基于實驗室開放基金項目的電子電工技術(shù)設(shè)計性實驗的實施

孫晶　楊輝媛

摘 要：電子電工技術(shù)課程是理工科非電類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其相關(guān)實驗課程在學(xué)生實踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方面發(fā)揮了重要作用。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中存在各種弊端，如教學(xué)內(nèi)容陳舊、教學(xué)手段單一、教學(xué)模式單調(diào)等。基于實驗室開放基金項目的實驗教學(xué)是一種新的開放式教學(xué)模式，通過電子電工技術(shù)設(shè)計性實驗的實施，發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣增大，創(chuàng)新精神及實踐動手能力都有所提升，可有效補充傳統(tǒng)實驗教學(xué)的不足。

關(guān)鍵詞：開放基金項目 電子電工技術(shù)實驗 設(shè)計性實驗

電工電子技術(shù)是理工科非電類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其相關(guān)實驗課程的開展與理論課相輔相成，有利于把理論知識具體化，加強學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的理解，培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力和科研創(chuàng)新精神。因此，不斷豐富電子電工技術(shù)實驗教學(xué)內(nèi)容、改革實驗教學(xué)方法、提升實驗教學(xué)質(zhì)量、加強開放式實驗教學(xué)體系建設(shè)，既有利于學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，也可進一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[1-3]。

一、傳統(tǒng)電子電工技術(shù)實驗教學(xué)中存在的問題

1.傳統(tǒng)的電子電工技術(shù)實驗教學(xué)內(nèi)容陳舊。目前高校中開設(shè)的電子電工技術(shù)實驗課程教學(xué)大綱修訂后一般均會沿用很多年，不能夠及時更新，而電子學(xué)的發(fā)展日新月異，這就使得實驗教學(xué)與電子學(xué)前沿發(fā)展脫節(jié)。而且高校實驗課程中一般驗證性實驗比例較高，綜合性、設(shè)計性實驗項目過少，內(nèi)容缺乏科學(xué)性和針對性，無法做到因材施教，這既不利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，也無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使得實驗教學(xué)淪為一個過場，無法達到教學(xué)目標(biāo)。

2.傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法手段單一。目前，理論課教學(xué)改革成果層出不窮，微課、慕課等各種信息化教學(xué)手段相繼在理論教學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用。反觀實驗教學(xué)在這方面相對滯后，大多還是以教師為主體，采用灌輸式、演示式教學(xué)方法，新的教學(xué)前沿手段沒有得到應(yīng)用，學(xué)生上課缺乏學(xué)習(xí)熱情，很多學(xué)生上實驗課純?yōu)閼?yīng)付，背離了實驗課的開設(shè)初衷。

3.傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式單調(diào)。傳統(tǒng)的電子電工技術(shù)實驗教學(xué)模式大多為課上教師講解、演示，學(xué)生有樣學(xué)樣，重復(fù)實驗步驟，課后處理實驗數(shù)據(jù)，撰寫實驗報告，課程考核方式多為對學(xué)生基本操作能力的考察。教學(xué)模式以教材為中心、以課堂為中心、以教師為中心，教學(xué)過程流水化，教學(xué)模式單調(diào)，學(xué)生被動接受，對所學(xué)知識的掌握流于表面。

二、基于實驗室開放基金項目的設(shè)計性實驗特點及實施

1.基于實驗室開放基金項目的設(shè)計性實驗特點

實驗室開放基金項目通過開放專業(yè)實驗室及儀器設(shè)備的共享使用提高了實驗室資源的利用率，同時也擴大了各學(xué)科的交流，大多面向教師及科研工作者，目前也已有部分高校開設(shè)了面向本科生的實驗室開放基金項目[4，5]?；趯嶒炇议_放基金項目的實驗教學(xué)是一種開放性實驗教學(xué)模式，能夠補充傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式的不足，吉首大學(xué)實驗室與設(shè)備管理中心每年均會有專項資金支持面向一線教師及本科生的實驗室開放基金項目，對大學(xué)生創(chuàng)新性研究項目、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、學(xué)科競賽等均起到了支持作用，取得了良好的教學(xué)效果。本項目既是在吉首大學(xué)實驗室開放基金項目的支持下開展的。

設(shè)計性實驗是指學(xué)生根據(jù)給定實驗參數(shù)要求，利用所學(xué)相關(guān)課程知識，獨立查找資料，設(shè)計完成實驗路線、方法步驟并加以檢驗驗證的實驗。相對驗證性實驗來說，設(shè)計性實驗對學(xué)生的科研創(chuàng)新精神、信息檢索處理能力以及實踐動手能力有更高的要求，同時，一般設(shè)計性實驗需要學(xué)生分組合作，也培養(yǎng)了學(xué)生的分工協(xié)作、合作交流的能力。

相對于傳統(tǒng)的實驗教學(xué)，基于實驗室開放基金項目的設(shè)計性實驗在多個方面表現(xiàn)的更具有開放教學(xué)的特點。如學(xué)生可根據(jù)自身專業(yè)背景和學(xué)習(xí)興趣，自主選擇參加的開放基金項目；學(xué)生可根據(jù)自身時間安排，選擇開放時間段的任一時間參與；指導(dǎo)教師確定實驗題目后，學(xué)生可自己設(shè)計實驗內(nèi)容、實驗步驟等；實驗分組后，學(xué)生自行商量分配任務(wù)；實驗考核方式不再僅限于考核學(xué)生的操作能力，而是綜合考查學(xué)生在實驗各個階段的表現(xiàn)。這些極大的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時對于學(xué)生綜合素質(zhì)的訓(xùn)練提升也有極大的益處。

2.基于實驗室開放基金項目的設(shè)計性實驗實施過程

為保障實驗室開放基金項目的順利實施，吉首大學(xué)制定了《吉首大學(xué)實驗室開放基金管理辦法》，每年面向全校教師、學(xué)生開放申請，獲批的項目除了能夠使用實驗室與設(shè)備管理中心統(tǒng)一管理的實驗儀器外，還有一定的經(jīng)費支持，用于實驗材料購置、成果轉(zhuǎn)化等。實驗室開放基金項目實施時間一般為一年，中間會不定期進行項目進展情況檢查，以確保項目順利開展。實驗室開放時間均會在網(wǎng)上公布，實驗儀器使用管理采用信息網(wǎng)絡(luò)平臺管理。項目結(jié)束后，學(xué)校按照實驗開展情況進行驗收。

電子電工技術(shù)設(shè)計實驗選取了具有一定實用意義，同時學(xué)生也比較感興趣的報警電路設(shè)計作為實驗主題，主要面向材料科學(xué)與工程、機械設(shè)計制造及其自動化、電子信息科學(xué)與技術(shù)以及物理學(xué)等理工科專業(yè)學(xué)生開設(shè)，開放時間為學(xué)期末實踐周。項目實施信息在網(wǎng)上進行公示，學(xué)生自由報名，報名結(jié)束后，指導(dǎo)老師先統(tǒng)一組織進行實驗室儀器操作、安全衛(wèi)生等方面的知識培訓(xùn)，進行實驗任務(wù)發(fā)布和實驗分組。隨后，各小組收集資料，處理信息，根據(jù)實驗參數(shù)要求自行設(shè)計實驗電路及實驗步驟，期間指導(dǎo)老師可采用線上交流的方式為學(xué)生答疑解惑，并準(zhǔn)備好實驗所需電子元器件。完成電路設(shè)計后，學(xué)生可任選一實驗室開放時間，進行實驗電路的連接檢驗并撰寫實驗報告。整個過程中，教師主要起引導(dǎo)作用，大部分工作需要學(xué)生自己完成，改變了“照貓畫虎”式的傳統(tǒng)實驗教學(xué)方法，改被動為主動，給了學(xué)生自由發(fā)揮的空間，極大的調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

三、基于實驗室開放基金項目的設(shè)計性實驗實踐成效

經(jīng)過近一年的實踐后，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，通過報警電路的設(shè)計調(diào)試，學(xué)生基本了解了電子電路的設(shè)計方法，設(shè)計流程，掌握了一些常用電子儀器的操作方法，能夠把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合，加深了對理論知識的認(rèn)識，同時，在設(shè)計過程中，學(xué)生的文獻檢索及信息處理能力也有所提高，此外，學(xué)生對實驗課的興趣明顯增大，實踐動手能力和綜合應(yīng)用能力也有所提升。參加開放基金項目的學(xué)生中有6人申報了大學(xué)生創(chuàng)新性實驗研究項目，5人參加大學(xué)物理競賽，3人參加“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，申報實用新型專利一項，撰寫論文一篇。

此外，在項目實施過程中發(fā)現(xiàn)，由于實驗室開放基金項目靈活性比較大，能根據(jù)項目實施情況對實驗內(nèi)容進行調(diào)整，如根據(jù)學(xué)生興趣細(xì)化報警電路使用場合，進行不同參數(shù)的設(shè)計。在進行前期培訓(xùn)及任務(wù)布置時，可以把儀器操作方法、安全衛(wèi)生注意事項講解等錄制成微課視頻，上傳到網(wǎng)絡(luò)，方便學(xué)生隨時查看。為滿足不同專業(yè)學(xué)生的時間安排，組建了線上學(xué)習(xí)小組，學(xué)生可以在里面相互討論交流，指導(dǎo)老師也可在線為學(xué)生答疑解惑。基于實驗室開放基金的實驗項目考核內(nèi)容更加多元化，學(xué)生的協(xié)作交流能力、創(chuàng)新精神、文獻檢索和信息處理能力、實踐動手能力等都成為考核內(nèi)容。這些都可以為常規(guī)實驗教學(xué)提供借鑒。

四、總結(jié)與展望

基于實驗室開放基金項目的電子電工技術(shù)設(shè)計性實驗采用了開放式教學(xué)模式，是在學(xué)生掌握一定實驗技能和專業(yè)理論知識的基礎(chǔ)上，由指導(dǎo)教師給出實驗主題，學(xué)生自行設(shè)計實驗流程，通過小組協(xié)作，完成整個設(shè)計，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力，提升綜合素質(zhì)。在實驗開展過程中，以學(xué)生為中心，教師起到引導(dǎo)作用，啟發(fā)式、互動式教學(xué)方法，信息化教學(xué)手段都得到良好的應(yīng)用，通過實施發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣增大，創(chuàng)新精神以及實踐動手能力等都得到訓(xùn)練，這使得基于實驗室開放基金項目的實驗教學(xué)能成為常規(guī)實驗教學(xué)的有益補充。

參考文獻：

[1] 王香婷， 劉濤， 張曉春，等. 電工技術(shù)與電子技術(shù)實驗教學(xué)改革[J]. 實驗技術(shù)與管理， 2013， 30（4）：112-115.

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基金項目：吉首大學(xué)實驗室開放基金項目（JDLF2017019，家用報警電路設(shè)計實驗）；吉首大學(xué)獨立設(shè)置實驗（實訓(xùn)）課程建設(shè)項目（JDDL2017004，電子電工技術(shù)）；2017年度國家民委教改項目（17135，民族地區(qū)地方高校新工科專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革與實踐——以吉首大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)為例）

作者簡介：

一作：孫晶（1982.3）女，漢族，山東省濟寧人，吉首大學(xué)物理與機電工程學(xué)院副教授、博士，研究方向：光電子信息。

二作：楊輝媛（1976.9）女，湖南省人，吉首大學(xué)物理與機電工程學(xué)院高級實驗師，研究方向：電子線路。