陳桂真 劉曉文 薛雪

摘要：針對(duì)“電路實(shí)驗(yàn)”在高校工科電類專業(yè)課程中的基礎(chǔ)地位，結(jié)合教育培養(yǎng)卓越工程師的要求，采取“夯實(shí)基礎(chǔ)、循序漸進(jìn)、拓展視野”的教學(xué)方式，通過對(duì)“電路實(shí)驗(yàn)”教學(xué)方法進(jìn)行改革與實(shí)踐，改進(jìn)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)比例，逐步提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，全面提高學(xué)生綜合素質(zhì)，為后續(xù)課程奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：電路實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新實(shí)踐能力;實(shí)驗(yàn)教學(xué)與改革;教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G647 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）33-0102-02

“電路實(shí)驗(yàn)”是各高校工科電類相關(guān)專業(yè)第一門專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，在整個(gè)電類專業(yè)課程體系中起著承上啟下的重要作用。通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)方法，使他們能夠正確觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，能夠運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的電路，培養(yǎng)基本實(shí)驗(yàn)技能。隨著教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的提出，對(duì)工科學(xué)生的綜合能力及創(chuàng)造性思維提出更高的要求。因此，如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)更好的提高學(xué)生綜合運(yùn)用能力、實(shí)踐能力以及創(chuàng)新能力，是“電路實(shí)驗(yàn)”課程改革的方向。

我校歷來重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，教研組在“電路實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)方法、教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)模式的改革上不斷摸索。改革主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中注意理論與實(shí)際相結(jié)合，學(xué)生的實(shí)際能力與課程的特點(diǎn)相結(jié)合。在掌握基本實(shí)驗(yàn)技能的基礎(chǔ)上，增加了綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)使教學(xué)的形式和內(nèi)容多樣化，學(xué)生從簡(jiǎn)單地模仿者變?yōu)閷?shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者和執(zhí)行者，讓學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)的主導(dǎo)者，大大調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，受到學(xué)生的廣泛歡迎，取得良好的教學(xué)效果。

一、電路實(shí)驗(yàn)改革的必要性

我校的“電路實(shí)驗(yàn)”課程是面向電氣自動(dòng)化、電子信息類學(xué)生開設(shè)的第一門專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，多年來已形成一套傳統(tǒng)的教學(xué)模式。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與理論內(nèi)容聯(lián)系緊密，以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)的主要目的是對(duì)相關(guān)理論知識(shí)點(diǎn)的驗(yàn)證，各個(gè)實(shí)驗(yàn)間的關(guān)聯(lián)度差，且缺乏具體的工程實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。隨著學(xué)生人數(shù)的增加，也造成師資的緊張，由原來的兩個(gè)教師變?yōu)橐粋€(gè)教師指導(dǎo)一個(gè)班，一名老師實(shí)驗(yàn)課上要同時(shí)指導(dǎo)30名同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因此不可能兼顧到每個(gè)人，再加上實(shí)驗(yàn)室使用的大型綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)集成了各類儀表，設(shè)備故障率高。為了使得學(xué)生都能完成實(shí)驗(yàn)，教師只能提前將實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)、測(cè)量方法等問題講解，這就會(huì)使學(xué)生的課前預(yù)習(xí)流于形式，簡(jiǎn)單地按照老師的講解機(jī)械地模仿來完成實(shí)驗(yàn)，學(xué)生缺少獨(dú)立思考問題的鍛煉，通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力有了相應(yīng)的提高，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足卓越工程師實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)需求。

二、電路實(shí)驗(yàn)改革與實(shí)踐[1-6]

“電路實(shí)驗(yàn)”課程安排在大二第一學(xué)期，學(xué)生剛從高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等工科類的基礎(chǔ)課程轉(zhuǎn)到專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，對(duì)專業(yè)課的概念和認(rèn)識(shí)還很模糊，對(duì)實(shí)際生活中各類電路充滿憧憬。電路課程的特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論，通過對(duì)該門課程的學(xué)習(xí)還不具備設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜電路的能力，如何讓學(xué)生保持高昂的學(xué)習(xí)興趣一直是“電路實(shí)驗(yàn)”改革的方向。

結(jié)合“電路實(shí)驗(yàn)”課程基礎(chǔ)性的特點(diǎn)，抓住我校電路理論課程申報(bào)國(guó)家級(jí)精品資源共享課的契機(jī)，2012年新修訂的教學(xué)計(jì)劃將電路實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)增加至32學(xué)時(shí)，從時(shí)間上為課程的改革創(chuàng)造條件。在保證基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，增加了綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn);允許學(xué)生自擬題目，自主實(shí)踐。將實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系分為三個(gè)層次：驗(yàn)證性、綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn);采取由淺入深，循序漸進(jìn)的原則;因材施教，翻轉(zhuǎn)課堂，轉(zhuǎn)換教學(xué)理念，還學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)。

1.夯實(shí)基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)變驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念

本課程的核心任務(wù)是幫助學(xué)生正確使用各類電子儀器、測(cè)量?jī)x表的使用方法，能根據(jù)待測(cè)電路選擇測(cè)量?jī)x器設(shè)備、確定測(cè)量和分析方法。因此，在課程開始階段開設(shè)基礎(chǔ)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置與同期進(jìn)行的電路理論課程緊密結(jié)合，主要包括直流電路、正弦交流電路、網(wǎng)絡(luò)函數(shù)、動(dòng)態(tài)電路、二端口網(wǎng)絡(luò)等理論知識(shí)點(diǎn)。

學(xué)生在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中扮演的角色由單純的模仿變?yōu)榘胱灾鳌Ｓ稍瓉硗ㄟ^指定線路、嚴(yán)格按照指導(dǎo)教師講解的步驟測(cè)量數(shù)據(jù)來得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論，轉(zhuǎn)變?yōu)樵谥R(shí)點(diǎn)的限制條件下由學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)線路參數(shù)及測(cè)量數(shù)據(jù)方法，教師在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)過程中的作用主要是指導(dǎo)學(xué)生解決設(shè)計(jì)中、測(cè)量時(shí)出現(xiàn)的問題。例如，在第一個(gè)“電源元件伏安特性的測(cè)試”實(shí)驗(yàn)中，指導(dǎo)學(xué)生重點(diǎn)解決理想電流源和理想電壓源源測(cè)量電路中時(shí)正確選擇電壓表和電流表的內(nèi)接和外接，電流源的測(cè)試電路中當(dāng)負(fù)載電阻過大時(shí)會(huì)使得電流源器件輸出飽和等問題。學(xué)生通過半自主驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，不僅鞏固了理論知識(shí)、還學(xué)會(huì)了基本常用儀器儀表的使用、常用的測(cè)量方法，具備了初步分析問題、解決問題等實(shí)驗(yàn)技能，為后續(xù)的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。

2.循序漸進(jìn)，加強(qiáng)綜合性實(shí)驗(yàn)

在學(xué)生掌握了基本測(cè)量技能的基礎(chǔ)上，與驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)交叉設(shè)置開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要為直流電路故障的診斷、三相電路、負(fù)阻抗變換器及回轉(zhuǎn)器的應(yīng)用等，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目涉及到多個(gè)電路理論知識(shí)點(diǎn)或多種測(cè)量方法，在綜合性實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步擴(kuò)大學(xué)生的自主性。先布置實(shí)驗(yàn)題目，提出實(shí)驗(yàn)具體要求，學(xué)生需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求先設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)線路、實(shí)驗(yàn)步驟和測(cè)量方法，然后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室自主完成。實(shí)驗(yàn)的順利完成首先需要學(xué)生理解理論知識(shí)點(diǎn)并按要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)線路，掌握儀器儀表的測(cè)量?jī)?nèi)容及使用方法，結(jié)合實(shí)驗(yàn)的技術(shù)手段和測(cè)量方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟和測(cè)量表格，最后到實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)。以負(fù)阻抗實(shí)驗(yàn)為例，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中以電流反向型負(fù)阻抗為核心模塊，先在直流激勵(lì)下實(shí)現(xiàn)負(fù)電阻，再由負(fù)電阻構(gòu)成具有負(fù)內(nèi)阻的電壓源，最后將具有負(fù)內(nèi)阻的方波電壓源接入RLC串聯(lián)電路中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容逐級(jí)深入，循序漸進(jìn)，涉及到直流電路中元件伏安特性的測(cè)試，又有動(dòng)態(tài)電路響應(yīng)的研究方法。通過綜合性實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練培養(yǎng)了學(xué)生的綜合分析問題和處理問題的能力以及簡(jiǎn)單電路的設(shè)計(jì)能力。

3.拓展視野，開設(shè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

在本課程的最后階段設(shè)置有課內(nèi)4學(xué)時(shí)的實(shí)用電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)完全放開限制，從題目到最后的報(bào)告全部由學(xué)生獨(dú)立完成。學(xué)生自由組合，2～3個(gè)人一組，通過查閱資料，確定實(shí)驗(yàn)題目。先將設(shè)計(jì)電路在EWB或Muitisim軟件上仿真實(shí)現(xiàn)，邊仿真邊修改以完善設(shè)計(jì)，仿真通過后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告及總結(jié)。

從2012屆學(xué)生的實(shí)驗(yàn)來看，大多學(xué)生可設(shè)計(jì)完成可調(diào)電源電路、斷電報(bào)警電路、溫度控制電路、熱控電路、光控電路等與實(shí)際結(jié)合密切的實(shí)用電路。由于學(xué)生的專業(yè)理論知識(shí)水平有限的實(shí)際情況，許多實(shí)際電路中常用到的集成芯片、晶體管電路、控制器件等還沒有接觸到。還有一些器件不是實(shí)驗(yàn)室常備的，需要查找資料，研究元件功能并尋找其他元件進(jìn)行替換。教師在實(shí)驗(yàn)過程中起到了引導(dǎo)和輔導(dǎo)的作用，從器件選擇上和實(shí)驗(yàn)方案上和學(xué)生共同探討，啟發(fā)學(xué)生思考，完善并實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案。通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，培養(yǎng)了學(xué)生積極思考、主動(dòng)學(xué)習(xí)、自主動(dòng)手和獨(dú)立解決工程問題的研究能力和創(chuàng)新的意識(shí)，為后續(xù)專業(yè)課程和從事工程技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

結(jié)合學(xué)生實(shí)驗(yàn)所出現(xiàn)的實(shí)際情況，2013年年底課題組老師設(shè)計(jì)完成了綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)箱，包括基本元器件、控制模塊、聲光顯示模塊、擴(kuò)展模塊、電源模塊等12個(gè)模塊，基本可以涵蓋學(xué)生設(shè)計(jì)過程中用到的所有芯片和器件，使得實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)更便捷。

4.建設(shè)立體化教材資源，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供平臺(tái)支持

為了更好地滿足電路實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革要求，建設(shè)立體化教材資源。在我校電路教研組全體教師多年實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的基礎(chǔ)上編寫了“電路實(shí)驗(yàn)”教材，2009年已由機(jī)械工業(yè)出版社出版。隨著實(shí)驗(yàn)改革的不斷深入，計(jì)劃對(duì)教材進(jìn)行改版修訂并已在校教材建設(shè)立項(xiàng)。

在紙質(zhì)教材不斷完善的同時(shí)開發(fā)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)站，電路實(shí)驗(yàn)多媒體課件內(nèi)容豐富，包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)教學(xué)參考資料，常用實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用動(dòng)畫演示、設(shè)備使用講解錄像、數(shù)據(jù)處理、優(yōu)秀報(bào)告選登、師生交互等模塊，課件設(shè)計(jì)先進(jìn)、合理，得到專家同行的一致認(rèn)可，并先后獲得教育部多媒體課件大賽二等獎(jiǎng)和聲多媒體課件大賽一等獎(jiǎng)。課程的網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)資源共享，進(jìn)一步拓展教學(xué)空間和時(shí)間，促進(jìn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)。為學(xué)生實(shí)驗(yàn)提供立體化、全方位的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

5.實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定

我?！半娐穼?shí)驗(yàn)”課程獨(dú)立設(shè)課，成績(jī)是學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力的最終反映，是對(duì)學(xué)生能力水平的鑒定。如何客觀地給出實(shí)驗(yàn)成績(jī)也是我們一直在探討的問題，考慮到具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，根據(jù)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目制訂了相應(yīng)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。主要分為三部分：預(yù)習(xí)情況、實(shí)際操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并設(shè)置有考察性實(shí)驗(yàn)，在考查性實(shí)驗(yàn)中主要是檢驗(yàn)具體的電路設(shè)計(jì)和設(shè)備的選擇與使用能力，在強(qiáng)調(diào)實(shí)際動(dòng)手能力的同時(shí)，加強(qiáng)學(xué)生撰寫報(bào)告的能力。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革效果

“電路實(shí)驗(yàn)”課程堅(jiān)持“夯實(shí)基礎(chǔ)、循序漸進(jìn)、拓展視野”的教學(xué)理念，以提高學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力為目標(biāo)。作為專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐課程的入門，適用于電氣、信息類專業(yè)的學(xué)生。通過對(duì)電氣2012級(jí)學(xué)生進(jìn)行教改實(shí)踐，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)保持了濃厚的興趣，加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，更好地將抽象的理論應(yīng)用于實(shí)際中，大大提高了學(xué)生獨(dú)立性解決問題的能力。

在教學(xué)實(shí)踐中通過學(xué)生的不斷創(chuàng)新也督促教師的不斷進(jìn)步，跟上學(xué)科發(fā)展的前沿，教學(xué)相長(zhǎng)。如何進(jìn)一步對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式和教學(xué)方法進(jìn)行改革，不斷提高實(shí)踐教學(xué)中學(xué)生的主動(dòng)性和能動(dòng)性，努力發(fā)揮實(shí)踐教學(xué)對(duì)于學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)的更大效果和效率。

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（責(zé)任編輯：劉翠枝）