孟祥貴，王 偉，邱曉天

（國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院，長(zhǎng)沙 410073）

電工實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)與教學(xué)方法研究

孟祥貴，王 偉，邱曉天

（國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院，長(zhǎng)沙 410073）

該文針對(duì)在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中難以激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和潛能、不能有效提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的問題，以電工與電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為研究對(duì)象，從授課對(duì)象、教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容和授課形式等幾個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中通過(guò)對(duì)學(xué)生的認(rèn)知能力、實(shí)踐操作能力、在實(shí)踐中學(xué)習(xí)的能力和電路設(shè)計(jì)能力4個(gè)方面的培養(yǎng)，逐步提高學(xué)生的實(shí)踐能力，循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維能力。

電工實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)，大規(guī)模開放在線課程，教學(xué)方法

電工與電路基礎(chǔ)、電工技術(shù)基礎(chǔ)、電路分析基礎(chǔ)作為工科院校傳統(tǒng)的基礎(chǔ)課程，內(nèi)容經(jīng)典，實(shí)驗(yàn)也有一定的傳統(tǒng)和定式［1］。伴隨著信息技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)方法和手段得到了一定的改進(jìn)和提升，特別是MOOC課程的出現(xiàn)顛覆了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，極大推進(jìn)了教學(xué)改革的進(jìn)程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作也應(yīng)緊跟潮流，不斷推陳出新。如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)為學(xué)生打開一扇門，讓學(xué)生熱愛實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)并解決問題，促進(jìn)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力切實(shí)得到提高，是本校一直在思考的問題［2］。

1 建設(shè)內(nèi)容

學(xué)校自2012年開始，將電工與電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)作為一門單獨(dú)的課程開展教學(xué)，這給予了實(shí)驗(yàn)室更多的自主性，同時(shí)也對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作提出了更高的要求［3］。學(xué)院還設(shè)立了實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)崗，專門負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的研究和實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍的建設(shè)。團(tuán)隊(duì)崗教員以實(shí)驗(yàn)室為單位，對(duì)實(shí)驗(yàn)系列課程進(jìn)行了全面的規(guī)劃、梳理和設(shè)計(jì)，對(duì)人員進(jìn)行了合理安排，對(duì)每門課程提出了具體的授課要求，并收到了良好的教學(xué)效果。以電工與電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為例，電工與電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是學(xué)校十二五重點(diǎn)建設(shè)課程，每年實(shí)驗(yàn)的人數(shù)較多，所以工作必須要全面規(guī)劃，要有系統(tǒng)性。為了上好這門課，本校在授課對(duì)象、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和授課形式等幾個(gè)方面進(jìn)行了研究和實(shí)踐，取得了一些成果和經(jīng)驗(yàn)。

1.1 研究授課對(duì)象

電工與電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程面向全校本科學(xué)員開設(shè)，授課對(duì)象分為學(xué)歷合訓(xùn)和技術(shù)兩個(gè)大類的學(xué)員，合訓(xùn)類有普通班和卓越指揮人才班，技術(shù)類有普通班和錢學(xué)森拓展班，每個(gè)班次又將學(xué)員分為不同專業(yè)。這樣的差異對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求各不相同，教學(xué)內(nèi)容各有側(cè)重，因此，須對(duì)學(xué)員先進(jìn)行分析，研究各種學(xué)員前后課程的開展情況，在實(shí)驗(yàn)拓展環(huán)節(jié)通過(guò)提出問題、創(chuàng)新實(shí)踐，讓學(xué)員與后續(xù)課程銜接，并利用學(xué)校組織的各種學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新項(xiàng)目申報(bào)激勵(lì)學(xué)生有針對(duì)性地開展自主實(shí)驗(yàn)［4］。

如圖1所示，對(duì)授課對(duì)象研究得越細(xì)，越便于拉近教員與學(xué)員的關(guān)系，便于溝通和交流，對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求和拓展也有很大的幫助。

圖1 授課對(duì)象的情況研究

1.2 突出實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是對(duì)知識(shí)的消化和運(yùn)用，具體到電工與電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，由于其是電類實(shí)驗(yàn)的開端，對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求主要從4個(gè)能力的培養(yǎng)來(lái)體現(xiàn)，是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，如圖2所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的分解

1）認(rèn)知能力的培養(yǎng)。

主要包括電工電子元器件的識(shí)別、電工儀器儀表的使用、實(shí)驗(yàn)環(huán)境資源的了解、開展自主實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的要求和資源，通過(guò)這個(gè)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)員的好奇心和參與實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性［5］。

2）實(shí)踐操作能力的培養(yǎng)。

通過(guò)應(yīng)試教育的學(xué)生，大多都有重理論輕實(shí)踐的想法，實(shí)踐能力非常缺乏。所以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，首先要鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)起手來(lái)，允許錯(cuò)誤和失敗、鼓勵(lì)獨(dú)辟蹊徑、糾正從眾心里。在實(shí)驗(yàn)管理上，嚴(yán)格執(zhí)行一人一組，不能在規(guī)定時(shí)間完成任務(wù)的可以預(yù)約其他時(shí)間完成。在實(shí)驗(yàn)中注重學(xué)員獨(dú)立個(gè)性的培養(yǎng)，鼓勵(lì)創(chuàng)新，對(duì)學(xué)生提出的問題耐心解答。在實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定上，主要從每次實(shí)驗(yàn)操作情況、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫情況和實(shí)驗(yàn)考試成績(jī)來(lái)共同決定，實(shí)驗(yàn)考試也以具體任務(wù)的實(shí)踐操作、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)處理、得出結(jié)論為主。

3）在實(shí)踐中學(xué)習(xí)的能力培養(yǎng)。

通過(guò)實(shí)踐提出的問題是在應(yīng)用中可能遇到的問題，對(duì)問題的解答可能要調(diào)動(dòng)已經(jīng)學(xué)過(guò)的知識(shí)，有些甚至是常識(shí)。有些可能在理論知識(shí)還沒有學(xué)到，具有一定的挑戰(zhàn)性，通過(guò)實(shí)驗(yàn)老師的介紹，也可以從現(xiàn)象到本質(zhì)（先實(shí)踐后理論），帶著問題去學(xué)習(xí)理論，效果也很不錯(cuò)。這不僅培養(yǎng)了學(xué)生通過(guò)實(shí)踐學(xué)習(xí)知識(shí)的本領(lǐng)，還給學(xué)員提供了發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的機(jī)會(huì)，提升了學(xué)員對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力［6］。撰寫的實(shí)驗(yàn)報(bào)告務(wù)實(shí)、有特色，水分少，分析到位，學(xué)員容易在實(shí)踐過(guò)程中找到興趣，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性。

4）電路設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。

實(shí)驗(yàn)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，老師要起到導(dǎo)演的作用，讓學(xué)生盡快入戲，并沉浸在自己的角色里，平等交流，少下命令，少約束，完成任務(wù)只是最基本的要求，學(xué)以致用才是最終的目的。學(xué)員電路設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)主要是通過(guò)學(xué)科競(jìng)賽、學(xué)校組織的創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)、系所組織的有針對(duì)性的孵化活動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在能力培養(yǎng)過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)學(xué)員尊重實(shí)驗(yàn)結(jié)果、不從眾、不弄虛作假的科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，并通過(guò)多層次的創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)激發(fā)學(xué)員的潛能和興趣。

1.3 教學(xué)內(nèi)容精心設(shè)計(jì)

1）以學(xué)生為主體，精講多練。

實(shí)驗(yàn)的前方是工程應(yīng)用，一堂好的實(shí)驗(yàn)課應(yīng)該恰當(dāng)?shù)亟Y(jié)合知識(shí)點(diǎn)，包含豐富的工程信息量，提升學(xué)生工程應(yīng)用的信心，是讓學(xué)生充滿新鮮好奇的2小時(shí)。這對(duì)實(shí)驗(yàn)老師提出了很高的要求。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持學(xué)員熱情，達(dá)到“知之，好之，樂之”的效果，所以備課內(nèi)容一定要實(shí)［7］，信息量要豐富、趣味性要強(qiáng)。講解不能太多，主要靠學(xué)員摸索。

2）內(nèi)容動(dòng)態(tài)調(diào)整。

針對(duì)技術(shù)、合訓(xùn)不同類別的學(xué)生，結(jié)合先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，每年調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，突出重點(diǎn)，提出不同的要求，解決學(xué)生心中的疑惑。實(shí)驗(yàn)室在前期建設(shè)中，教學(xué)方面偏重于理論與實(shí)踐的結(jié)合，制作了實(shí)驗(yàn)課件、視頻、內(nèi)容更新文檔、建設(shè)了演示試驗(yàn)室。要達(dá)到學(xué)生理解課程的用途，這些還不夠，結(jié)合現(xiàn)代軍事技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)舉例、示圖、視頻和“解剖”是很必要的，在這個(gè)過(guò)程中，一是可以加深印象，二是可以適時(shí)的提出工程需求和問題，開拓學(xué)生的思維［8］，激發(fā)學(xué)生在自主實(shí)驗(yàn)中確實(shí)有事可做。

3）重視課后反饋。

實(shí)驗(yàn)課程開設(shè)的好不好，學(xué)員最有發(fā)言權(quán)。電工與電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)每年有60多個(gè)實(shí)驗(yàn)班，傾聽學(xué)員的反饋意見，對(duì)做好實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作是必需的。在傾聽的過(guò)程中，可以非常深刻地感覺到，一堂實(shí)驗(yàn)課程的好壞程度與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教員對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視程度密切相關(guān)。根據(jù)學(xué)校的要求，每個(gè)理論教員都要參與實(shí)驗(yàn)課程的指導(dǎo)，個(gè)別教員對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求比較放松，準(zhǔn)備不充分，學(xué)員對(duì)此不滿意。通過(guò)對(duì)學(xué)員反饋意見的分析，可以更好地掌握學(xué)員的困難和需求，有針對(duì)性地調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、促進(jìn)自主實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的開展［9］。

1.4 實(shí)驗(yàn)課程的多形式授課

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的形式隨著理論教學(xué)形式的發(fā)展也在發(fā)生很大的變化，如MOOC課程的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了翻轉(zhuǎn)課堂的目的，其他如研討教學(xué)、案例教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)，形式多樣。電工與電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)在這方面也做了2年的探索，在形式上主要進(jìn)行了以下2種形式的摸索［10］。

1）虛擬與實(shí)際操作結(jié)合。

電工實(shí)驗(yàn)在設(shè)置上涵蓋了演示、基礎(chǔ)、實(shí)訓(xùn)和創(chuàng)新4個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并且讓實(shí)訓(xùn)和演示內(nèi)容走在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的前面，讓學(xué)員拉近理論與工業(yè)應(yīng)用之間的距離，在實(shí)訓(xùn)中同步開展電工虛擬實(shí)驗(yàn)，虛擬和實(shí)踐并重，對(duì)一年級(jí)的學(xué)員來(lái)說(shuō)，非常容易接受。

2）自主實(shí)驗(yàn)與集體指導(dǎo)相結(jié)合。

根據(jù)學(xué)員的不同類型，采取不同的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)方式。對(duì)錢學(xué)森創(chuàng)新拓展班、卓越指揮人才等班級(jí)主要采用自主實(shí)驗(yàn)的模式，其他班級(jí)主要采用集體指導(dǎo)和集體指導(dǎo)與自主實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的形式。自主實(shí)驗(yàn)借鑒了國(guó)外開設(shè)實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，任務(wù)提前發(fā)布，開放研討教與學(xué)，嚴(yán)格考核和考察制度，滿足了不同類型學(xué)員的需求，達(dá)到了提高實(shí)踐能力的目標(biāo)。

目前正在進(jìn)行參考MOOC教學(xué)形式的實(shí)驗(yàn)開發(fā)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件，把重復(fù)的工作做簡(jiǎn)單，將教員更多精力投入到內(nèi)容開發(fā)、綜合性實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和融合學(xué)員興趣的綜合創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)［11］當(dāng)中。但所有的改變都不是為形式而形式，而是以學(xué)員為中心，以提高實(shí)踐操作能力、綜合應(yīng)用能力為目的，是教與學(xué)相互影響的結(jié)果。

1.5 形成特色，突出特點(diǎn)

總結(jié)多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，之所以有學(xué)員輕視實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)提不起興趣，主要是由于:1）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)單調(diào)，與理論課程差別不大；2）形式上單一，我教你練；3）實(shí)驗(yàn)教員沒有形成自己的特色，達(dá)不到吸引學(xué)員的目的。提高整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，就要求每個(gè)實(shí)驗(yàn)教員在施教過(guò)程中形成自己的特色，結(jié)合不同的專業(yè)優(yōu)勢(shì)和研究方向，結(jié)合實(shí)驗(yàn)任務(wù)達(dá)到以點(diǎn)帶面的效果。同時(shí)創(chuàng)造與學(xué)員共同探討的氛圍，在施教過(guò)程中激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情，引導(dǎo)創(chuàng)新方向，鼓勵(lì)實(shí)踐活動(dòng)［12］，讓學(xué)生在自主鉆研中收獲信心。并善于向?qū)W生學(xué)習(xí)，豐富自己的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式方法。

2 建設(shè)效果

總結(jié)電工與電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的近2年的教學(xué)效果，尤其是學(xué)員的反饋情況，學(xué)員比較滿意的是傳統(tǒng)與創(chuàng)新相融合的教學(xué)方法，這種方法對(duì)學(xué)員和教員都產(chǎn)生了積極的影響。

1）學(xué)員實(shí)踐能力得到了提高。在課內(nèi)，學(xué)員與教員的溝通多了，實(shí)驗(yàn)態(tài)度積極了。在課外，學(xué)員開展自主實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性增強(qiáng)了，申報(bào)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的多了，參加學(xué)科競(jìng)賽的項(xiàng)目技術(shù)含量更高了，同時(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容更實(shí)了、水分少了。

2）誕生了新的實(shí)驗(yàn)形式。利用實(shí)驗(yàn)室的開放平臺(tái)，開展了“孵化”活動(dòng)，學(xué)員的動(dòng)手能力和綜合應(yīng)用能力很快得到提高。

3）實(shí)驗(yàn)教員通過(guò)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課程、自主實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)踐和學(xué)科競(jìng)賽，不僅豐富了自己的施教經(jīng)驗(yàn)，還達(dá)到了更全面了解學(xué)員的目的。

4）畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量的提高。學(xué)員對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)不再應(yīng)付了事，而是更主動(dòng)地參加設(shè)計(jì)實(shí)踐中，體驗(yàn)其中樂趣，提高自身水平，提交出讓老師和學(xué)員本身都滿意的畢業(yè)成果。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，圍繞如何激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣、努力提高學(xué)生實(shí)踐能力的問題，電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過(guò)一系列教學(xué)措施和教學(xué)方法的改進(jìn)，取得了較明顯的建設(shè)成效。學(xué)員的實(shí)驗(yàn)積極性、實(shí)踐動(dòng)手能力和老師的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)能力都得到了提高，實(shí)驗(yàn)過(guò)程管理更加規(guī)范，形成了系統(tǒng)的教學(xué)和管理體系。

［1］陳棣湘，孟祥貴，潘孟春，等.電工技術(shù)系列課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與研究［J］.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2007，5（2）:58-59.

［2］劉嘉南，胡今鴻.高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革項(xiàng)目管理平臺(tái)的建設(shè)［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，6（30）: 119-121.

［3］王偉，孟祥貴，安寅.電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討［J］.中國(guó)電力教育，2012（6）:78-79.

［4］陳棣湘，孟祥貴，潘孟春.基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理模式的探索［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2009，26（5）: 144-146.

［5］孟祥貴，張澤鋒，向楨.以人為本，打造全開放的自主實(shí)驗(yàn)平臺(tái)［J］.電氣與電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2010（32）: 128-129.

［6］李有志，盧潔，付強(qiáng)，等.“破難題、創(chuàng)特色”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索［J］，實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，12（30）:122-125.

［7］安寅，孟祥貴，王偉.軍隊(duì)開放性實(shí)驗(yàn)室人才隊(duì)伍建設(shè)［J］.科技信息，2013（2）:120-121

［8］孟祥貴，張澤鋒，向楨.建好演示實(shí)驗(yàn)室，激勵(lì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，29（1）: 138-140.

［9］安寅，孟祥貴，王偉.工程教育下的電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革［J］.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2013，11（1）:67-69.

［10］崔遠(yuǎn)慧，牟俊，祈建廣，等.面向工程教育的電工學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方法初探［J］，實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012，4（29）:291-292.

［11］王偉，孟祥貴，安寅.“創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式”下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索［J］.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2013，11（4）: 144-146.

［12］楊露，孫怡，張守網(wǎng).高?！坝?jì)算機(jī)基礎(chǔ)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)驗(yàn)室管理的實(shí)踐與探討［J］，實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012，4（31）:306-308.

Research on the Electrical Experiment and Teaching Method

MENG Xianggui，WANG Wei，QIU Xiaotian
（College of Mechatronics and Automation，National University of Defense Technology，Changsha 410073，China）

Basic experiment process has a few of issues that it is difficult to inspire students’experiment interests and potential，and to improve students’practical ability.Aiming at the above issues，we take the electric circuit experiments as the research object to do some analysis from the aspects of teaching object，teaching objective，teaching content and teaching methods.Through the cultivation of the four aspects of students’ability including cognitive ability，practice ability and circuit operation ability，learning in practice design ability in the experimental teaching process，we gradually improve students’practice ability，and gradually cultivate students’comprehensive ability and innovative thinking ability.

electrical experiment；experimental teaching；MOOC；teaching methods

G642

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2016.05.051

2015-03-26；修改日期：2016-09-06

國(guó)防科技大學(xué)十二五重點(diǎn)課程建設(shè)項(xiàng)目（2013年6月）

孟祥貴（1969-），女，碩士，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，主要從事實(shí)踐教學(xué)與研究。