鄭 文，張運波，姜志宏

(長春工程學院電氣與信息工程學院，長春130012)

電工電子技術實踐能力培養(yǎng)的研究與實踐

鄭 文，張運波，姜志宏

(長春工程學院電氣與信息工程學院，長春130012)

針對目前電工電子技術實踐能力培養(yǎng)中存在的問題，構建了“三層次”、“四模塊”、“九類別”的分層次開放式立體化的電工電子技術實踐能力培養(yǎng)體系，解決了電工電子技術實踐能力培養(yǎng)的環(huán)節(jié)和途徑問題。通過進一步有效運用先進實驗技術與現代教育技術，改革教學方法與教學手段，充分調動了學生學習的積極性和主動性，有效地培養(yǎng)了學生的實踐能力和創(chuàng)新精神。

電工電子技術;實踐教學體系;實驗技術;教學方法;教學手段

電工電子技術實踐能力無論對學生后續(xù)專業(yè)課的學習，還是畢業(yè)后從事技術工作和科學研究工作均具有十分重要的作用。而電工電子技術系列課程面向的是不同專業(yè)、不同年級的學生，其教學內容、教學目標存在較大差異，因而，構建科學合理的實踐能力培養(yǎng)體系，滿足不同專業(yè)、不同年級學生實踐能力培養(yǎng)的需求，真正做到“實踐能力培養(yǎng)不斷線”是必須研究的課題。為此，本課題組在深入調查研究的基礎上，構建了“兩模塊、三平臺、九類別”的電工電子技術實踐教學體系。通過進一步有效運用先進實驗技術與現代教育技術，改革教學方法與教學手段，充分調動了廣大學生學習的積極性和主動性，有效地培養(yǎng)了學生的實踐能力和創(chuàng)新精神。

一、實踐教學體系的構建

電工電子實踐教學是培養(yǎng)學生實踐能力、創(chuàng)新意識和工程素質的主要途徑，是保證人才培養(yǎng)質量的關鍵環(huán)節(jié)。為了滿足不同專業(yè)、不同年級學生實踐能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)的需要，我們按照“以學生為中心，因材施教、發(fā)展個性、開發(fā)潛能”的教育理念以及“分層次、分階段、由淺入深、由簡單到綜合、由學習到創(chuàng)新”的思路，結合學校的辦學定位和專業(yè)設置情況，構建了“兩個模塊、三個平臺和九個類別”的實踐教學體系，如圖1所示。

圖1 實踐教學體系方框圖

“兩個模塊”即“電工電子技術基礎模塊”和“計算機控制技術基礎模塊”。其中“電工電子技術基礎模塊”主要包括電工學實驗、電路理論實驗、模擬電子技術實驗、數字電子技術實驗、電機與電力拖動基礎實驗、電氣控制技術實驗、電路技術實訓、電子工藝實習、電子技術綜合實訓、數字電子技術課程設計等;“計算機控制技術基礎模塊”主要包括微機原理與接口實驗、單片機原理與應用實驗、PLC原理與應用實驗、DSP原理與應用實驗、嵌入式系統(tǒng)(ARM)實驗、可編程邏輯器件及應用、PLC應用系統(tǒng)設計與調試、單片機控制系統(tǒng)設計與調試、DSP技術綜合實驗、EDA(PROTEL)實習、機器人創(chuàng)新設計等。

“三個平臺”即“基本技能與能力訓練平臺”、“綜合應用能力訓練平臺”和“工程創(chuàng)新訓練平臺”。“基本技能與能力訓練平臺”主要進行“兩個模塊”的課程基本實驗、課程選做實驗和單項實習實訓“三個類別”的實踐教學;“綜合應用能力訓練平臺”以設計性與綜合性實驗、課程設計和綜合實習“三個類別”為主，學生從選題、方案論證、電路設計、電路實現以及裝配、調試、測試，到最后的總結報告和文檔整理等全過程的各個環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生的綜合應用能力;“工程創(chuàng)新訓練平臺”以自主實驗、學科競賽培訓和參加教師科研“三個類別”的創(chuàng)新實驗和創(chuàng)新設計為主，通過自主性、研究性學習，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力。

“兩個模塊”、“三個平臺”和“九個類別”的實踐教學體系，是分層次開放式立體化的電工電子技術實踐教學體系，它不僅可以滿足不同專業(yè)、不同年級學生在實踐教學內容選擇上的需求，而且保證了電工電子實踐能力培養(yǎng)的可持續(xù)性。

二、實驗項目的設計與實驗技術的運用

(一)實驗項目的設計思路

根據實踐教學體系，結合課程特點，遵循教育教學規(guī)律，按照“有利于啟迪學生科學思維和創(chuàng)新意識”的原則，科學選擇實驗教學內容，按照如下思路和方法精心設計實驗項目。

1．實驗項目不局限于理論課內容，而是將相關知識有機融合在一起，設計出有利于提高不同層次學生技能與能力的實驗項目，滿足教學目標的要求。

2．盡量減少驗證性實驗項目，緊密結合各專業(yè)領域的工程實際，設計綜合性、設計性、研究性和創(chuàng)新性實驗項目。

3．實驗項目具有動態(tài)性，在教學實踐中，結合相關專業(yè)領域的工程實際、新知識、新技術以及新儀器、新設備，不斷豐富實驗項目的內涵。

4．將科研項目研發(fā)為實驗裝置，將科研成果轉化為實驗項目。

(二)先進實驗技術和方法的運用

1．在保證學生對常規(guī)實驗儀器的正確使用的基礎上，鼓勵學生探索與使用基于計算機的采集系統(tǒng)、虛擬儀器、網絡互聯儀器等，掌握先進的創(chuàng)新工具和方法。

2．運用現代電子信息技術，引入一系列包括電子設計自動化EDA、片上系統(tǒng)SOC、在系統(tǒng)編程ISP的概念、硬件電路設計軟件化技術等全新電子設計理念和技術，利用QuartusⅡ、ISE和isp Expert開發(fā)系統(tǒng)，開設反映電子技術最新發(fā)展的實驗項目，提高了學生的綜合設計能力和設計效率。

3．緊密結合實際情況，采用多種方案相結合的實驗策略。在例如，電力電子實驗系統(tǒng)中，既有模擬調速裝置，又有數字調速裝置，控制上既有單片機、DSP控制，又有工控機、現場總線控制，鼓勵學生采用不同的策略進行實驗，從而學習不同的實驗技術。

三、實驗教學方法和教學手段的改革

堅持“以學生為教育主體”的思想，加強教學方法和教學手段改革，充分調動學生學習的積極性和主動性，發(fā)揮學生的潛力和創(chuàng)造性。

(一)實驗教學方法的改革

1．在實驗教學中開展研究性學習。按照“提出問題→確定研究任務→方案設計→方案論證→實驗→數據處理→評價→結論”等思路，設計教學方案，組織研究性學習。充分發(fā)揮學生的潛能和創(chuàng)造性，主動思考，自行設計出行之有效的實驗方法和實驗電路，教師充當組織協(xié)調者。充分體現以學生為主體、以教師為主導的教育理念。例如，在《電工學》課程“相序指示器電路的設計與安裝”實驗中，教師提出相序指示器的設計任務，指出所能提供的實驗條件，學生大量查閱資料，進行方案論證，設計實驗電路，通過不斷比較與改進，最終在實驗室搭接電路，進行實驗、數據分析和作出結論等，實現教學目標。

2．推行精講多練、以練為主的教學方法。在實習、實驗和課程設計等實踐教學中，以學生動手為主，教師指導為輔，通過學生親身實踐，提高學生技能與能力培養(yǎng)效果。按照“創(chuàng)新始于問題，源于實踐”的思想，在實驗中，為學生提出思考題、設置疑點，采用現象分析和問題式教學，開展課堂討論，有針對性地培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力;實驗后，在學生認真、細致數據分析的基礎上，針對實驗數據或結論上的偏差，讓學生分析原因，探究解決問題的方法，培養(yǎng)其探索精神。

3．采用任務驅動教學法，提高學生綜合運用知識的能力。以動力配電盤、調頻收音機、智能電子鎖、單片機信號采集與檢測系統(tǒng)、PLC控制自動往返工作臺、鍋爐溫度控制系統(tǒng)等典型產品或系統(tǒng)為載體，將相關教學模塊、技能與能力培養(yǎng)要求有機地結合起來，使學生通過典型產品的制作或典型系統(tǒng)的組裝、調試和實驗，掌握電氣電子產品制造的基本工藝過程和系統(tǒng)調試的基本方法。

(二)實驗教學手段的改革

1．有效利用現代教育技術，提高實驗教學效率。所有實驗課程，均自制了多媒體課件，圖文并茂，生動形象，使學生對實驗原理、儀器使用、元器件識別等知識能直觀、清晰的認識，提高了教學效率。

2．充分利用網絡化多媒體輔助實驗教學平臺進行教學活動。在電工電子實驗教學中心網絡教學平臺上，為學生提供了實驗課程主講教師教學視頻錄像、儀器設備與元器件技術資料、網上預約系統(tǒng)、開放性實驗項目、在線答疑、教學評價等板塊，學生可以通過網站進行預習、復習、實驗預約和教學評價等。

3．有效利用計算機仿真軟件，實現虛擬實驗與實物實驗的有機結合。在開放性實驗室，提供了Matlab、multisim、Pspice、Protues等軟件平臺，學生可以到開放實驗室或者將軟件下載安裝到自己的計算機上，針對學習的理論課程，進行虛擬實驗，實現了虛擬與實物實驗的有機結合，理論教學與實驗教學的有機結合，提高了學生的學習興趣和實驗教學效果。由于虛擬實驗不受硬件限制，學生可以自由發(fā)揮，有效地培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維。例如，學生利用Protues豐富的元件庫，設計多種線路，通過仿真比較，確定最佳方案。由于沒有硬件的約束，彌補了單片機實驗箱擴展能力有限、硬件資源不足等缺點，給學生自由發(fā)揮提供了廣闊空間。

四、結束語

課題組在大量調查研究、理論研究和實踐探索的基礎上，針對目前電工電子技術實踐能力培養(yǎng)中存在的問題，構建了“三層次”、“四模塊”、“九類別”的分層次開放式立體化的電工電子技術實踐能力培養(yǎng)體系，解決了電工電子技術實踐能力培養(yǎng)的環(huán)節(jié)和途徑問題，有效地培養(yǎng)了學生的實踐能力和創(chuàng)新精神。

在教學實踐中，按照“實物實驗與虛擬實驗相結合”、“課內實驗與課外實驗相結合”的思路，不斷探索、不斷創(chuàng)新教學模式。實驗室的開放極大地方便了學生的實驗，虛擬實驗的開展使學生在實驗室、教室、宿舍均能進行實驗。在“工程創(chuàng)新訓練平臺”上，打破了專業(yè)、年級的界限，組建了課外科技創(chuàng)新團隊，學生結合生產實際和所學專業(yè)，開展產品或系統(tǒng)級的創(chuàng)新設計，形成了“高年級與低年級融為一體”、“不同專業(yè)學生融為一體”的自主性、研究性學習模式，學生的實踐能力和創(chuàng)新精神得到了極大的提高。近年來，學校學生在“大學生電子設計競賽”、“機器人足球賽”、“電工數學建模競賽”等國際、國家和吉林省學科競賽中，有229人次獲得三等獎以上獎勵81項。

［1］ 朱曉萍．應用型本科電工系列課程的教學改革與實踐［J］．中國電力教育，2008(8):84－85．

［2］ 李春茂，徐向民．電工學系列課程急需進行規(guī)范化分類模塊教學［J］．實驗技術與管理，2006(7):95－97．

［3］ 張學軍，王鎖平．全面改革實驗教學，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力［J］．實驗室研究與探索，2005，24(1):4－6．

The research and practice of electrical and electronic technology practical ability

ZHENG Wen，et al．
(Changchun Institute of Technology，Changchun 130012，China)

Aiming at the problems in the training practice ability of electrical and electronic technology，construct E-lectrical and electronic technology practice competency training system that it has‘three－tier’，‘four module’，‘nine categories’，hierarchical open and three－dimensional characteristics，solving the links and ways to problem of electrical and electronic technology practical ability．Further the effective use of advanced experimental techniques and modern educational technology，reform teaching methods，mobilize the enthusiasm and initiative of students fully，and cultivate the students＇practical ability and innovative spirit effectively．

electrical and electronic technology;practice teaching system;experimental technology; teaching methods teaching means

book=33,ebook=92

G64

A

1009-8976(2012)03-0111-03

2012－07－30

吉林省教育科學“十二五”規(guī)劃課題(項目編號:GH11244)

鄭文(1972—)，女(漢)，吉林長春，副教授主要研究電工電子技術。