盧 颯

電工電子實驗教學改革與實驗中心建設

盧 颯

（中國計量學院 現(xiàn)代科技學院，杭州 310018）

電工電子實驗示范中心按照“夯實基礎、注重實踐、引導創(chuàng)新”的原則，在建設及教學過程中，以學生工程應用培養(yǎng)和創(chuàng)新能力提高為目標，開展了一系列的教學改革探索和實踐，通過開設多層次實驗內(nèi)容，構建了以能力培養(yǎng)為主線的多種教學模式，形成完善的實驗課程體系及與課程體系相適應的日常實驗教學平臺和學生課外科技活動的創(chuàng)新實踐平臺。

實驗教學改革；電工電子實驗中心；創(chuàng)新；建設

中國計量學院現(xiàn)代科技學院電工電子實驗教學中心（以下簡稱中心）成立于2006年，自中心成立以來，學院高度重視實驗教學改革與建設，共投資600余萬元建設實驗中心。經(jīng)過多年建設，我院電工電子實驗教學中心在教學環(huán)境、實驗條件、課程建設、學生能力培養(yǎng)、學生課外科技活動、學生學科競賽、教學研究與改革及科學研究等方面取得了良好成績。浙江省教育廳于2010年正式批準中國計量學院現(xiàn)代科技學院電工電子教學中心為浙江省實驗教學示范中心建設項目。

1 教學理念與改革思路

學生的基本素質(zhì)是培養(yǎng)目標定位的基礎，不同層次高校對培養(yǎng)目標的定位離不開生源的質(zhì)量?，F(xiàn)代科技學院人才培養(yǎng)目標的定位取決于三本學生的特點和基本情況。三本的學生與普通高校的學生相比，總體上實踐動手能力相當而理論學習能力較弱；思想活躍而學習自制力較弱；興趣廣泛而學習主動性不夠；學生學習興趣和學習過程中積極性、主動性差別大。因此，在教學過程中應十分注重學生的動手能力和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，而動手能力和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)有賴于通過實踐性教學去實現(xiàn)。

中心秉承“以學生為主體，以能力和素質(zhì)培養(yǎng)為主線，注重發(fā)揮學生的學習潛能，夯實基礎、注重實踐、引導創(chuàng)新，培養(yǎng)腳踏實地、長于學習、善于思考、勇于創(chuàng)新與創(chuàng)造的工程科技人才”的教學理念；遵循的改革思想是通過一流的管理體制與制度、一流的實驗教學隊伍、一流的實驗平臺及一系列實驗內(nèi)容改革和建設，逐步形成一個與專業(yè)建設、學生課外科技活動基地建設相結合的多層次、模塊化的課程體系及多元化的實驗教學模式。建成以學生為中心，滿足多層次實驗教學需要，有利于培養(yǎng)自主設計和創(chuàng)新能力的，具有較為完善管理和運行體系的，面向校內(nèi)外開放的省級實驗教學示范中心，成為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要基地。

2 實驗教學的改革與創(chuàng)新

我們以“2010年浙江省本科院校實驗教學示范中心建設”項目實施為契機，在實驗課程體系、課程內(nèi)容、教學模式、實驗教學手段等多方面進行改革，推進電工電子省級實驗示范中心建設。

2.1 多層次、模塊化課程體系

改革原有的電工電子實驗課程體系，實驗教學采取分層次、分階段、循序漸進的模式，由淺入深、由簡單到綜合、課內(nèi)外結合、軟硬件并重，并結合多層次實驗內(nèi)容，構建一個多層次、模塊化實驗課程體系，如圖1所示。這個體系為學生創(chuàng)造了一個規(guī)范化、開放式的實踐創(chuàng)新環(huán)境，每位學生可以選擇選擇適合自己的實驗環(huán)節(jié)和實驗內(nèi)容，培養(yǎng)獨立的創(chuàng)新能力［1］。

圖1 電工電子實驗課程體系

2.2 多層次實驗教學內(nèi)容

多層次、模塊化課程體系的基礎是多層次的實驗教學內(nèi)容。我們將課內(nèi)實驗分為基礎型、設計綜合型和研究創(chuàng)新型3個實驗層次［2］；課外實驗分為個性化實驗項目和科研實踐型項目共2個實踐層次，形成“3+2”五個層次。其層次難度遞進，實現(xiàn)從基本動手能力到設計能力、從實踐能力到科研能力、從研究能力到創(chuàng)新意識的層次化、靈活化、貫通化的能力培養(yǎng)。實驗類型又分為“必做”和“選做”兩類。學生可以根據(jù)不同的專業(yè)需求，自由選擇選做的實驗項目，這將為學生充分提供選擇實驗項目的自由度［3］。

1）第一層次——基礎型實驗

主要為原理性實驗，側重培養(yǎng)學生掌握基本儀器和器件的性能及其使用、基本的實驗技能、基本實驗方法，加深對相關理論與技術的理解，以掌握基本實驗技能為基礎。包括電路分析，電工基礎，電子技術基礎，模擬電路，數(shù)字電路等模塊的實驗。

2）第二層次——設計綜合型實驗

包含電工、電子、通信、測控、電氣、自動化等專業(yè)基礎系列課程的部分實驗教學內(nèi)容。如EDA綜合實驗、單片機實驗、傳感器實驗，軟件Multisim、Altium、Protus等相關內(nèi)容。

3）第三層次——課程設計

由若干課程設計如：電子線路課程設計、數(shù)字電路課程設計、模擬電路課程設計、單片機原理課程設計等和一個綜合電子系統(tǒng)設計組成，學生可在規(guī)定范圍內(nèi)自主選題，在實驗室自主完成。

4）第四層次——研究創(chuàng)新型實驗

以研究能力培養(yǎng)為目的，以學科競賽為引導，完全為開放式教學方式，由學生自主完成具有創(chuàng)新意義的設計課題或項目。側重提高學生綜合運用所學知識分析和解決實際問題的能力，培養(yǎng)學生進行系統(tǒng)級的研究與設計能力，提高學生分析、解決問題的能力。

5）第五層次——科研實踐項目

以學生課外科技項目以及與教師合作完成科研項目的簡單基礎性研究任務等為主。本層次實驗項目旨在培養(yǎng)大學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度、團隊合作精神和責任感，提高我校學生的創(chuàng)新能力、探索精神和創(chuàng)新意識。

2.3 多樣化的實驗教學模式

中心本著“以學生為本”和“有利于加強學生自學能力、獨立分析及解決問題能力的培養(yǎng)，有利于加強學生創(chuàng)新思維和實際創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，有利于學生個性和才能的全面發(fā)展”的原則，充分考慮師生間的互動。把實驗教學真正當成一種對學生的優(yōu)質(zhì)“服務”，針對實驗的不同階段和不同層次，建立了以學生為主體、師生互動的實驗教學模式。根據(jù)實驗不同層次和不同對象，按互動情況歸類為以下五種實驗教學模式。

2.3.1 講授式教學

教師先粗略講解實驗原理和步驟，學生按實驗步驟獨立完成實驗，教師對實驗結果進行檢查，反饋不足之處，讓學生對未完成或不足之處重新實驗，直到掌握原理。講授式教學雖然傳統(tǒng)，但對部分基礎實驗，學生興趣較大，首次做實驗或能力稍差的情況下非常實用。

2.3.2 啟發(fā)式教學

教師先啟發(fā)式地給出實驗大致思路和儀器功能介紹，讓每名學生獨立設計實驗原理和實驗步驟，教師對實驗步驟初步確認后，讓學生獨立完成實驗。實驗過程中遇到的問題，教師則給予啟發(fā)性講解［4］。啟發(fā)式教學主要用于綜合設計型、研究創(chuàng)新型實驗，對部分具有一定難度和專業(yè)性強的實驗項目，教師在課前先設計制作的實驗樣板，為學生自主獨立設計提供參考，學生在“模仿”的基礎上完成實驗。

2.3.3 驅動式教學

包括兩種驅動方式，一種是教師給出實驗任務，學生自主采用不同的實驗方案和手段完成實驗任務；另一種是教師給出實驗結果，學生在統(tǒng)一實驗平臺上獨立實驗，以得到相同的實驗結果為完成實驗。實驗電路自行設計、安裝、調(diào)測獨立完成，強化學生獨立工作能力；對于部分有難度的實驗項目，按照2～3名自由組隊完成實驗，培養(yǎng)協(xié)作精神。這種教學方法使學生的實踐能力和綜合素質(zhì)得到很好的鍛煉和提高。

2.3.4 合作式教學

對于部分新增設備的調(diào)試（新購設備調(diào)試時讓學生參與）及部分有較大難度的實驗，教師和學生一起完成實驗，教師在實驗前對實驗進行模塊化分工，各自（或小組）完成實驗后在進行銜接和聯(lián)調(diào)，共同完成實驗項目。該模式主要應用于個性化實驗、科研項目實踐等。

2.3.5 感知式教學

以科研項目和工程為背景，給學生介紹和演示工程中系統(tǒng)構成、安裝調(diào)試、維護運營等，讓學生所學知識能夠與行業(yè)應用緊密結合，培養(yǎng)學生具有系統(tǒng)性的概念。

2.4 優(yōu)化的實驗教學手段

電工電子實驗中心通過實驗中心網(wǎng)站、多媒體課件、工具軟件、實驗開放等多種手段完成實驗教學。

2.4.1 多媒體教學

通過精心設計與制作的各實驗課程多媒體課件講稿，圖文并茂，生動形象，使學生更好地理解實驗原理、儀器操作、連線等，提高了教學效率。在使用多媒體課件的同時，也使用傳統(tǒng)的板書，避免“完全講解員”式的講課效果，使課堂氣氛生動、活潑和富有啟發(fā)性。

2.4.2 硬件平臺+仿真軟件

在實驗教學中，除實驗必須的硬件平臺之外，充分利用各種工具軟件進行設計仿真，如通用仿真和虛擬開發(fā)平臺Multisim、Pspice、Altium、proteus等，使學生更好地理解電路參數(shù)對設計結果的影響［5］。

2.4.3 實驗中心網(wǎng)站

為了改善教學環(huán)境、豐富課程教學資源、提高學生的自主學習能力、增強師生交流互動，我們開發(fā)了電工電子實驗中心網(wǎng)站，它有助于實現(xiàn)教學資源的最大程度共享，對實驗教學起到了很好的輔助作用。

2.4.4 實驗示范中心開放

電工電子實驗中心開通了網(wǎng)上實驗預約系統(tǒng)，學生可以自行決定實驗指導老師和每次實驗的時間與內(nèi)容。中心的開放分為實驗內(nèi)容開放和實驗平臺開放兩個層面。

在實驗內(nèi)容開放方面：我們把實驗分為必做型和選做型，前者保證教學基本要求和基本技能訓練；后者則由學生根據(jù)自身的條件與興趣，在眾多的實驗課題中選擇，可以達到因材施教的目的。除了教學計劃之內(nèi)的實驗內(nèi)容外，學生還可以在課余時間進入實驗中心進行自主實驗或研究。優(yōu)秀的學生還可以通過創(chuàng)新基金項目和老師的科研課題進入創(chuàng)新實驗室進行研究和開發(fā)。

在實驗平臺開放方面：首先，學生通過實驗中心網(wǎng)站提供的實驗儀器設備使用說明和實驗課件進行實驗預習；然后，通過網(wǎng)上預約系統(tǒng)預約實驗［6］。對于必做實驗學生可以整班預約，而對于選做實驗和加做實驗學生可以個人預約。預約的內(nèi)容包括實驗時間、場地、內(nèi)容、實驗教師等。實驗中心所采用的這種“集中”和“自由”相結合的開放管理方式，較好地解決了實驗室利用率和學生自主性、個性之間的矛盾。

2.5 多元化的實驗考核方法

考核是教學工作的重要內(nèi)容，是實驗教學改革中的一個重要組成部分。中心積極探索實驗考核方式的改革，根據(jù)實驗教學的特點，從有利于激發(fā)學生實驗興趣，提高實驗能力為目的，建立了多元實驗考核辦法，不同層次采取不同考核辦法。

1）課程實驗采用“平時+筆試+操作”考核方式。強調(diào)學生平時實驗表現(xiàn)，同時考查學生的實驗原理理解與實際動手操作能力。

學生成績評定方法為：平時成績和實驗考試成績的加權平均，計算辦法為：

2）課程設計采用“目標+環(huán)節(jié)+報告”考核方式。學生綜合設計能力包括資料收集、方案設計、軟硬件設計、裝配與調(diào)試、測試與優(yōu)化、數(shù)據(jù)分析、報告撰寫等全過程。因此，實驗考核分項進行，統(tǒng)籌兼顧選題難度、設計過程、設計結果、設計報告。

3）系統(tǒng)設計采用“作品+報告”考核方式。參考電子設計競賽的方式，主要通過作品水平（占70）和設計報告（占30）的方式進行考核。

4）對能力優(yōu)秀的學生（參加全國大學生電子競賽并獲獎）免試或免修。

3 教學效果

中心按照示范中心評審指標體系，積極探索建立適應學生實踐能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)的實踐教學體系和實踐教學管理運行機制，從而推進教學規(guī)范化管理、提高實踐教學質(zhì)量［7］。中心建設取得了一定的成效，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

3.1 教師在實踐教學改革中取得豐碩成果

中心建成了一支學歷和職稱結構合理、綜合素質(zhì)較高的實驗教學與科研隊伍。中心制定鼓勵性的措施來激勵教師深入開展教學研究與改革，使教師在教學工作及研究中獲得工作績效與個人成長的“雙贏”。自2010年以來，以示范中心為依托共承擔國家自然科學基金項目2項、省部級項目4項、各級教改項目30多項，獲省級教學成果一等獎2項、二等獎2項，主編教材6本。通過這些實驗技術研究項目的立項和研究，中心教師的實驗教學業(yè)務水平得到顯著提高，使本中心在實驗技術、實驗項目選擇和實驗方案設計方面更加科學合理，更加有利于啟迪學生的科學思維和創(chuàng)新意識。

3.2 學生學科競賽成績斐然

電工電子實驗示范中心作為大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)基地，組織、指導學生參加學科競賽成績斐然。2010至今參加全國大學生電子設計競賽共獲得國家二等獎2項、TI杯國家三等獎1項、浙江省一等獎5項，省二等獎13項、省三等獎21項。電子設計競賽成績在浙江省獨立學院中名列前茅，在全省本科院校中也位居前列。

4 結束語

經(jīng)過多年的改革與建設，電工電子實驗中心已形成了與專業(yè)建設、學生課外科技活動、基地建設相結合的多層次、模塊化的課程體系，構建了與課程體系相適應的開放性實驗和學生課外科技項目為主的創(chuàng)新實踐平臺。下一步的目標是力爭在實踐教學體系的科學化、實踐教學內(nèi)容的綜合化、實踐教學設備儀器的現(xiàn)代化、實踐教學環(huán)境的開放化、實踐教學管理的網(wǎng)絡化、實踐教學資源的共享化等方面做出更大成績，取得更佳的人才培養(yǎng)效果，使中國計量學院現(xiàn)代科技學院電工電子實驗示范中心成為特色鮮明的省級實驗教學示范中心。

［1］李錫、林連山、麻志濱，等.加強實驗教學改革與創(chuàng)新，推動電工電子實驗中心建設［J］.實驗技術與管理，2012，29（7）：118－120.

［2］劉穎.淺議多層次電子電工實驗教學體系建設［J］.教育教學論壇，2013（2）：96－97.

［3］徐文娟.基礎實驗項目分類設置實踐研究［J］.黑龍江教育，2011（10）：25－26.

［4］申文達、董云鳳、李可.啟發(fā)式教學方法在電工電子實驗教學中的運用［J］.實驗技術與管理，2012，29（4）：265－266.

［5］梁文家、巨永鋒、林濤.省級電工電子實驗教學中心的改革［J］.電氣電子教學學報，2012（2）：85－86.

［6］吳旭、陳仁安、魏德志.構建開放式實驗教學體系的實踐及研究［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2012（1）：36－38.

［7］刁鳴、王松武、潘信吉.基于示范中心的電工電子實驗教學大平臺圖形解析［J］.實驗室研究與探索，2007（5）：69－72.

Reform of the Experiment Teaching and Construction of Electrical and Electronic Experimental Center

LU Sa
（College of Modern Technology，China Jiliang University，Hangzhou 310018，China）

According to the principle of“solid foundation，emphasize practice，guide innovation”，the center of electrical and electronic experiments carry outa series of teaching reform exploration and practice during the construction and teaching in order to cultivating the students'engineering application ability and improving the innovation ability.These are openingmulti－level experiment content，building a variety of teachingmode，forming a perfect experiment teaching system，daily experiment teaching platform for the curriculum system and innovation practice platform for students extracurricular activities of science and technology.

reform of the experiment teaching；electrical and electronic experimental center；innovation；construction

G642.423；TM11

A

10.3969/j.issn.1672－4550.2014.05.051

2013－08－12；修改日期：2013－09－05

浙江省實驗示范中心建設基金資助項目。

盧 颯（1971－），女，碩士，副教授，研究方向：電路與電子技術理論及應用。