淺議電工電子實(shí)驗研究型教學(xué)體系和方法探索

　　論文關(guān)鍵詞：電工電子實(shí)驗　研究型教學(xué)體系　創(chuàng )新能力　教學(xué)方法

　　論文摘要：電工電子實(shí)驗是電氣工程相關(guān)專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐性教學(xué)課程，在實(shí)驗教學(xué)實(shí)踐中，開(kāi)展研究型實(shí)驗教學(xué)模式，在鞏固基礎理論知識的同時(shí)，能很好的培養學(xué)生的創(chuàng )新性思維和創(chuàng )新能力。提出了電工電子實(shí)驗研究型教學(xué)體系的概念，分析了研究型實(shí)驗教學(xué)體系的三個(gè)層次，綜合性實(shí)驗的開(kāi)展，以及實(shí)驗室的開(kāi)放與創(chuàng )新，并對電工電子實(shí)驗教學(xué)方法的改進(jìn)與實(shí)踐方案進(jìn)行了探討。
　　
　　為適應現代教育的需要，高校迫切需要建立啟發(fā)式、研究型的教學(xué)體系，注重培養大學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力、開(kāi)拓精神與創(chuàng )新能力[1-2]。而在以培養應用型、創(chuàng )新型人才為目標的研究型教學(xué)體系中，課程體系以及教學(xué)內容的更新和優(yōu)化，尤其是研究型實(shí)驗教學(xué)體系的建立與完善，直接關(guān)系到人才培養的質(zhì)量�！半姽る娮訉�(shí)驗”課程是理論性和實(shí)踐性都很強的一門(mén)學(xué)科。開(kāi)展研究型實(shí)驗教學(xué)模式，在鞏固基礎理論知識的同時(shí)，能很好的鍛煉學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手、分析和解決問(wèn)題，以及電路的設計能力，加強其開(kāi)拓意識和創(chuàng )新能力。本文對“電工電子實(shí)驗”課程的研究型教學(xué)體系進(jìn)行了深入地研究，并將研究型實(shí)驗教學(xué)原理運用于武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我院”）“電工電子實(shí)驗”教學(xué)環(huán)節，對建立研究型實(shí)驗教學(xué)體系進(jìn)行探索。
　　一、電工電子實(shí)驗研究型教學(xué)體系
　　研究型教學(xué)體系中，學(xué)生是主體，教師以問(wèn)題為主線(xiàn)，調動(dòng)學(xué)生的積極主動(dòng)性，引導學(xué)生逐步深入、分析和解決問(wèn)題。在加深理論知識理解的同時(shí)，增強學(xué)生的創(chuàng )新能力。
　　“電工電子實(shí)驗”是電類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐性教學(xué)課程，它以電工、應用物理為基礎，以電子技術(shù)、儀表技術(shù)、測試技術(shù)為指導，側重于理論指導下的實(shí)踐、技能培訓及綜合能力的提高。通過(guò)電工電子實(shí)驗研究型教學(xué)體系，在加深學(xué)生對理論知識理解的同時(shí)，培養學(xué)生發(fā)現問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生創(chuàng )造性和創(chuàng )新能力。
　　1.多層次的電工電子實(shí)驗教學(xué)體系
　　電工電子實(shí)驗研究型教學(xué)體系將實(shí)驗劃分為由低到高的三個(gè)層次：基礎性實(shí)驗，設計型實(shí)驗，創(chuàng )新研究實(shí)驗。
　　基礎性實(shí)驗主要為電工電路基本理論的驗證性實(shí)驗，如疊加定理與替代定理的驗證、三相交流電路電壓、電流、相序的測量等，配合理論教學(xué)，培養學(xué)生使用儀器、連接調試電路、數據分析處理等方面的基本技能，加深學(xué)生對理論知識的理解和掌握。此類(lèi)實(shí)驗的實(shí)驗內容固定，教師要注重激發(fā)學(xué)生學(xué)習的興趣，積極開(kāi)創(chuàng )新的實(shí)驗教學(xué)方式，引導學(xué)生運用理論知識分析實(shí)驗現象和數據，并在教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的研討中積累知識和培養能力。
　　設計型實(shí)驗是教師事先給定實(shí)驗要求和任務(wù)，學(xué)生自主設計課題實(shí)現方案的實(shí)驗。如設計一個(gè)電路將方波信號轉換成三角波信號，用單級晶體管設計小信號放大器等。在設計型實(shí)驗教學(xué)中，教師對學(xué)生提出的實(shí)驗方案進(jìn)行討論和引導，確定最優(yōu)實(shí)驗方案。然后學(xué)生根據實(shí)驗方案進(jìn)行電路連接和調試，分析實(shí)驗結果。設計型實(shí)驗需要學(xué)生查閱相關(guān)的文獻，自主設計實(shí)驗方案和電路，有利于培養學(xué)生的自主學(xué)習和獨立設計能力。
　　創(chuàng )新研究實(shí)驗基于創(chuàng )新實(shí)驗室，為學(xué)生開(kāi)展研究性實(shí)驗項目，體現個(gè)性化和創(chuàng )新性的培養教學(xué)思想。創(chuàng )新研究實(shí)驗的平臺可以是實(shí)驗裝置或者是計算機仿真平臺。學(xué)院為學(xué)生提供實(shí)驗場(chǎng)所和設備等，并有專(zhuān)業(yè)的教師隊伍作為技術(shù)支持。學(xué)生可以根據自己的興趣和能力自主選擇某一實(shí)驗項目進(jìn)行創(chuàng )新性研究。學(xué)生也可以以大學(xué)生電子競賽為契機，選擇與大賽相關(guān)的基礎技術(shù)研究課題進(jìn)行實(shí)踐研究，為今后從事工程設計和科學(xué)研究奠定基礎。
　　2.多層次的電工電子實(shí)驗教學(xué)內容
　　學(xué)生在掌握了一定的電工電子理論知識，并完成基礎性實(shí)驗后，需要開(kāi)展一些綜合性實(shí)驗，將實(shí)驗內容向以設計性、綜合性方向為主的綜合實(shí)驗發(fā)展，形成多層次的實(shí)驗教學(xué)內容。
　　綜合性實(shí)驗的實(shí)驗內容涉及本課程的綜合知識或與本課程相關(guān)課程知識的實(shí)驗[3-4]。綜合實(shí)驗通常由多項任務(wù)組成，且各項任務(wù)間遵循一定的先后順序。如對于電子類(lèi)的綜合實(shí)驗，可以要求學(xué)生設計一個(gè)小電壓信號的信號調理電路，對信號進(jìn)行放大和濾波處理等，將信號轉換為便于數據采集和處理的電壓信號。
　　綜合性實(shí)驗既要體現內容的綜合性與創(chuàng )新性，又要體現知識能力素質(zhì)培養。通過(guò)綜合性實(shí)驗的開(kāi)展，引導學(xué)生運用綜合的觀(guān)點(diǎn)和創(chuàng )造性思維去思考現實(shí)中的復雜問(wèn)題，使學(xué)生有更多的組織、判斷與選擇的機會(huì )，可有效的培養學(xué)生綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
　　3.電工電子實(shí)驗室開(kāi)放與創(chuàng )新
　　我院電子電路實(shí)驗中心積極創(chuàng )造條件，設立實(shí)驗室開(kāi)放與創(chuàng )新項目。部分實(shí)驗室采取了全方位的開(kāi)放模式，開(kāi)放性實(shí)驗室對學(xué)生實(shí)行實(shí)驗時(shí)間開(kāi)放，實(shí)驗器材開(kāi)放，突出了實(shí)驗教學(xué)以學(xué)生為中心的開(kāi)放模式。學(xué)生可以自主選擇實(shí)驗項目和實(shí)驗時(shí)間，獨立設計實(shí)驗方案并完成實(shí)驗內容，同時(shí)值班教師負責安全及提供必要的幫助和技術(shù)指導。為學(xué)生自主學(xué)習、自主發(fā)展、研究性學(xué)習和實(shí)踐創(chuàng )新提供條件。
　　創(chuàng )新實(shí)驗室擁有更多、更高檔的儀器設備、實(shí)驗器材、工具等，主要針對經(jīng)過(guò)開(kāi)放實(shí)驗室鍛煉并表現優(yōu)秀的學(xué)生。學(xué)生們可組成創(chuàng )新活動(dòng)小組，開(kāi)展復雜的創(chuàng )新性實(shí)驗。學(xué)生根據自身興趣和能力，并結合實(shí)際申報課題，指導教師們審定后，組織學(xué)生進(jìn)行講解并答辯，確認方案可行后立項，給予一定經(jīng)費資助。
　　進(jìn)行實(shí)驗室開(kāi)放與創(chuàng )新教學(xué)以后，學(xué)生可自主設計實(shí)驗，對電工電子類(lèi)理論知識進(jìn)行反復操作和論證，也可進(jìn)行創(chuàng )新性實(shí)踐活動(dòng)，使大學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)意識才能得到全面提升。
　　二、電工電子研究型實(shí)驗教學(xué)方法探索
　　建立電工電子實(shí)驗研究型的教學(xué)體系后，重點(diǎn)轉向如何對原有的實(shí)驗教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn)和完善，即采用合理的教學(xué)方法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣和能動(dòng)性，促使學(xué)生掌握基本電工電子理論知識和技能，并發(fā)展其獨立思考和創(chuàng )新能力。

　　1.提高教師的業(yè)務(wù)能力
　　實(shí)驗指導教師不僅要講授基本理論和實(shí)驗技能，更重要的是要培養學(xué)生分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。這就要求實(shí)驗指導教師具有很強的業(yè)務(wù)能力、責任心和科研意識。因此，實(shí)驗教師的業(yè)務(wù)能力和綜合素養的高低，是實(shí)現研究型實(shí)驗教學(xué)體系的根本保證，也是培養創(chuàng )新性人才的關(guān)鍵。
　　提高實(shí)驗教師的綜合能力可以從以下幾個(gè)方面入手：首先實(shí)驗指導教師要不斷地學(xué)習進(jìn)取，提高自身的理論知識以及業(yè)務(wù)水平與熟練程度；其次要積極探索新的有效的實(shí)驗教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，引導學(xué)生在試驗中發(fā)現問(wèn)題、分析問(wèn)題并解決問(wèn)題；最后還要拓展綜合性、應用性、研究性、創(chuàng )新性為主要內容的實(shí)訓活動(dòng)，并加強兄弟院校之間的交流與合作，全面提高實(shí)驗指導教師的整體素養和業(yè)務(wù)能力。
　　2.運用多樣化實(shí)驗教學(xué)方法
　　采用靈活多樣化的教學(xué)方法，可有效的加深學(xué)生對實(shí)驗的理解和知識的掌握，起到事半功倍的作用。
　�。�1）采用先進(jìn)的教學(xué)手段，如多媒體、網(wǎng)絡(luò )瀏覽器等，將書(shū)本枯燥的原理知識可視化，更加生動(dòng)形象地體現在學(xué)生面前。如可將動(dòng)畫(huà)加入日光燈工作電路中，使學(xué)生更直觀(guān)地了解啟輝器的工作原理和時(shí)限，以及日光燈啟輝前、啟輝過(guò)程、啟輝后不同階段，電路中電流的流向等。實(shí)驗教師制作多媒體的實(shí)驗課電子課件，連同相關(guān)的計算機仿真實(shí)驗軟件，結合校園網(wǎng)絡(luò )，建立完整的電工電子技術(shù)實(shí)驗教學(xué)系統。讓學(xué)生對實(shí)驗電路、儀器、儀表、電子元器件、集成電路元器件的功能和使用方法等有更全面和清晰地了解，從而更好地實(shí)現互動(dòng)教學(xué)，使實(shí)驗教學(xué)方法向啟發(fā)式、形象化、開(kāi)放式的方向發(fā)展。

　�。�2）借助先進(jìn)的現代教育手段，采用將實(shí)際電路實(shí)驗操作與計算機仿真相結合的實(shí)驗教學(xué)方式。如可將電子電路仿真（EDA）、可編程邏輯器件（CPLD）、集成電路設計（PCB）、MATLAB等電子設計自動(dòng)化的知識逐步引入到實(shí)驗教學(xué)中，進(jìn)行更為靈活的電工電子實(shí)驗電路的設計和分析。
　�。�3）電工電子實(shí)驗中傳統的實(shí)驗儀器功能比較單一，擴展性能差，可實(shí)驗的實(shí)驗項目偏少。將虛擬儀器引入到電工電子的實(shí)驗教學(xué)中，采用其圖形化系統設計平臺，可方便地構造電工電子實(shí)驗元件和儀器儀表，如電壓電流表、示波器等，且所構造的儀器之間具備數據通道和控制通道，能實(shí)現對多個(gè)參量的測量、顯示和控制。實(shí)驗教師能以動(dòng)手實(shí)踐的方式教授電工電子實(shí)驗電路概念，便于學(xué)生進(jìn)行電路設計和原型開(kāi)發(fā)，動(dòng)態(tài)系統仿真等。
　　3.加強實(shí)驗教學(xué)監督
　　實(shí)驗教學(xué)不僅涉及實(shí)驗教學(xué)和操作過(guò)程、培養學(xué)生創(chuàng )新精神和動(dòng)手能力，而且與儀器設備、場(chǎng)地等實(shí)驗教學(xué)條件緊密相關(guān)，需要進(jìn)行多方面的協(xié)調與監控。建立和健全科學(xué)、完善的實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量監控體系，加強教學(xué)質(zhì)量監督，是確保實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量穩步提高，健全實(shí)驗研究型教學(xué)體系的重要管理環(huán)節和基礎性工作。
　　以前，我院的教學(xué)質(zhì)量監控工作主要偏重于理論教學(xué)，教學(xué)督導組主要對理論課程教學(xué)進(jìn)行監督，對實(shí)驗教學(xué)的質(zhì)量監控缺乏研究和實(shí)踐監控。2011年9月至2012年7月，我院確定為實(shí)驗教學(xué)督導年，對全院實(shí)驗教學(xué)和管理進(jìn)行全面監督和檢查，完善實(shí)驗教學(xué)各環(huán)節的質(zhì)量標準，切實(shí)落實(shí)電工電子實(shí)驗研究型教學(xué)體系的建立和完善。
　　三、小結
　　研究性教學(xué)模式體現了以學(xué)生為本的教學(xué)理念，能充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習自主性，培養學(xué)生的研究習慣，鍛煉學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，為創(chuàng )新意識和創(chuàng )造能力的培養奠定基礎。對于“電工電子實(shí)驗”這類(lèi)實(shí)踐性很強的實(shí)驗課程，運用研究性教學(xué)模式，建立研究性實(shí)驗教學(xué)體系，并加強實(shí)驗教學(xué)方法的改進(jìn)和完善，對提高實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量，培養學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng )新精神具有重大的意義。
　　
　　參考文獻：
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