電工電子類基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索

康濤 馬麗萍 康科鋒

[摘 要] 文章簡要分析了當(dāng)前電工電子類課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的主要問題，闡述了在對實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行科學(xué)分類、改進(jìn)教學(xué)方法、增強(qiáng)輔助教學(xué)以及制定合理考核體系方面所做的有益探索，取得了良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞] 實(shí)驗(yàn)教學(xué);科學(xué)分類;輔助教學(xué)

[中圖分類號] G642?? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 1008-2549（2019） 12-0090-02

電工電子類基礎(chǔ)課程主要包含電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)和電工學(xué)等相關(guān)課程。其中電路、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)這三門課我們常把其簡稱為“三電”課程，是電子通信類、電氣工程類、機(jī)電與自動化類以及計算機(jī)類相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)平臺課程，在相關(guān)專業(yè)的培養(yǎng)方案和教學(xué)體系中有著至關(guān)重要的地位，是相關(guān)專業(yè)的本科學(xué)生將來走向工作崗位或者繼續(xù)深造所必需的專業(yè)工具類課程。而電工學(xué)課程也是高等院校工科非電類專業(yè)的一門公共技術(shù)基礎(chǔ)課程，該門課程與實(shí)際電路與器件、工程分析、工程計算緊密相關(guān)，也是聯(lián)系公共基礎(chǔ)課程與電類知識相關(guān)專業(yè)課程的一個重要橋梁，對將來畢業(yè)從事相關(guān)工程類學(xué)生也具有較實(shí)際的應(yīng)用意義。電工電子類基礎(chǔ)課程具有相同的特點(diǎn)，就是在重視理論知識的講解之外，還強(qiáng)調(diào)實(shí)踐技能的培養(yǎng)，使理論與實(shí)踐相結(jié)合。

西安工程大學(xué)電工電子教學(xué)部主要承擔(dān)本校電工電子類基礎(chǔ)課程的理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，先后成功建設(shè)電工學(xué)和電子技術(shù)兩門省級精品課和精品資源共享課，獲批了陜西省的電類實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。自2015年以來，實(shí)驗(yàn)室的面積及實(shí)驗(yàn)設(shè)備得到了重新調(diào)整，硬件條件大大改善，為在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革上提供了一個良好的硬件平臺。與此同時，我們在電工電子類基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方面做了大量細(xì)致工作，取得了不錯的教學(xué)效果。

一 更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，多種實(shí)驗(yàn)形式相結(jié)合保證電工電子類課程的實(shí)驗(yàn)課時充足性

實(shí)踐是工程最本質(zhì)的屬性，在新世紀(jì)的高等教育改革和培養(yǎng)人才的過程中，實(shí)踐環(huán)節(jié)占據(jù)著極其重要的地位。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為實(shí)踐環(huán)節(jié)中最重要的組成部分，其改革的發(fā)力點(diǎn)應(yīng)從直觀性、鞏固性實(shí)驗(yàn)逐步轉(zhuǎn)向理論聯(lián)系實(shí)際的綜合設(shè)計性實(shí)驗(yàn)，注重學(xué)生的能力培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革要以培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)能力為目標(biāo)，教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)保持指導(dǎo)性和典型性，以利于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、思考能力、綜合運(yùn)用知識的能力和創(chuàng)新能力。

更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行合理科學(xué)分類。立足于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整體性、基礎(chǔ)性、綜合性，依教學(xué)階段將實(shí)驗(yàn)題目分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行初期，主要應(yīng)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。通過基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，教會學(xué)生熟練和掌握電工電子類實(shí)驗(yàn)室常用的儀器和設(shè)備的使用方法，認(rèn)識常見的電路和電子器件，將課堂所學(xué)的理論知識與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)的精神和方法，訓(xùn)練嚴(yán)格嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng);設(shè)計性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)為學(xué)生留有一定發(fā)展個性、開拓思維的空間;初步引入涉及多門課程的設(shè)計性、綜合性實(shí)驗(yàn)。對部分專業(yè)學(xué)生，采用實(shí)驗(yàn)任務(wù)書取代實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的形式，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。

為了適應(yīng)以上新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容形式，我們抽調(diào)了有多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的老教師和年富力強(qiáng)的中青年教師相互合作編寫制定了符合新要求的實(shí)驗(yàn)大綱，包括電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、電工學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱。同時還編寫并出版了適合我校學(xué)生使用的系列實(shí)驗(yàn)教材《電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程》《電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教程》《電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程》，并已在日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)中投入使用。

二 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

經(jīng)過長期的摸索和實(shí)踐，我校在電工學(xué)相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，探索出了一條適合本校本科教育教學(xué)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法。

根據(jù)不同性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，提出不同的實(shí)驗(yàn)要求。教師在指導(dǎo)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)時，要求學(xué)生拋開主觀性，以實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象和測得的數(shù)據(jù)為依據(jù)，驗(yàn)證已有定理及定律，在比較實(shí)測數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)的異同之處時，增加對課堂所學(xué)理論知識的理解和實(shí)際實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累和總結(jié)。在日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，對于基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn)，主要是加深學(xué)生對所學(xué)理論知識的進(jìn)一步認(rèn)識，實(shí)驗(yàn)裝置是元件庫形式的，學(xué)生需要自己設(shè)計、搭建和調(diào)試電路，做到動腦又動手。老師指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會使用常用的儀器、儀表（如電壓表、電流表、萬用表、穩(wěn)壓電源、信號發(fā)生器、示波器等）;學(xué)會應(yīng)用常規(guī)的測試方法測量電壓、電流、電功率等物理量和電阻、電感、電容等器件的參數(shù)，會測定特性曲線。

對于綜合性、設(shè)計性實(shí)驗(yàn)，老師要培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立從事實(shí)驗(yàn)和初步設(shè)計電路的能力，能分析并排除一些簡單的故障，正確地讀取和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制曲線。培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，樹立實(shí)事求是和嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果撰寫實(shí)驗(yàn)報告，具有對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋的能力。注意啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。在指導(dǎo)設(shè)計性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)時，則要給予學(xué)生更多的鍛煉機(jī)會。我們教師在指導(dǎo)這類實(shí)驗(yàn)時，往往根據(jù)學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)電子課程時的理論水平和掌握程度，設(shè)計出若干個針對課程所學(xué)知識的實(shí)驗(yàn)題目。學(xué)生在參與此類實(shí)驗(yàn)時，往往只是拿到一個實(shí)驗(yàn)題目，限定了實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計的功能電路、電路要求達(dá)到的具體參數(shù)指標(biāo)和實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有能夠提供給學(xué)生的功能芯片和電路器件等。這樣就促使學(xué)生發(fā)揮自己的主觀能動性，去搜集典型應(yīng)用電路的資料，查找電路電子類元器件的管腳和功能，進(jìn)而自己設(shè)計、構(gòu)建、調(diào)試電路，達(dá)到充分鍛煉學(xué)生的動手實(shí)踐能力，以實(shí)驗(yàn)實(shí)踐來促進(jìn)學(xué)生對所學(xué)理論知識的理解與掌握。

三 實(shí)驗(yàn)手段追求多樣化

一般來說傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法主要包括實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師口頭講述和親身連線驗(yàn)證這兩種主要形式，這兩種方式都存在有比較明顯的弊端。由于口頭語言表達(dá)不夠具象化，故當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力不夠強(qiáng)且沒有提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時，往往會出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師口述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容講的氣喘吁吁、口干舌燥，而做實(shí)驗(yàn)的學(xué)生兩眼發(fā)呆、摸不著頭腦，根本聽不懂老師在講些什么。而教師邊親身連線驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)邊講解內(nèi)容會使得表達(dá)具象化，學(xué)生很容易理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟，但卻在無形中大大降低了實(shí)驗(yàn)的操作性和難度，為此我們采用了多樣化的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、講解和實(shí)踐手段，增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和對課堂所學(xué)理論知識的理解，同時在有限長的實(shí)驗(yàn)時間內(nèi)使學(xué)生充分發(fā)揮自主動手能力，達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。

我們所采取的主要手段是：將計算機(jī)虛擬仿真與電路硬件實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，先虛擬仿真，后硬件實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過我們的努力，從10級電類本科生開始。將計算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)納入實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)這三門電類專業(yè)基礎(chǔ)課中都增加4學(xué)時的計算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，使得學(xué)生能熟練掌握multisim仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。此外，針對學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前往往不會主動預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的情況，我們在現(xiàn)有的有限條件下自己動手利用LabVIEW軟件開發(fā)了自有的虛擬仿真軟件，學(xué)生只需要運(yùn)行軟件改變軟件中電路參數(shù)，就可得到對應(yīng)的理論實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這樣學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)前只需要花費(fèi)很少的時間就可以運(yùn)用仿真軟件提前模擬所做實(shí)驗(yàn)的全過程和理論數(shù)據(jù)，有利于學(xué)生掌握課堂理論所學(xué)知識，熟悉所做實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、步驟與結(jié)果，提高電類實(shí)驗(yàn)課的安全性和學(xué)習(xí)效率。另外，各實(shí)驗(yàn)分室都針對自己對應(yīng)課程的實(shí)驗(yàn)情況，制作了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)掛圖和實(shí)驗(yàn)多媒體課件，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時通過懸掛實(shí)驗(yàn)掛圖和利用投影儀講解實(shí)驗(yàn)課件，把實(shí)驗(yàn)的原理電路與實(shí)際電路聯(lián)系起來，這樣使學(xué)生將抽象的原理電路和實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備直觀的聯(lián)系起來。

從13級學(xué)生開始，對模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行大規(guī)模的調(diào)整，將原來的模塊連接實(shí)驗(yàn)的形式，改為分離元件構(gòu)成實(shí)驗(yàn)電路，這樣學(xué)生首先應(yīng)學(xué)會對電阻、電容、二極管、三極管、運(yùn)算放大器等元件的識別，然后才能夠在實(shí)驗(yàn)課中完成所做實(shí)驗(yàn)，真正做到實(shí)驗(yàn)和實(shí)際相結(jié)合。

四 建立科學(xué)客觀的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方法

對于電工電子類課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核，我們的目標(biāo)是：要求學(xué)生課前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對所做實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做到心中有數(shù)，通過具體的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力得到有效的鍛煉和明顯的提高。為此，我們采取了網(wǎng)絡(luò)測評和實(shí)踐測評相結(jié)合的方式來具體評價實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)效果。

利用已有的電工電子學(xué)、電子技術(shù)等省級精品課程和精品資源共享課程的網(wǎng)站，我們發(fā)布了對應(yīng)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)課件以及部分實(shí)驗(yàn)的教學(xué)視頻。規(guī)定和要求學(xué)生在課下自主登錄課程網(wǎng)站進(jìn)行學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師通過網(wǎng)絡(luò)平臺后臺數(shù)據(jù)可以直觀地看到學(xué)生的登錄次數(shù)、學(xué)習(xí)時長等數(shù)據(jù)，從而對學(xué)生的課下預(yù)習(xí)起到督促作用。在學(xué)生完成了實(shí)驗(yàn)課程的在線學(xué)習(xí)后，我們還進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)的在線理論測試，通過考核一些實(shí)驗(yàn)中常見的儀器使用方法和該實(shí)驗(yàn)的理論知識，測試學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)前對所做實(shí)驗(yàn)知識的熟悉和掌握程度，從而結(jié)合其網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)狀況綜合給定其網(wǎng)絡(luò)測評成績。

對電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電工學(xué)等課程的每次實(shí)驗(yàn)，均由指導(dǎo)老師在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時，根據(jù)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的具體操作情況和完成實(shí)驗(yàn)的時間快慢與數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確程度，給出每名學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)的操作分值，再結(jié)合報告成績，作為此次實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐測評成績。網(wǎng)絡(luò)測評成績與實(shí)踐測評成績按照一定比率計算求和，就是對應(yīng)此次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)成績。當(dāng)一門課程所有實(shí)驗(yàn)都結(jié)束時，實(shí)驗(yàn)考核成績由此門課程的所有實(shí)驗(yàn)成績?nèi)∑骄邓愠?，將作為?shí)驗(yàn)最終考核成績。此辦法從2014年實(shí)施以來，確實(shí)地調(diào)動了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性，學(xué)生提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)的人數(shù)明顯增多，實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果也明顯得到改善，實(shí)驗(yàn)報告質(zhì)量也得到比較大的提高。

以上是我們對“三電”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的初步探索，經(jīng)過幾年的教學(xué)實(shí)踐，證明了以上措施的實(shí)施激發(fā)了學(xué)生對知識的探索與渴求，提高了學(xué)生的動手與實(shí)踐能力，學(xué)生普遍反映良好。以上探索符合當(dāng)前社會培養(yǎng)具有創(chuàng)新應(yīng)用型的人才的要求，提高了學(xué)生在社會上的競爭力。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋其江，吳鵬，尹力.電工學(xué)基于“混合式”教學(xué)模式的研究與探索[J].高教論壇，2016（3）：48-50.

[2]劉波，吳顯金，胡燕瑜.“電工學(xué)”課程多層次教學(xué)改革研究與探索[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2017（6）：87-90.

[3]吳德廣.“互聯(lián)網(wǎng)+”在“電工學(xué)理論”教學(xué)中的應(yīng)用[J].無線互聯(lián)科技，2017（8）：80-91.

[4]孫暉，張伯堯.“電工電子學(xué)”課程課堂教學(xué)方法探討[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2015（1）：65-67.

（責(zé)任編輯：張宏玉）