譚愛國， 顧秋潔， 何杏宇， 江 霓

(上海理工大學(xué) 電工電子實驗中心，上海 200093)

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基于目標(biāo)引導(dǎo)的電子實驗漸進創(chuàng)新教學(xué)法

譚愛國， 顧秋潔， 何杏宇， 江 霓

(上海理工大學(xué) 電工電子實驗中心，上海 200093)

針對電子實驗教學(xué)的現(xiàn)狀，提出以系統(tǒng)實驗為主線的電子實驗階段漸進創(chuàng)新教學(xué)法，構(gòu)建以基本操作能力、自主設(shè)計能力和綜合創(chuàng)新能力培養(yǎng)的三層實踐教學(xué)體系。通過貫穿式實驗教學(xué)模式，讓學(xué)生將所學(xué)的課程結(jié)合起來，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)興趣，逐步培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)與創(chuàng)新能力。

目標(biāo)引導(dǎo)； 系統(tǒng)實驗； 實驗教學(xué)； 創(chuàng)新能力

0 引 言

2012 年，教育部提出將“創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式”作為提高高等教育質(zhì)量的一個重要舉措，以提高實踐能力為重點，實施“一基礎(chǔ)五卓越”人才培養(yǎng)計劃[1]。實驗教學(xué)是目前高等學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的關(guān)鍵途徑，隨著現(xiàn)代社會對創(chuàng)新型人才需求的不斷增長，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方式已不能適應(yīng)現(xiàn)代高等教育的要求，讓實驗教學(xué)更好更有效地為“卓越人才”培養(yǎng)服務(wù)，已成為未來實驗教學(xué)改革方向[2-3]。

隨著電子技術(shù)在社會各領(lǐng)域的逐步滲透，高等學(xué)校電子系列課程已成為許多專業(yè)的重要學(xué)科基礎(chǔ)課，電子系列實驗課程對提高學(xué)生的實踐能力、工程意識、創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。為了培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代高等教育創(chuàng)新型的人才，充分發(fā)揮電子實驗課程在“卓越人才”培養(yǎng)中的作用，該系列實驗課程須在教學(xué)理念、課程設(shè)置模式、教學(xué)方法、教學(xué)評價等方面進行改革。本文根據(jù)目前高校電子系列實驗教學(xué)現(xiàn)狀，個人實驗教學(xué)經(jīng)驗及創(chuàng)新教學(xué)經(jīng)歷，提出了基于目標(biāo)引導(dǎo)的電子實驗階段漸進創(chuàng)新教學(xué)法。通過該教學(xué)法，讓學(xué)生將所學(xué)的課程系統(tǒng)性結(jié)合起來，做到融會貫通，有的放矢，逐步培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力。

1 電子系列實驗教學(xué)現(xiàn)狀

電子系列實驗課程是工科學(xué)生非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)實踐課，課程應(yīng)用廣泛、實用性很強，對理論和實踐要求高，同時其內(nèi)容豐富，實踐課程涉及的各種新器件、新技術(shù)及實驗平臺的發(fā)展非常迅速。搞好該類課程的教學(xué)對學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、工程實踐或科學(xué)研究具有至關(guān)重要的作用。目前高校電子系列實驗課程主要存在以下幾個方面的問題[4-9]：

(1) 電子技術(shù)領(lǐng)域新器件、新技術(shù)及實驗平臺發(fā)展非常迅速，傳統(tǒng)電子系列實驗課程在內(nèi)容安排、實驗平臺的選用等方面存在與企業(yè)需求脫節(jié)現(xiàn)象。

(2) 在實驗平臺選用、實驗內(nèi)容的設(shè)置方面，系列課程之間、系列課程和后續(xù)專業(yè)課程之間缺乏貫穿性，各個實驗系統(tǒng)之間相對獨立，實驗內(nèi)容關(guān)聯(lián)性不強，平臺的選擇大多依賴?yán)蠋煹膶I(yè)背景，學(xué)生在不同實驗平臺的學(xué)習(xí)上花費的時間較多。另外電子技術(shù)類課程一般都是采用理論教學(xué)和實驗教學(xué)獨立授課的模式，理論教學(xué)內(nèi)容與實踐環(huán)節(jié)存在關(guān)聯(lián)性不強的現(xiàn)象。

(3) 實驗項目的設(shè)置缺乏系統(tǒng)性，實驗教學(xué)內(nèi)容與科研、工程、社會應(yīng)用聯(lián)系不密切，實驗教學(xué)附屬于理論教學(xué)，通過分段實驗來驗證和加深部分理論知識點的理解，實驗中，學(xué)生按照指導(dǎo)教師講授的實驗步驟或指導(dǎo)書上的實驗步驟，機械性地完成實驗，學(xué)生大多是被動地接受知識，其思維往往僅限于教科書上的知識，不利于學(xué)生主動地去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，從而提高其綜合實踐能力。學(xué)生缺乏對電子技術(shù)的系統(tǒng)理解，對實驗項目如何和工程實際應(yīng)用接口認識不夠，通常是為了實驗任務(wù)而實驗的學(xué)習(xí)模式，很難激起學(xué)生進一步實驗和科學(xué)研究的熱情，甚至使學(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣，不利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

(4) 實驗課程設(shè)置不合理。不同專業(yè)的學(xué)生，同一專業(yè)不同層次具有不同實驗需求的學(xué)生授課內(nèi)容和授課方法幾乎完全相同，不利于激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)興趣，不利于人才的分類分階段漸進培養(yǎng)。

2 目標(biāo)引導(dǎo)的電子實驗階段漸進創(chuàng)新教學(xué)法

針對教育部提出的“創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式”，把學(xué)生培養(yǎng)成具有實踐能力、創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)能力的高水平人才，我們在廣泛征集同行教師、學(xué)生和企業(yè)技術(shù)研發(fā)管理人員等意見的基礎(chǔ)上，經(jīng)過調(diào)研和實踐，提出了“基于目標(biāo)引導(dǎo)的電子實驗階段漸進創(chuàng)新教學(xué)法”，采用“貫穿式實驗教學(xué)模式”，將電子系列實驗課程系統(tǒng)性的結(jié)合起來，通過階段漸進創(chuàng)新教學(xué)法，讓學(xué)生將所學(xué)的課程結(jié)合起來，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)興趣，逐步培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力與創(chuàng)新能力[10-12]。

2.1 教學(xué)體系特征

電子系列實驗課程包含“電路分析”、“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”“電子系統(tǒng)綜合設(shè)計”等課程，課程體系設(shè)置，采用面向培養(yǎng)系統(tǒng)實驗?zāi)芰橹?，以工程目?biāo)為引導(dǎo)，通過分階段循序遞進、靈活配置授課方式的課程群體系，將工程能力的培養(yǎng)滲透到各個實驗環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與研究能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與創(chuàng)新能力。該教學(xué)體系具體特征如下[13-14]：

(1) 實驗項目豐富，緊密聯(lián)系社會需求，設(shè)置涵蓋了新技術(shù)、新器件、新平臺應(yīng)用實驗項目。內(nèi)容不僅僅局限于常規(guī)的實驗內(nèi)容和手段，加入了仿真實驗、可編程技術(shù)、新器件應(yīng)用等實驗項目。另外，依據(jù)不同專業(yè)的學(xué)生，不同層次學(xué)生對實驗需求的不同，采用多元化實驗項目，以便于分類人才的培養(yǎng)，充分調(diào)動學(xué)生做實驗的興趣和主觀能動性，倡導(dǎo)學(xué)生的個性發(fā)展，挖掘?qū)W生個人潛能。

(2) 在該課程體系中，實驗內(nèi)容的安排以系統(tǒng)項目為主線，將系統(tǒng)單元電路滲透到不同年級，不同課程的實驗教學(xué)中，讓學(xué)生在不同的學(xué)習(xí)階段完成系統(tǒng)中各個獨立單元電路的設(shè)計實驗，將單元電路盡量融入系統(tǒng)中，最終將各階段的單元設(shè)計聯(lián)系起來，構(gòu)成功能完整的綜合性實驗。采用面向系統(tǒng)能力的教學(xué)思想，讓學(xué)生從低年級開始就能把握學(xué)習(xí)的方向，找到自己的興趣點，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力和自主研究的能力。

(3) 課程體系框架采用分階段、分層次設(shè)立實驗項目，每門課程依據(jù)階段性目標(biāo)分層次設(shè)置實驗項目。

(4) 在該課程體系中，采用貫穿式教學(xué)模式，在不同階段, 使用同樣的開發(fā)工具，將不同實驗課程系統(tǒng)性結(jié)合，形成關(guān)聯(lián)性，學(xué)生可以階段性的熟悉實驗平臺中的各個單元，逐步掌握整個實驗平臺，積累綜合實踐能力。

2.2 設(shè)課方法

課程體系中每門課程的實驗項目按層次分為3個板塊：基礎(chǔ)性實驗項目板塊、應(yīng)用設(shè)計性實驗項目板塊、創(chuàng)新研究實驗項目板塊。每個板塊包含了多個實驗項目，基礎(chǔ)性實驗項目板塊和應(yīng)用設(shè)計性實驗項目板塊有必修項目和選修項目，創(chuàng)新研究實驗項目板塊只有選修項目，選修項目一部分來自學(xué)科前沿課題，一部分參照全國大學(xué)生電子大獎賽的要求設(shè)置[15]，以系統(tǒng)實驗為主線分階段執(zhí)行，首先按系統(tǒng)要求將目標(biāo)分解到課程，然后在課程內(nèi)再分為不同層次的獨立單元電路，以一個個實驗項目進行授課，學(xué)生可以依據(jù)自己的專業(yè)和興趣進行選擇。在必修和選修項目中，依據(jù)項目特征，我們將新技術(shù)、新器件、新平臺融于其中，在平臺使用方面，采用貫穿式教學(xué)模式，通過多實驗途徑讓學(xué)生加深對知識的理解，從系統(tǒng)層面去把握專業(yè)發(fā)展方向。

2.3 授課方式

基礎(chǔ)性和應(yīng)用設(shè)計性實驗項目，采用網(wǎng)上教學(xué)資源授課、常規(guī)授課與開放式授課相結(jié)合的方法。在實踐教學(xué)課時不多、實驗場地有限的條件下，為了讓學(xué)生獲取更多的實踐鍛煉機會，需要構(gòu)建開放式網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺，借助網(wǎng)絡(luò)微課、電子虛擬與仿真實驗等平臺，對于實驗儀器設(shè)備的操作錄像，實驗過程的軟件仿真、虛擬實驗等教學(xué)項目都可以通過這些網(wǎng)上教學(xué)資源解決，網(wǎng)上教學(xué)資源還可以幫助學(xué)生預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)實驗課程的教學(xué)目的和要求，網(wǎng)上提問與網(wǎng)上答疑可及時解答學(xué)生在學(xué)習(xí)中的問題。對于一些采用開放式授課的實驗項目，網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺還需包含對這些實驗項目的相關(guān)說明，學(xué)生可以在了解有關(guān)該實驗的基本信息后，自己設(shè)計好電路、詳細的實驗步驟及實驗數(shù)據(jù)表格等內(nèi)容，預(yù)約去實驗室并完成實驗，指導(dǎo)教師為學(xué)生在實驗過程中出現(xiàn)的問題提供個性化指導(dǎo)。

對于創(chuàng)新研究實驗項目，我們以實驗小組形式開展實驗，不占用課內(nèi)學(xué)時，指導(dǎo)教師布置任務(wù)，實驗小組利用業(yè)余時間自主完成整個實驗項目的設(shè)計。開放實驗室提供各種常規(guī)儀器、工具、開發(fā)系統(tǒng)等供學(xué)生預(yù)約使用，另外還提供口袋實驗板等給學(xué)生帶離實驗室靈活使用，我們同時建有QQ群和微信群進行在線答疑，方便學(xué)生隨時和指導(dǎo)教師交流。

2.4 課程評估方法

課程考核按實驗板塊所占百分比進行計算評分，其中基礎(chǔ)性實驗板塊占30%；應(yīng)用設(shè)計性實驗板塊占50%，創(chuàng)新研究實驗板塊占20%，其中基礎(chǔ)性和應(yīng)用設(shè)計性實驗的必修項目考核合格，該門課程的成績合格，選修項目依據(jù)學(xué)生完成的數(shù)量和質(zhì)量評分。創(chuàng)新研究實驗板塊依據(jù)學(xué)生綜合實驗情況和答辯評分。

各層次實驗項目的考核標(biāo)準(zhǔn)各不相同?；A(chǔ)實驗主要考察學(xué)生對基本理論的理解、常用儀器的使用、數(shù)據(jù)分析能力以及常規(guī)故障處理能力等；應(yīng)用設(shè)計性實驗考查學(xué)生是否能根據(jù)試驗內(nèi)容，自己選擇各種設(shè)備和儀器，設(shè)計和繪制電路圖，選擇元器件和參數(shù)，自擬實驗測試表格，測試數(shù)據(jù)并進行理論和誤差分析；創(chuàng)新實驗主要考察學(xué)生綜合實踐的能力、創(chuàng)新能力、項目任務(wù)分解與團隊合作能力、語言表達能力，工程知識和現(xiàn)場應(yīng)變能力等。

3 實驗教學(xué)效果

通過小規(guī)模先行試點該實驗教學(xué)法，學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)都能按要求完成必修實驗項目和自己選擇的選修實驗項目。大多數(shù)學(xué)生選修實驗項目的數(shù)量都超過了課程要求的最少數(shù)目,大部分學(xué)生選修了創(chuàng)新研究實驗板塊的項目，創(chuàng)新實驗完成的質(zhì)量總體良好，少數(shù)學(xué)習(xí)興趣濃厚的同學(xué)還同時選修了該實驗板塊的多個項目。課程執(zhí)行過程中，傳統(tǒng)的單一性教學(xué)模式改變?yōu)殪`活多樣的實踐教學(xué)模式，充分調(diào)動了學(xué)生做實驗的興趣和主觀能動性，使學(xué)生的個性得到很好的發(fā)揮。采用系統(tǒng)目標(biāo)引導(dǎo)的方式，學(xué)生不再是為了實驗而實驗，學(xué)生實驗前準(zhǔn)備充分，實驗?zāi)繕?biāo)明確，實驗中熱情飽滿，不再機械地依賴實驗教師指導(dǎo)，學(xué)生的動手能力、思考能力、創(chuàng)新能力都得到了很好的鍛煉。有了系統(tǒng)目標(biāo)的引導(dǎo)，實踐教學(xué)也慢慢從理論課的附屬地位轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃蛹ぐl(fā)地位，形成對理論學(xué)習(xí)的正能量反饋，學(xué)生不但提前自學(xué)了高年級的相關(guān)專業(yè)知識，理論學(xué)習(xí)成績也得到了大幅提高。實驗的興趣與學(xué)習(xí)的快樂促使他們積極思考，認真研究，通過各種途徑尋求解決問題的方法。根據(jù)我們在學(xué)生中針對該教學(xué)法所做的問卷調(diào)查，學(xué)生對此教學(xué)改革舉措非常認可，希望得到大面積推廣。我們也希望繼續(xù)完善此教學(xué)法的軟硬件系統(tǒng)，讓更多的同學(xué)受益，通過該教學(xué)模式，分階段漸進培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實踐能力，讓學(xué)生從學(xué)會到會學(xué)，從會學(xué)到樂于學(xué)習(xí)。

4 結(jié) 語

在傳統(tǒng)按課程的單元式實驗教學(xué)模式下，學(xué)生很難在實驗中將所學(xué)的各門理論課程知識充分結(jié)合起來，學(xué)生學(xué)習(xí)的長遠目標(biāo)不明確，實際操作技能和綜合應(yīng)用所學(xué)知識的能力均不理想，更缺乏獨立分析問題、解決問題的能力?；谀繕?biāo)引導(dǎo)的電子實驗階段漸進創(chuàng)新教學(xué)法，以學(xué)科發(fā)展前沿為導(dǎo)向，以系統(tǒng)實驗為主線，以促進學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)和個性發(fā)展為目標(biāo)，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，構(gòu)建以基本操作能力、自主設(shè)計能力和綜合創(chuàng)新能力培養(yǎng)的三級實踐教學(xué)體系，逐步培養(yǎng)學(xué)生成為基礎(chǔ)扎實、知識面寬、具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。本文的創(chuàng)新教學(xué)法通過小范圍的實踐，證明是有效的，接下來將逐步擴大實踐范圍，進一步開展創(chuàng)新教學(xué)法實踐，同時不斷提高和完善本教學(xué)法。

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Gradual Innovation Teaching Method of Electronic Experiments Based on the Target Guidance

TANAi-guo，GUQiu-jie，HEXing-yu，JIANGNi

(Electrical and Electronic Experiment Teaching Center, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)

Aiming at the current situation of electronic experiments teaching, Gradual Innovation Teaching Method of Electronic Experiments which takes the system experiment as the main line was presented. Three levels of the practical teaching system was built, these levels cultivate the basic operation ability, independent design ability and comprehensive innovative ability of the students, respectively. Through the penetration experiment teaching mode, the teaching system helps the students combine all of the courses, initiate the learning interest and gradually cultivate the comprehensive ability and innovative ability.

target guidance； system experiment； experimental teaching； innovative ability

2015-10-29

上海理工大學(xué)“精品本科”教學(xué)改革項目(2015-JPBKY-013);上海理工大學(xué)發(fā)展研究資助項目(CFTD160052)

譚愛國(1976-)，女，湖南湘潭人，碩士，高級實驗師，研究方向為電工與電子技術(shù)教學(xué)，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。

Tel.: 13916977367;E-mail: singletan@163.com

G 642

A

1006-7167(2016)05-0225-03