障,能撰寫(xiě)合格的實(shí)驗(yàn)報(bào)告等。

學(xué)有余力感興趣的學(xué)生會(huì)選擇提高設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和綜合應(yīng)用型實(shí)驗(yàn),甚至選擇相應(yīng)公選課或進(jìn)入電子設(shè)計(jì)實(shí)踐能力提高班學(xué)習(xí)。這類(lèi)學(xué)生通過(guò)公選課的學(xué)習(xí),在分析問(wèn)題解決問(wèn)題的工程應(yīng)用能力方面得到了更多的訓(xùn)練,其創(chuàng)新能力也得到加強(qiáng)。 特別是電子設(shè)計(jì)實(shí)踐能力提高班成績(jī)顯著,第一、二屆近80名學(xué)生在國(guó)家、省、校各類(lèi)比賽中獲獎(jiǎng)60余項(xiàng),其中全國(guó)大學(xué)生嵌入式設(shè)計(jì)大賽特等獎(jiǎng)1項(xiàng)、全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽國(guó)家二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。

3　結(jié)語(yǔ)

實(shí)施電工電子實(shí)驗(yàn)分級(jí)分類(lèi)教學(xué)模式,通過(guò)規(guī)范的基礎(chǔ)必修實(shí)驗(yàn)和多樣的自主選項(xiàng)實(shí)驗(yàn),即滿(mǎn)足大面積成才,又給個(gè)性化教學(xué)提供廣闊的選擇空間,它順應(yīng)了現(xiàn)代高校課程教學(xué)改革的趨勢(shì),對(duì)學(xué)校培養(yǎng)應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才有著十分重要的意義。

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[11] 曾思明,彭端,蔣力立,等.電子電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2010,8(6):103-105.

[12] 曾思明,杜宇上,彭端,等.開(kāi)放自主式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探究和實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2012,10(5):79-82.

Researchandpracticeonclassifiedteachingmodeinelectricalandelectronictechnologyexperiment

JiangLili,PengDuan,DuYushang,ChenLingmin

(DepartmentofExperimentTeaching,GuangdongUniversityofTechnology,Guangzhou510006,China)

Somestrategiesandpracticeofclassifiedteachingreformaboutelectricalandelectronictechnologyexperimentsareintroduced.Toimprovetheteachingaboutelectricalandelectronictechnologyexperiments,somemethodsaredescribedfromthesefollowingaspects:regulatingthecompulsorycourses,offeringtheoptionalcourses,settingtheadvancedclasstodevelopthepracticalskillofelectronicdesign,andbuildtheplatformofclassifiedteaching.

experimentalteachingmode；electricalandelectronicclassification;experimentalteachingplatform

DOI:10.16791/j.cnki.sjg.2016.05.053

2015- 10- 13修改日期：2015- 11- 30

2013年度廣東工業(yè)大學(xué)教育教學(xué)改革項(xiàng)目(2013Y014)；2014年廣東省精品資源共享課建設(shè)項(xiàng)目(ZYGX011)；2014年度廣東省“質(zhì)量工程”建設(shè)項(xiàng)目(JGXM029)；2014年廣東工業(yè)大學(xué)“質(zhì)量工程”項(xiàng)目(261541441)

蔣力立(1965—),女,湖南湘潭,碩士,高級(jí)實(shí)驗(yàn)師,主要從事電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué).

E-mail：jianglili@gdut.edu.cn

G642.0

A

1002-4956(2016)5- 0201- 04

實(shí)驗(yàn)課程改革