新工科背景下的電類實(shí)驗(yàn)改革探析

甘永瑩，李燕龍，李曉冬

(電子電路國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(桂林電子科技大學(xué)教學(xué)實(shí)踐部)， 廣西 桂林 541004)

0 引言

隨著新一輪科技改革浪潮的到來，我國(guó)教育部正積極推進(jìn)新工科建設(shè)，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)培養(yǎng)高素質(zhì)的新型工程技術(shù)人才。對(duì)高校而言，新工科建設(shè)既要發(fā)展針對(duì)新興產(chǎn)業(yè)的工科專業(yè)，更要對(duì)傳統(tǒng)工科專業(yè)進(jìn)行升級(jí)改造。祝成林等[1]在新工科建設(shè)背景下我國(guó)工程人才培養(yǎng)研究一文中指出，依據(jù)人才培養(yǎng)的目標(biāo)定位，我國(guó)工程人才應(yīng)具備的能力和素質(zhì)主要有實(shí)踐能力、綜合素質(zhì)和創(chuàng)新思維。其中實(shí)驗(yàn)課程的改革顯得尤為關(guān)鍵，在此背景下，重新評(píng)估教學(xué)內(nèi)容、豐富教學(xué)方法和考核手段等是工科類實(shí)驗(yàn)課改革的主要途徑[2]。

1 電類實(shí)驗(yàn)課程改革的現(xiàn)狀

在我國(guó)電子、電氣類的傳統(tǒng)工科專業(yè)中，電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和模擬電子電路實(shí)驗(yàn)等電類實(shí)驗(yàn)課程是理論聯(lián)系實(shí)際的重要橋梁。以桂林電子科技大學(xué)為例，為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視程度，電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和模擬電子電路實(shí)驗(yàn)均設(shè)為獨(dú)立課程，一人一套儀器，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。但在實(shí)際教學(xué)中，仍然存在較多的問題：首先，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)居多，學(xué)生容易投機(jī)取巧，在撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)，缺乏對(duì)數(shù)據(jù)的分析和討論。其次，教學(xué)方法陳舊，技巧不夠豐富。目前，桂林電子科技大學(xué)該類實(shí)驗(yàn)課的上課方式多以堂上PPT講解為主，學(xué)生只能被動(dòng)接受知識(shí)，機(jī)械地搭建電路和測(cè)量數(shù)據(jù)，缺乏自主學(xué)習(xí)和思維創(chuàng)新。最后，考核方式單一，不能體現(xiàn)學(xué)生的真實(shí)水平，平時(shí)不能消化實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，光靠記憶也能通過考核，而真正在實(shí)踐上有能力的學(xué)生卻被試卷所束縛，影響了積極性。為提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)新工科人才，電類實(shí)驗(yàn)課程的改革應(yīng)緊跟步伐，加快實(shí)現(xiàn)。

2 電類實(shí)驗(yàn)課程改革的探索

實(shí)驗(yàn)分類，循序漸進(jìn)。由于電路分析基礎(chǔ)和模擬電子技術(shù)是電子信息和自動(dòng)化等專業(yè)學(xué)生進(jìn)入專業(yè)學(xué)習(xí)的入口，理解和消化課程知識(shí)對(duì)后續(xù)的學(xué)習(xí)至關(guān)重要，實(shí)驗(yàn)課將會(huì)成為他們加深知識(shí)理解的重要途徑。多數(shù)高校在大一下學(xué)期開設(shè)該課程，而對(duì)于大一的學(xué)生來說，接受新學(xué)科需要一定的過渡期，因此將實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分類，實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和難度隨著學(xué)習(xí)的深入而增加，不但能使學(xué)生循序漸進(jìn)的吸收理論知識(shí)，更能培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立思考的能力[3]。

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)過程中，按實(shí)驗(yàn)難度由淺入深分為演示型、驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型和綜合型。演示型實(shí)驗(yàn)是最直接的實(shí)驗(yàn)形式，也是學(xué)生在學(xué)習(xí)初期最容易接受的教學(xué)方式，常用于儀器的介紹或者軟件操作等實(shí)驗(yàn)，教師可以利用學(xué)習(xí)平臺(tái)，將錄制好的操作視頻，邊講解邊操作，給學(xué)生帶來更直觀的感受，并且可將視頻上傳至學(xué)生公共學(xué)習(xí)平臺(tái)，例如微信公眾號(hào)等供學(xué)生課后自由學(xué)習(xí)。

對(duì)于初次接觸實(shí)驗(yàn)的學(xué)生來說，驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)是入門的關(guān)鍵，尤其是在學(xué)生掌握了儀器儀表的使用之后，利用驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)不但加強(qiáng)了儀器儀表的操作，更是鞏固了理論基礎(chǔ)，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)鋪好奠基石。經(jīng)典的定律和定理通常以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，例如基爾霍夫定律，教師應(yīng)充分利用仿真軟件講解實(shí)驗(yàn)原理，加深學(xué)生對(duì)定律的理解。仿真軟件既可以節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本和空間，提高教學(xué)效率，還可以培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)電路的思維，能有效地開展電路原理設(shè)計(jì)的教學(xué)。驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)對(duì)比，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析，完成總結(jié)報(bào)告。

而過多的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)容易給學(xué)生帶來枯燥感，無突破無創(chuàng)新，在經(jīng)典理論作為基石的前提下，教師提出從經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中衍生出來的設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，旨在培養(yǎng)學(xué)生舉一反三，思維擴(kuò)散的能力。該類型的實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生獨(dú)立完成，從經(jīng)典實(shí)驗(yàn)出發(fā)，查找資料，重新設(shè)計(jì)參數(shù)，仿真測(cè)試，最后實(shí)驗(yàn)測(cè)試，分析結(jié)果是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

在新工科背景下，適當(dāng)?shù)亻_設(shè)綜合型實(shí)驗(yàn)，可增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的熱情，培養(yǎng)學(xué)生良好的工程實(shí)踐能力以及探究和創(chuàng)新的精神。綜合型實(shí)驗(yàn)要求在教師圍繞著一個(gè)核心知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)階式引導(dǎo)學(xué)生在課前進(jìn)行調(diào)研，將所學(xué)的理論知識(shí)融會(huì)貫通，自主設(shè)計(jì)一個(gè)完整的系統(tǒng)，再將該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，最后完成報(bào)告。該類型的實(shí)驗(yàn)較驗(yàn)證型和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)而言稍復(fù)雜，因此可允許學(xué)生以團(tuán)隊(duì)形式完成，至多3人為一組。該類型的實(shí)驗(yàn)旨在對(duì)學(xué)生采取個(gè)性化培育，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神，按照個(gè)人的能力和特長(zhǎng)在團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮各自的作用。教師還可以升級(jí)實(shí)驗(yàn)難度，鼓勵(lì)對(duì)電子設(shè)計(jì)感興趣或?qū)嵺`能力較強(qiáng)的學(xué)生參與，把學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生。

線上線下結(jié)合，多平臺(tái)助教。傳統(tǒng)的教學(xué)模式多以課堂PPT授課為主，而對(duì)于實(shí)驗(yàn)課而言，該授課方式略顯單薄，學(xué)生對(duì)知識(shí)的接受度和消化度不高。教師應(yīng)充分利用現(xiàn)有的教學(xué)資源，針對(duì)不同類型的實(shí)驗(yàn)，開展多平臺(tái)相結(jié)合的教學(xué)方式。隨著教學(xué)需求的增加，輔助教學(xué)的工具越來越多，例如藍(lán)墨云班課，該平臺(tái)可發(fā)布課前預(yù)習(xí)，課堂練習(xí)以及課后測(cè)試。由于學(xué)生容易忽略提前預(yù)習(xí)的重要性，導(dǎo)致不能按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)，有了助教平臺(tái)可以督促學(xué)生自覺學(xué)習(xí)，提高教學(xué)效率和質(zhì)量[4]。教師的操作演示視頻也可在平臺(tái)上供學(xué)生課后學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生更靈活的安排預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，加強(qiáng)對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的掌握。教師還應(yīng)建立起與學(xué)生線上溝通的渠道，例如QQ群，釘釘群等交流平臺(tái)，及時(shí)解決學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的疑問。

多角度考核，綜合考評(píng)。目前桂林電子科技大學(xué)的電類實(shí)驗(yàn)成績(jī)由平時(shí)成績(jī)和考核成績(jī)按一定比例組成，考評(píng)結(jié)構(gòu)較單一，不能體現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合水平。在前文中介紹了實(shí)驗(yàn)分類，根據(jù)不同類型的實(shí)驗(yàn)，考評(píng)機(jī)制也應(yīng)做相應(yīng)的調(diào)整。演示型和驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)較為簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩嘁岳斫夂驼莆绽碚撝R(shí)為主，因此應(yīng)重點(diǎn)考查學(xué)生在課堂上的操作以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫。在上到此類型的實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可在課堂上設(shè)計(jì)相關(guān)的問答題和操作題，利用云班課等平臺(tái)發(fā)布和統(tǒng)計(jì)成績(jī)，作為學(xué)生的考評(píng)依據(jù)之一[5]。而設(shè)計(jì)型和綜合型實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生具備自主學(xué)習(xí)和綜合實(shí)踐能力，單一的考查學(xué)生的課堂表現(xiàn)是不夠的，以試卷考核的方式也是不適用的，因此設(shè)計(jì)型和綜合型實(shí)驗(yàn)的考評(píng)機(jī)制應(yīng)該從多角度出發(fā)，多方面考核。以綜合實(shí)驗(yàn)為例，考核內(nèi)容包括：課前調(diào)研、自主創(chuàng)新、實(shí)物驗(yàn)收和實(shí)驗(yàn)報(bào)告。課前調(diào)研主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)原理的調(diào)研學(xué)習(xí)以及方案選擇等方面；自主創(chuàng)新指學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的自主學(xué)習(xí)的能力，在系統(tǒng)功能構(gòu)思和電路設(shè)計(jì)上的創(chuàng)新性；實(shí)物驗(yàn)收采用PPT演示答辯的形式驗(yàn)收，在PPT中需體現(xiàn)出學(xué)生的仿真結(jié)果、測(cè)試過程，以及數(shù)據(jù)分析等；最后要求學(xué)生撰寫一份完整規(guī)范的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這一系列的考核體現(xiàn)了多角度、全方面的考評(píng)機(jī)制，在這過程也逐步培養(yǎng)起學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。

3 結(jié)語

電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)是電類專業(yè)學(xué)生進(jìn)行專業(yè)基本技能訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)。本文就桂林電子科技大學(xué)電類實(shí)驗(yàn)課現(xiàn)存的問題進(jìn)行了分析，并在實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和考核制度上提出了改革的建議。這些建議促進(jìn)了學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，提高了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新的能力，在實(shí)際教學(xué)中，取得了良好的效果。而在新工科建設(shè)不斷推進(jìn)的背景下，電類實(shí)驗(yàn)的教育改革任重而道遠(yuǎn)，在今后的教學(xué)工作中還會(huì)不斷地優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式。