鄒 甲 沈玉明
中國礦業(yè)大學(北京)機電與信息工程學院,北京 100083
電路原理實驗是工科院校各電類專業(yè)一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎實踐課程,它的主要任務是使學生掌握電子電路技術(shù)領(lǐng)域基本理論知識和實驗知識技能, 同時培養(yǎng)學生獨立思考解決問題的能力。
長期以來,電路原理實驗教學存在著重理論輕實踐,著重強調(diào)對理論知識的講解,而忽視學生對理論知識的運用,導致學生動手分析能力不夠。
1)實驗條件的限制
隨著招生規(guī)模的擴大, 學生人數(shù)日益增多, 實驗過程中, 教師不可能兼顧到每一個學生, 加之實驗室、實驗設備不足等原因,對實驗教學質(zhì)量的提高帶來很大的限制[1]。
2)實驗課程不受重視
傳統(tǒng)的實驗教學處于理論課程的輔助地位,實驗課時很少,內(nèi)容設置只是為了理論教學的驗證,學生的思維被限于的理論課程中,學生和實驗教師都對這個實踐教學環(huán)節(jié)不重視,只是被動地應付完成實驗報告。
3)實驗內(nèi)容陳舊
實驗內(nèi)容多年基本沒有改變,幾十年來一直使用自編的電路原理實驗指導書,每個實驗的格式都一樣,實驗原理、接線方法、和實驗步驟。這樣的教材以驗證型實驗為主,內(nèi)容缺乏有利于培養(yǎng)學生綜合能力的工程技術(shù)型實驗。
圖1 分層次的電路原理實驗教學體系
基于上述背景,從2008年起,我校電路原理實驗按照知識傳授、協(xié)調(diào)發(fā)展、素質(zhì)提高的教育理念,優(yōu)化整合實驗教學,實踐教學的結(jié)構(gòu)設置上采取由基礎到綜合的思路,構(gòu)建電路技術(shù)實驗的分層次實驗教學體系,如圖1所示。
電路原理實踐教學體系由基礎類實驗、綜合性實驗和開放性實驗構(gòu)成?;A類實驗課程除驗證性實驗外,還包括課程的簡單綜合性設計實驗;綜合性實驗是完成基礎實驗后,對學生進行特色綜合教育,著重介紹電路技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)當中的具體應用;創(chuàng)新開放實驗屬開放性實踐教學,含課程設計、大學生創(chuàng)新實驗項目、大學生競賽等。該層次教學以學生為主體,采用學生自主申報的方式[2]。
電路基礎性實驗是實驗教學體系的基礎,是必修實驗。實驗內(nèi)容主要考慮對基本知識基本概念的理解及增強對知識的綜合應用。重點逐步提高了設計綜合性實驗的比例,并對實驗技能和方法進行綜合訓練,增強學生運用綜合知識的能力,培養(yǎng)學生分析解決復雜問題的能力。
長期以來,作為服務煤炭工業(yè)發(fā)展的高校代表,中國礦業(yè)大學(北京)一直高舉礦業(yè)發(fā)展大旗,致力于能源科教事業(yè),積極推進創(chuàng)新教育和特色教育[3]。因此,穿插介紹電路技術(shù)在煤礦生產(chǎn)當中的具體應用,培養(yǎng)學生熱愛專業(yè)、熱愛學校的熱情??刹捎弥饕姆绞接?,展示煤礦現(xiàn)場模型,播放多媒體課件介紹煤礦現(xiàn)場電類知識,參加具有礦業(yè)特色的電氣實驗室。此開放式教學方式還克服傳統(tǒng)封閉教學,提高學生做實驗的熱情。
該層次目標是培養(yǎng)學生的綜合應用能力和創(chuàng)新能力。通過這一層次實驗,讓學生獨立面對簡單實際工程問題,獨立完成系統(tǒng)設計、制作、調(diào)試,并設計報告與技術(shù)資料歸檔的完整過程。只要學生對科學研究和創(chuàng)造發(fā)明有濃厚情趣,并學有余力,善于獨立思考,電路技術(shù)實驗老師負責培訓他們參加科技制作、小發(fā)明和各類競賽(校內(nèi)、北京市、全國電子設計競賽),大大提高學生學習專業(yè)的積極性。
傳統(tǒng)的實踐教學方式還是以教師板書和實驗臺講解灌輸式為主,即為實行封閉式教學管理,實驗平臺嚴重依賴電路技術(shù)實驗臺。隨著電子自動化設計技術(shù)的不斷進步,采用計算機輔助設計工具來分析與設計電路顯得非常重要了,它是電類本科生應該掌握必備的基本能力,因此可以將計算機仿真軟件,比如典型Multisim、Pspice和EWB等軟件,引入實驗教學環(huán)節(jié),大學生利用這樣軟件工具方便進行電路設計和模擬,這樣既可驗證和鞏固所學的理論知識,又有利于培養(yǎng)其創(chuàng)新意識[2]。
原有的實驗內(nèi)容主要為配合理論教學進行理論定理的驗證,這些內(nèi)容已經(jīng)滿足不了大學生創(chuàng)新及綜合應用能力的要求,必須建立完整的實驗教學體系,從理論到實踐,對實驗內(nèi)容進行優(yōu)化,由淺入深、循序漸進。
完整的實驗教學體系就像前面介紹的,應該包括基礎驗證型實驗、綜合性實驗、仿真實驗、設計型實驗?;A性實驗是必修實驗,是實驗教學體系的基礎,著重驗證那些重要的電路定理,這方面的內(nèi)容主要依賴是電路技術(shù)實驗臺。而綜合設計性的實驗內(nèi)容可以利用EDA電子仿真平臺,并搭建電路驗證仿真電路的正確性;設計型實驗則純粹是實際現(xiàn)場真實性課題,可以采用教師提出課題要求,學生按要求上網(wǎng)查資料等自行設計方案,進行設計電路并搭建驗證[4]。
傳統(tǒng)的實踐教學方式是,每次實驗的格式基本都一樣,實驗室把一切準備好,學生按照使用指導書逐步實驗原理、接線方法、和實驗步驟完成,這樣的步驟按部就班,導致學生嚴重缺乏自主性和獨立性,不利于學生的創(chuàng)新能力的提高;開放式實驗教學打破這種局面,包括實驗室時間和場地的開放、實驗內(nèi)容的開放,形式多樣,可以讓教師設置一些綜合性的小課題,也可以是學生自己上網(wǎng)或者根據(jù)生活當中提煉出小課題,同時讓學生自己根據(jù)課題要求,擬定實驗方案,設計并焊接實驗電路,完成實驗并測試結(jié)果;實驗指導教師配合給予必要的啟發(fā)與引導,對實驗結(jié)果和報告進行評價。這樣就要求實驗中心必須采用開放式管理模式,提供開放式實驗室,鼓勵學生參加科技制作和各類電子競賽,保障學生實現(xiàn)自己的想法。
電路原理實驗教學改革的思路是,提供不同層次的教學內(nèi)容和方式,積極推廣創(chuàng)新開放性實驗;通過優(yōu)化實驗內(nèi)容,改進教學方式,建立分層次的實驗教學體系,搭建開放性實驗室平臺,有力的調(diào)動了學生對電路技術(shù)實驗的積極性,取得了良好的教學效果。
[1]田健仲,吳敏華,張俊方.電路原理實驗課程建設與教學改革實踐[J].實驗技術(shù)與管理,2010;10(10):142-143
[2]鄒甲,楊睿.電工與電子技術(shù)實驗教學改革的探索[J].中國科技信息,2010;(24):279-280
[3]喬建永.面向21世紀的礦業(yè)高等教育[J].北京教育(高教版). 2008(2):30-33
[4]張立文,向菲,孫立功,等.高校電路技術(shù)實驗教學的改革與實踐[J].科技創(chuàng)新導報,2010,3(a):185-187