“新工科”背景下以專業(yè)為導(dǎo)向電工電子實驗開放模式的探索與實踐

郎文杰 楊風(fēng) 宋小鵬 李世偉

[摘 要] 為提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強學(xué)生實踐動手能力，推動電工電子實踐課程的教學(xué)改革，在“新工科”背景下，以專業(yè)為導(dǎo)向?qū)嶒瀮?nèi)容、教學(xué)模式、考核手段和開放模式等方面進(jìn)行了優(yōu)化和改革，為培養(yǎng)全方位創(chuàng)新型人才奠定了堅實的基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞] 實踐教學(xué)改革;教學(xué)方式;考核方式;開放模式

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）41-0387-02? ? [收稿日期] 2020-04-02

一、引言

2010年6月23日，教育部在天津大學(xué)召開“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”啟動會，在此基礎(chǔ)上提出了“新工科”概念，先后形成了“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”，進(jìn)一步明確了“新工科”建設(shè)的內(nèi)容和步驟[1]。“新工科”建設(shè)以培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型和復(fù)合型的高素質(zhì)工程人才為目的，旨在把學(xué)生培養(yǎng)成創(chuàng)新能力強、工程實踐能力強的具有世界競爭力的復(fù)合型高素質(zhì)人才[2]。電工電子實驗是實踐教學(xué)過程中極其重要的一個環(huán)節(jié)，很多電類和非電類專業(yè)一般都會在不同深度和層次上開設(shè)這門課程，是培養(yǎng)學(xué)生探索知識、發(fā)現(xiàn)知識能力的重要措施，也是培養(yǎng)學(xué)生成為應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的重要環(huán)節(jié)[3]。

二、傳統(tǒng)實踐教學(xué)現(xiàn)狀

（一）實踐教學(xué)規(guī)模大

我校電工電子實驗教學(xué)示范中心是全校規(guī)模最大的教學(xué)實體，承擔(dān)全校理工科專業(yè)學(xué)生的電工電子開放實驗工作，實驗項目多，參加學(xué)生多。

（二）實踐內(nèi)容設(shè)置專業(yè)針對性不強，內(nèi)容固定，開放模式單一

我校電工電子實驗教學(xué)中心在提高性、設(shè)計性、綜合性實驗項目的內(nèi)容設(shè)計上比較固定，形式較為單一。實驗內(nèi)容專業(yè)性不強，僅以實驗總學(xué)時加以簡單區(qū)分。在實驗內(nèi)容的開放管理模式上也按照電類、非電類進(jìn)行簡單開放管理，形式較為單一。這樣容易忽視學(xué)生個人興趣的培養(yǎng)，不利于獨立思考和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。

（三）實踐教學(xué)教師參與多

傳統(tǒng)實驗過程中以教師為中心，教師給出每個實驗的實驗?zāi)康?、實驗原理和實驗電路接線，學(xué)生按照老師的講解或比對實驗指導(dǎo)書比葫蘆畫瓢，機械地照抄照搬實驗指導(dǎo)書中給出的連線圖進(jìn)行連線，記錄實驗數(shù)據(jù)而不顧數(shù)據(jù)的優(yōu)劣或壓根就不知道數(shù)據(jù)的優(yōu)劣，在相同的時間內(nèi)按統(tǒng)一的實驗?zāi)Ｊ酵瓿上嗤膶嶒瀮?nèi)容。

（四）學(xué)生從思想上輕視實驗課

由于學(xué)生從思想上對實驗課認(rèn)識不夠，認(rèn)為實驗課和理論課不能相提并論。在實驗前不對實驗項目進(jìn)行預(yù)習(xí)，不認(rèn)真思考實驗項目的實驗?zāi)康暮蛯嶒瀮?nèi)容。簡單地認(rèn)為實驗課只是對所學(xué)理論、定理的驗證，導(dǎo)致做實驗的過程中存在互相抄襲、比葫蘆畫瓢的現(xiàn)象，實驗課變成走過場。學(xué)生只要按照既定的實驗?zāi)康摹嶒灧椒ê蛯嶒灢襟E即可完成實驗，對測得的實驗數(shù)據(jù)不能正確判斷其優(yōu)劣，更不能對實驗原理進(jìn)行透徹分析，缺乏自由探索和自主研學(xué)精神，探索知識、發(fā)現(xiàn)知識的能力得不到鍛煉[4]。

（五）實驗課的考核方式單一

傳統(tǒng)的實驗考核方式以實驗報告考核為主。由于在實驗過程中參加實驗人數(shù)較多，實驗內(nèi)容較為固定，教師很難真正掌握每一位學(xué)生的具體實驗情況，學(xué)生之間存在操作、數(shù)據(jù)抄襲現(xiàn)象;因此，教師很難客觀地根據(jù)學(xué)生的報告評定學(xué)生的實踐能力。

三、“新工科”背景下以專業(yè)為導(dǎo)向電工電子實驗開放模式的探索與實踐

（一）以專業(yè)為導(dǎo)向精心優(yōu)化、設(shè)計實驗內(nèi)容。

實驗教學(xué)改革中重要的內(nèi)涵建設(shè)之一是實驗內(nèi)容建設(shè)，只有精心設(shè)計、優(yōu)化實驗內(nèi)容，在實驗內(nèi)容上不斷推陳出新、有所突破，才有可能達(dá)到提高實驗教學(xué)效果的目的。在“新工科”背景下，結(jié)合我校各專業(yè)特點，兼顧工科專業(yè)的工程性、實踐性等特點，使學(xué)生在理論上建立系統(tǒng)觀，在實踐上建立工程觀，盡早接觸、了解所學(xué)專業(yè)和方向，實驗中心組織全體教師重新對實驗內(nèi)容進(jìn)行了精心重構(gòu)和設(shè)計。

1.夯實驗證性實驗。堅實的基礎(chǔ)是進(jìn)行創(chuàng)新的前提。幾年來，電工電子實驗教學(xué)中心為滿足規(guī)模發(fā)展需要，在基礎(chǔ)階段所開出的實驗項目基本都是驗證性實驗（各門類的基礎(chǔ)實驗、認(rèn)知訓(xùn)練等）。中心對各類實驗項目按照電類和非電類進(jìn)行設(shè)計。整個電類學(xué)生都進(jìn)行完全相同的驗證性實驗，同樣，整個非電類學(xué)生也都進(jìn)行完全相同的驗證性實驗。

2.重構(gòu)、優(yōu)化設(shè)計性、綜合性實驗。設(shè)計性實驗是教師給出實驗任務(wù)要求，學(xué)生經(jīng)過分析研究后給出設(shè)計方案，自主完成實驗項目。綜合性實驗要求更高，要求學(xué)生能夠把平時實驗課程中掌握的相關(guān)知識和技能綜合在一起，獨立完成一個復(fù)雜的實驗項目。實驗項目的復(fù)雜化決定了研究和分析方法的多元化，有利于學(xué)生思維能力以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。我校的綜合性實驗一般都安排在實驗課程的中后期[5]。為加強對學(xué)生探索知識、發(fā)現(xiàn)知識能力的培養(yǎng)，“新工科”背景下我校電工電子實驗教學(xué)中心以專業(yè)應(yīng)用背景為導(dǎo)向改革實驗教學(xué)模式，組織中心教師重點對設(shè)計性、綜合性實驗項目和內(nèi)容進(jìn)行了充分、反復(fù)的討論和修改。針對不同專業(yè)的學(xué)生實施不同的實驗教學(xué)內(nèi)容并進(jìn)行教學(xué)設(shè)計。例如綜合性實驗三相電路連接和功率測量，電子信息類專業(yè)學(xué)生只需完成正常的Y、△基本接線，并對其線電壓、相電壓、線電流、相電流和功率進(jìn)行測量并分析它們之間的關(guān)系，加深對理論的理解和認(rèn)識，在實踐上建立工程觀，從而培養(yǎng)一定的電力工程技術(shù)意識。

（二）提高有效預(yù)習(xí)，改變實驗教學(xué)方式

實驗預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)是整個實驗過程中的重要組成部分，有效的實驗預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)往往可以起到事半功倍的作用。隨著設(shè)計性和綜合性實驗項目的優(yōu)化和增加，如何在確保安全的情況下讓學(xué)生進(jìn)行有效預(yù)習(xí)是一個亟待解決的問題。為了提高學(xué)生的分析設(shè)計能力和實際實驗操作的效率，電工電子實驗教學(xué)中心在改革實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上，構(gòu)建實驗教學(xué)平臺，引進(jìn)Multisim等仿真軟件，將現(xiàn)場實驗不易實現(xiàn)及帶有危險性的實驗操作通過直觀仿真展示出來，使學(xué)生做到心中有數(shù)，提高實際實驗操作的效率，避免安全事故的發(fā)生。

（三）完善實驗室開放模式

實驗中心是我校最大規(guī)模的教學(xué)實體，為滿足規(guī)模發(fā)展需要，中心對驗證性的實驗項目按照電類、非電類進(jìn)行集中開放管理。驗證性實驗的目的是訓(xùn)練學(xué)生掌握基本實驗原理、基本實驗方法和基本實驗技能。對于設(shè)計性、綜合性實驗以學(xué)生專業(yè)特色為工程背景，以專業(yè)為單位進(jìn)行開放管理。在實驗過程中虛擬與實際相結(jié)合，增強了學(xué)生個人興趣、獨立思考和解決實際問題的能力。

（四）改進(jìn)考核方式

傳統(tǒng)的實驗考核方式不能全面客觀的反映學(xué)生的真實水平，為進(jìn)一步體現(xiàn)學(xué)生的能力，我校實驗中心改進(jìn)考核方式，從實驗項目的預(yù)習(xí)到項目的結(jié)束，整個過程進(jìn)行監(jiān)控，圍繞實驗?zāi)芰ΑB(tài)度及探索知識、發(fā)現(xiàn)知識的能力等多個方面進(jìn)行考核。

四、結(jié)束語

我中心在“新工科”背景下以專業(yè)為導(dǎo)向?qū)嶒瀮?nèi)容、教學(xué)模式、考核手段和開放模式等方面進(jìn)行了優(yōu)化和改革。不僅培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生實踐動手能力，而且滿足了規(guī)模發(fā)展需要，夯實了基礎(chǔ)實踐能力，支撐了學(xué)科水平提高。

參考文獻(xiàn)

[1]朱君，宋樹祥，秦柳麗，等.“新工科”創(chuàng)新理念的電子信息類專業(yè)基礎(chǔ)實踐教學(xué)改革[J].實驗技術(shù)與管理，2017，34（11）：148-152.

[2]李杰，余亞東.基于工程應(yīng)用的電路分析教學(xué)改革的研究與探索[J].教育現(xiàn)代化，2018，5（45）：108-109.

[3]田梅，邵高平.培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的電工電子實驗教學(xué)模式探索[J].中國電子教育，2016（1）：52-54.

[4]石端銀，張曉鵬，李文宇.“翻轉(zhuǎn)課堂”在數(shù)學(xué)實驗課教學(xué)中的應(yīng)用[J].實驗室研究與探索，2016，35（1）：176-177.