非電類工科專業(yè)電工學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)體系改革探索

秦立峰+姚志鳳+胡瑾+何東健

摘要：電工電子技術(shù)是非電類工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程之一。針對(duì)農(nóng)林院校的非工科專業(yè)實(shí)踐技能要求高、學(xué)生基礎(chǔ)較薄弱的問題，優(yōu)化改進(jìn)電工學(xué)課程的實(shí)踐教學(xué)體系設(shè)計(jì)；提出3大環(huán)節(jié)、10個(gè)具體措施改進(jìn)實(shí)踐課程教學(xué)方法，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：電工學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；課程改革；實(shí)踐能力

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1674-9324（2017）07-0091-03

一、引言

電工電子技術(shù)是非電類工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程之一。實(shí)踐性和應(yīng)用性是該課程的顯著特點(diǎn)，也是基本教學(xué)目標(biāo)之一，實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)是學(xué)生掌握理論知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，加深理解是必不可少的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，在該課程的教學(xué)體系中占有十分重要的地位。因此科學(xué)、合理地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、改革實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)方法，是提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力和實(shí)踐動(dòng)手能力的重要途徑。何俊等對(duì)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)該具備的課題背景工程性、知識(shí)的綜合性、實(shí)現(xiàn)方法的多樣性要素進(jìn)行了詳細(xì)分析，為電工電子學(xué)科高校教師提供了一個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路；徐淑華等提出了電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的建設(shè)目標(biāo)及建設(shè)規(guī)劃，闡述了建立電工電子系列課程理論教學(xué)體系和實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建方案；章飛等闡述了示范中心在創(chuàng)新管理體系和實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系方面的探索與實(shí)踐，探討了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的措施和方法。王成剛等建成了面向?qū)嵺`技能培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)綜合保障體系，探索了“雙師+科研”型實(shí)驗(yàn)教員隊(duì)伍培養(yǎng)模式。王綠君、郭韶平針對(duì)傳統(tǒng)專業(yè)教育體系的不足對(duì)電工電子專業(yè)理論與實(shí)踐考核方式進(jìn)行探討。王英紅對(duì)進(jìn)一步發(fā)展和完善開放式電工電子實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)提出建議。王亞軍等從實(shí)驗(yàn)教材、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段4個(gè)要素的變革，探討了培養(yǎng)學(xué)生能力的措施和方法。

然而，農(nóng)業(yè)院校非電類工科專業(yè)的學(xué)生基本電學(xué)知識(shí)相對(duì)較為薄弱，基本實(shí)驗(yàn)儀器使用和操作不夠熟練，實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐技能亟待提高。為了培養(yǎng)非電類工科專業(yè)大學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，課程組從優(yōu)化、改進(jìn)電工電子課程的實(shí)踐教學(xué)體系設(shè)計(jì)入手，提出3大環(huán)節(jié)、10個(gè)具體措施，多角度探索和實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，提高了教學(xué)質(zhì)量，取得了較好的教學(xué)效果。

二、實(shí)踐教學(xué)體系設(shè)計(jì)思路

從素質(zhì)教育的基本要求出發(fā)，以提升實(shí)踐技能為核心，針對(duì)農(nóng)林院校非工科專業(yè)學(xué)生在電工電子實(shí)驗(yàn)中存在的問題，提出基礎(chǔ)、常規(guī)和提升3個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)緊抓不同的具體內(nèi)容，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)10個(gè)關(guān)鍵措施，構(gòu)建電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。課程實(shí)踐教學(xué)體系設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

在基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，以培養(yǎng)和提高基本儀器認(rèn)知技能和基本實(shí)驗(yàn)操作技能為目標(biāo)。由于非電類學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，基本實(shí)驗(yàn)儀器認(rèn)知較差，基本實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)亟待提高，因此從基本認(rèn)知和技能培養(yǎng)入手，為進(jìn)入正常實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。

常規(guī)環(huán)節(jié)即常規(guī)課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，以強(qiáng)化過程管理和實(shí)驗(yàn)考核為主要手段，使學(xué)生自己動(dòng)手、自主實(shí)驗(yàn)；教師進(jìn)行引導(dǎo)和指導(dǎo)。重視實(shí)驗(yàn)過程管理，強(qiáng)化技能考核；以管理提升技能，以考核促進(jìn)學(xué)習(xí)，進(jìn)而提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)收獲。

提高環(huán)節(jié)主要是結(jié)合開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，完善開放實(shí)驗(yàn)室管理，結(jié)合各種設(shè)計(jì)競(jìng)賽，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)自習(xí)；為自學(xué)要求較高的學(xué)生提供學(xué)習(xí)條件。

在基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，以“2個(gè)基本”為關(guān)鍵措施，強(qiáng)化基本儀器認(rèn)知和基本操作訓(xùn)練，為常規(guī)環(huán)節(jié)和提高環(huán)節(jié)作基礎(chǔ)。常規(guī)環(huán)節(jié)分為實(shí)驗(yàn)過程管理和實(shí)驗(yàn)考核兩部分。實(shí)驗(yàn)過程中，從預(yù)習(xí)階段、實(shí)驗(yàn)階段、總結(jié)階段著手，采取加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)理解、提高故障排查能力和規(guī)范數(shù)據(jù)分析和報(bào)告等撰寫等措施；實(shí)驗(yàn)考核部分，采用3種不同的考核措施，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。提高環(huán)節(jié)采取自主實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)自習(xí)2項(xiàng)措施，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)的自主性，課程組結(jié)合大學(xué)生科創(chuàng)項(xiàng)目、大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽等，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法探索

以上述課程實(shí)踐教學(xué)體系設(shè)計(jì)思路為指導(dǎo)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程管理、實(shí)驗(yàn)考核方法和開放實(shí)驗(yàn)室等方面進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)方法探索。

（一）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)過程管理

實(shí)驗(yàn)過程為實(shí)驗(yàn)環(huán)境的核心和關(guān)鍵。分為三個(gè)步驟：

1.實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)階段，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思考與理解。每個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)就已經(jīng)開始。以往的實(shí)驗(yàn)大多是老師布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)，講解完成步驟，最后由學(xué)生重復(fù)。其弊端是很多學(xué)生在有限的時(shí)間（2個(gè)學(xué)時(shí)）內(nèi)，只能匆忙照著實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)操作，記錄下數(shù)據(jù)，不能仔細(xì)思考實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是什么，以及為什么要如此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)才能驗(yàn)證某個(gè)定理。例如在戴維寧定理的證明實(shí)驗(yàn)中，要證明兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口特性的一致。而如何證明“特性”一致，很多學(xué)生沒有認(rèn)真思考。若按照實(shí)驗(yàn)步驟完成操作，很難加深對(duì)這一定理的理解，只知其然，不知其所以然。

課程團(tuán)隊(duì)在教學(xué)中加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)要求。預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)不只是看一眼題目，回憶相關(guān)理論，更重要的是要求學(xué)生理解該實(shí)驗(yàn)為什么要這樣做，而不是那樣做，還有為其他更好的途徑？這樣可加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，在具體實(shí)驗(yàn)中有的放矢。同時(shí)，通過理解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，可培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力，為以后工作中解決實(shí)際問題做準(zhǔn)備。

2.實(shí)驗(yàn)室階段，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過程管理。課程團(tuán)隊(duì)始終認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)絕不僅僅是機(jī)械的模仿動(dòng)手，更重要的是動(dòng)腦，要邊操作邊思考，手腦配合。因此，在實(shí)驗(yàn)過程中，改變教師示范、學(xué)生重復(fù)的簡(jiǎn)單模式，讓學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體。首先利用多媒體手段與學(xué)生就實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、目的、意義等展開討論，使學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、目標(biāo)、步驟等關(guān)鍵信息，同時(shí)檢查其實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效果。以學(xué)生為主體教師不再進(jìn)行實(shí)際示范，完全由學(xué)生自己動(dòng)手，同時(shí)及時(shí)指導(dǎo)、回答學(xué)生問題。

電路故障檢查排除是實(shí)驗(yàn)技能提高的一個(gè)有效途徑。教學(xué)中，從提升學(xué)生解決實(shí)際問題的技能這一根本目標(biāo)出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生自己分析故障原因，并使用各種儀表儀器，逐步檢查電路，最終發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。如在共發(fā)射級(jí)單管放大電路實(shí)驗(yàn)中，示波器觀察到的波形與預(yù)期不符。此時(shí)引導(dǎo)學(xué)生檢查電路中關(guān)鍵點(diǎn)電位，特別是三極管3個(gè)管腳電位，并判斷三極管的工作狀態(tài)；若三極管工作狀態(tài)正常，再判斷輸入端和輸出端信號(hào)是否正確；若三極管工作狀態(tài)不正確，則進(jìn)一步檢查直流偏置電路。又如在組合邏輯電路實(shí)驗(yàn)中，常出現(xiàn)門電路邏輯狀態(tài)不正確或數(shù)碼管顯示不正確等問題。實(shí)驗(yàn)中訓(xùn)練學(xué)生采用逐級(jí)排查法，從輸出端到輸入端，利用萬(wàn)用表檢測(cè)集成電路各個(gè)管腳電壓，再根據(jù)邏輯關(guān)系確定是輸入信號(hào)出錯(cuò)抑或是電路管腳連接的問題。在故障排除中，加深了理論知識(shí)的理解，積累了解決實(shí)際問題的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)在心理上獲得解決問題的成就感，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。

3.嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫訓(xùn)練，認(rèn)真總結(jié)實(shí)驗(yàn)過程。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫是學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行反思、總結(jié)的重要過程，認(rèn)真進(jìn)行總結(jié)，可顯著提高實(shí)驗(yàn)效果。然而，以往學(xué)生普遍不重視實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄完畢、出了實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)就結(jié)束了，很難達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。?duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告從標(biāo)準(zhǔn)格式、圖表樣式、數(shù)據(jù)分析、結(jié)論討論等方面著重要求，通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告批閱，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)反饋給學(xué)生，使學(xué)生從思想上重視科學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫，對(duì)其后續(xù)撰寫各種研究報(bào)告、畢業(yè)論文打下基礎(chǔ)。

（二）開放實(shí)驗(yàn)室

電工實(shí)驗(yàn)室的開放是實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育的客觀要求，有利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。由于電工電子內(nèi)容多、課時(shí)相對(duì)較少，因此有限的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)不能涵蓋所有所學(xué)理論知識(shí)，為解決這一問題，實(shí)驗(yàn)室采用全開放制度。任何年級(jí)學(xué)生只要有使用意向，均可隨時(shí)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在開放實(shí)驗(yàn)室后，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情得到極大滿足，可以完成實(shí)驗(yàn)自學(xué)、自主完成，進(jìn)一步鍛煉提高，且能自由安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間，十分方便。

（三）實(shí)驗(yàn)考核方法

合理的考核方法，能促使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)積極性。如何在不增加學(xué)生負(fù)擔(dān)、不額外增加學(xué)時(shí)的情況下，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)考核，是一個(gè)值得探討的問題。課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)針對(duì)具體情況，開展了3種不同考核方式：

1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)考核。給定一個(gè)具體的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)任務(wù)，要求每個(gè)人設(shè)計(jì)一組實(shí)驗(yàn)方案，作為一個(gè)實(shí)驗(yàn)大作業(yè)進(jìn)行考核，以此考查學(xué)生理論與實(shí)際結(jié)合能力以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。

2.基本實(shí)驗(yàn)技能考核。為培養(yǎng)教學(xué)中基本實(shí)驗(yàn)技能和基本實(shí)驗(yàn)儀器使用能力，設(shè)計(jì)基本實(shí)驗(yàn)技能和基本儀器問答題進(jìn)行隨堂考核。

3.實(shí)驗(yàn)課自學(xué)考核。每學(xué)期設(shè)置1到2個(gè)實(shí)驗(yàn)為考核性實(shí)驗(yàn)。一般為分別為電工學(xué)部分和電子學(xué)部分的最后一個(gè)實(shí)驗(yàn)?？己诵詫?shí)驗(yàn)完全由學(xué)生自己學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，自己領(lǐng)取所需儀器，完成實(shí)驗(yàn)，最后由任課老師檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果給予評(píng)分作為考核結(jié)果。

四、結(jié)語(yǔ)

通過強(qiáng)化基本技能培養(yǎng)、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過程管理、合理化考核方式以及開放實(shí)驗(yàn)室以提升能力等方面的探索和實(shí)踐，使農(nóng)林高校非電專業(yè)學(xué)生對(duì)電學(xué)、電子學(xué)基本知識(shí)掌握更扎實(shí)全面，使實(shí)驗(yàn)實(shí)踐技能得很大提升。近年來(lái)，在全國(guó)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽上獲得國(guó)家級(jí)團(tuán)體一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、三等獎(jiǎng)3項(xiàng)，顯示出良好的教學(xué)效果。

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Abstract：Electrotechnician is one of the basic courses for non-electro-technics majors. To aim at the high requirement on practice for Agriculture and Forestry University students with lower knowledge foundation，10 measures are proposed from 3 teaching steps to optimize and improve the practical teaching system. The teaching practice showed good results in students' experiments skill improvement.

Key words：Electrotechnician；experiment teaching；course reformation；experiment ability