楊特育，杜奕智，董海燕

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應(yīng)用型本科院校電工電子實(shí)踐教學(xué)改革與創(chuàng)新研究

楊特育，杜奕智，董海燕

（合肥學(xué)院 基礎(chǔ)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)中心，安徽 合肥 230601）

針對(duì)當(dāng)前高校實(shí)踐教學(xué)中普遍存在的問題，構(gòu)建了“層次化、模塊化、系統(tǒng)化”的電工電子實(shí)踐教學(xué)體系，探索出了線上線下相結(jié)合的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，建立了適應(yīng)“線上預(yù)習(xí)+線下操作”混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評(píng)價(jià)機(jī)制，以及聯(lián)合共建創(chuàng)新創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室管理模式等方法，切實(shí)提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。

應(yīng)用型人才；實(shí)踐教學(xué)；網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)；仿真實(shí)驗(yàn)

一、 高校實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀分析

（一） 教學(xué)內(nèi)容和專業(yè)脫節(jié)

電工電子實(shí)驗(yàn)課程主要以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，教師按照大綱要求，把操作過程教給學(xué)生，學(xué)生按照教師要求進(jìn)行實(shí)踐操作、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告等，不同專業(yè)之間沒有明顯區(qū)分，這種千篇一律的實(shí)驗(yàn)教學(xué)造成了教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)嚴(yán)重脫節(jié)，導(dǎo)致畢業(yè)生不能利用所學(xué)知識(shí)解決工作中的實(shí)際問題，適應(yīng)性差。與應(yīng)用型本科院校人才培養(yǎng)模式的特征不符[1,2]。

（二） 教學(xué)模式單一，學(xué)生實(shí)踐積極性不高

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要以課堂教學(xué)形式呈現(xiàn)，教師只需要一塊黑板、一只粉筆或是結(jié)合PPT就能完成實(shí)驗(yàn)講解，教學(xué)方式枯燥、單一[3]。教師受傳統(tǒng)教育理念的影響，習(xí)慣于以教代學(xué)，教學(xué)過程中教師講解過多，示范過多，互動(dòng)過少，學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性沒有被調(diào)動(dòng)起來，動(dòng)手實(shí)踐的積極性不高，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果較差。

（三） 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)缺失，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不佳

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)關(guān)注較多的往往是課堂教學(xué)，忽視課前的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)。學(xué)生課前如果沒有做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)課上經(jīng)常會(huì)因時(shí)間緊張出現(xiàn)手忙腳亂、不知如何下手的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響到實(shí)驗(yàn)效果[3]。學(xué)生課前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)不僅能夠提高他們的自主學(xué)習(xí)能力，而且有助于他們加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，做起實(shí)驗(yàn)來得心應(yīng)手，事半功倍。

（四） 教學(xué)設(shè)施限制了教學(xué)的深度和廣度

當(dāng)前部分高校仍然存在著重理論輕實(shí)踐的現(xiàn)象，由于經(jīng)費(fèi)有限，投入到實(shí)踐教學(xué)的資金不足，實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)施較為陳舊，教學(xué)儀器設(shè)備得不到及時(shí)地補(bǔ)充和維護(hù)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)同學(xué)共用一臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的情況，學(xué)生動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)少，教學(xué)效果差。另外，實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備不能及時(shí)地更新?lián)Q代，導(dǎo)致一些體現(xiàn)新技術(shù)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不能開設(shè)，推陳出新的速度緩慢，跟不上行業(yè)新技術(shù)的發(fā)展步伐，無法滿足學(xué)生專業(yè)培養(yǎng)的要求，阻礙了學(xué)生接觸、學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技能的機(jī)會(huì)。

（五） 實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制有待完善

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師評(píng)定學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)，多以實(shí)驗(yàn)報(bào)告、紙質(zhì)測(cè)驗(yàn)、操作考試等較為單一的形式呈現(xiàn)，學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的過程沒有加以監(jiān)管和考核，考核方式不夠合理、科學(xué)，不能全面反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ΑＴu(píng)價(jià)結(jié)果學(xué)生只能被動(dòng)接受，缺少反饋和改進(jìn)，嚴(yán)重影響到學(xué)生實(shí)踐學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，不利于實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的開展。

二、 改革電工電子實(shí)踐教學(xué)，提升應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量

（一） 確立以學(xué)生為中心的實(shí)踐教學(xué)理念

隨著工程教育認(rèn)證在高等院校中的逐步實(shí)施，實(shí)踐指導(dǎo)教師需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)觀念，以學(xué)生能力培養(yǎng)為根本出發(fā)點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)施電工電子實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。在授課過程中，注重知識(shí)傳授、動(dòng)手能力的協(xié)同實(shí)施，教師起到引導(dǎo)解惑的作用，突出以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與實(shí)踐教學(xué)的積極性和主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和潛能，增強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力。

（二） 構(gòu)建有利于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的“層次化、模塊化、系統(tǒng)化”的電工電子實(shí)踐教學(xué)體系

合肥學(xué)院是應(yīng)用型本科院校，需要緊密結(jié)合各專業(yè)學(xué)生能力培養(yǎng)目標(biāo)的要求設(shè)置電工電子實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容[4]。為此，我們構(gòu)建了以學(xué)生創(chuàng)新精神和工程實(shí)踐能力培養(yǎng)為主線，集實(shí)用性、層次性、系統(tǒng)性于一體的實(shí)踐教學(xué)體系。該體系以各專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)為依據(jù)，突出適宜性，彰顯與時(shí)俱進(jìn)。課程體系包含四個(gè)層次：第一層次是基本技能訓(xùn)練，這是電工電子實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)，主要涉及基本實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)儀器設(shè)備的認(rèn)知、使用操作及必備相關(guān)的電腦操作知識(shí)；第二層次是專業(yè)技能訓(xùn)練，包含電工和電子兩方面的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓學(xué)生通過動(dòng)手操作，熟練掌握實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)儀器設(shè)備的使用方法，加深理解實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)原理和方法，培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)應(yīng)用和動(dòng)手操作的能力；第三層次是工程綜合能力訓(xùn)練，讓學(xué)生了解最新技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r和電工電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程，學(xué)生可在提供的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中任意選做，教師提供技術(shù)指導(dǎo)，學(xué)生獨(dú)立完成設(shè)計(jì)方案、產(chǎn)品制作和性能測(cè)試。在整個(gè)電子產(chǎn)品制作過程中學(xué)生的思維能力和工程實(shí)踐能力都得到了很好的鍛煉；第四層次是創(chuàng)新能力訓(xùn)練，主要針對(duì)參加電子競(jìng)賽的學(xué)生，他們可以自己選題，自建團(tuán)隊(duì)，利用實(shí)驗(yàn)室教學(xué)資源進(jìn)行電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制作。在這個(gè)過程中，主要培養(yǎng)的是學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、應(yīng)用知識(shí)解決問題的能力以及創(chuàng)新能力。這四個(gè)層次相互獨(dú)立，又環(huán)環(huán)相扣，互相促進(jìn)，互為依托，形成了充實(shí)完備的工程訓(xùn)練體系。

在電工電子實(shí)踐教學(xué)層次化的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)實(shí)踐課程教學(xué)內(nèi)容細(xì)化，把電工電子實(shí)踐課程劃分為五大模塊，主要包括電工模塊、電子模塊、電工電子實(shí)訓(xùn)模塊、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，初步建立的電工電子實(shí)踐教學(xué)體系如圖1所示。

圖1 電工電子實(shí)踐教學(xué)體系

在電工電子實(shí)踐教學(xué)模塊化體系中，根據(jù)系部人才培養(yǎng)方案要求，量身定制了一些電工電子實(shí)驗(yàn)課程，如針對(duì)電子系設(shè)置了《電子技術(shù)I實(shí)驗(yàn)（電子系）》《電子技術(shù)II實(shí)驗(yàn)（自動(dòng)化）》《模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)（模塊）》等實(shí)驗(yàn)課程，真正做到了切合實(shí)際，按需設(shè)課，滿足了不同專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的要求。

電工電子實(shí)踐教學(xué)體系包含五大模塊，每個(gè)模塊由若干個(gè)子模塊構(gòu)成，子模塊由許多實(shí)驗(yàn)或?qū)嵱?xùn)項(xiàng)目來支撐，系部可根據(jù)各專業(yè)學(xué)生技能訓(xùn)練的需求進(jìn)行合理選擇，這種方式就像實(shí)驗(yàn)室開出菜單，系部按照各自所需點(diǎn)餐，方便靈活，解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容與專業(yè)培養(yǎng)切合度不高的問題。

（三） 完善電工電子實(shí)踐課程內(nèi)容，設(shè)置合理全面的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

根據(jù)學(xué)校各專業(yè)技能訓(xùn)練要求，開發(fā)新型實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，補(bǔ)充設(shè)計(jì)型、綜合型實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，并配套完善相關(guān)的課程資源建設(shè)。在實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的選材上，保留適量經(jīng)典、成熟的部分，開發(fā)體現(xiàn)專業(yè)特色和行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展最新成果的新項(xiàng)目。系部各專業(yè)可根據(jù)自身特點(diǎn)和專業(yè)技能訓(xùn)練要求，合理選擇實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，避免實(shí)踐內(nèi)容與所學(xué)專業(yè)側(cè)重點(diǎn)關(guān)聯(lián)不大的情況。

（四） 改革實(shí)踐教學(xué)方法和教學(xué)手段

1. 開放電工電子實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，探索線上線下相結(jié)合的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

合肥學(xué)院電工電子實(shí)驗(yàn)課程大多是獨(dú)立開課的，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)理論課和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)不同步的現(xiàn)象。如果實(shí)驗(yàn)時(shí)學(xué)生還沒有學(xué)到相關(guān)內(nèi)容，教師開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)就相當(dāng)吃力，不僅要講解基本知識(shí)、實(shí)驗(yàn)原理，還要指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)操作，兩節(jié)課完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)間上就相當(dāng)緊張。如果學(xué)生提前做過預(yù)習(xí)，掌握了相關(guān)知識(shí)，實(shí)驗(yàn)課上就輕松多了，教師在實(shí)驗(yàn)原理方面就可以少講精講，留給學(xué)生更多動(dòng)手操作的時(shí)間。因此，我們初步確立了“線上預(yù)習(xí)+線下操作”相結(jié)合的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，緩解了理論課與實(shí)驗(yàn)課教學(xué)不同步的矛盾，同時(shí)，線上預(yù)習(xí)也有助于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

學(xué)生的線上網(wǎng)絡(luò)預(yù)習(xí)平臺(tái)設(shè)計(jì)如圖2所示。和傳統(tǒng)實(shí)踐課堂教學(xué)相比，內(nèi)容更為豐富、直觀、生動(dòng)，平臺(tái)中的教學(xué)資源可以反復(fù)觀看，師生還可以在討論區(qū)很方便地進(jìn)行互動(dòng)交流[5]。這讓學(xué)生在走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室之前就了解和掌握了相關(guān)知識(shí)，實(shí)驗(yàn)教師無需再照本宣科的講授實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)原理，更多的是運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)和參與式教學(xué)法，從知識(shí)的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生的答疑者或?qū)W習(xí)顧問，實(shí)現(xiàn)了因材施教的高效教學(xué)方式，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。從而確立了“線上預(yù)習(xí)+線下操作”相結(jié)合的新型實(shí)踐教學(xué)模式，細(xì)化了教學(xué)各環(huán)節(jié)，形成了如圖3所示的教學(xué)流程[6]。

圖2 網(wǎng)絡(luò)預(yù)習(xí)平臺(tái)設(shè)計(jì)

圖3 電工電子混合式實(shí)踐教學(xué)流程圖

實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師將以教學(xué)視頻為主要形式的學(xué)習(xí)資源推送到超星泛雅網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，學(xué)生上課前完成視頻等學(xué)習(xí)資源的觀看和學(xué)習(xí)，并通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)的測(cè)試，最后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)操作?！熬€上預(yù)習(xí)+線下操作”混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式利用現(xiàn)代信息技術(shù)，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源豐富性和使用便捷性的優(yōu)勢(shì)，縮短了教與學(xué)、理論與現(xiàn)實(shí)的距離，真正體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，滿足了學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求，在培養(yǎng)應(yīng)用型人才方面起到了舉足輕重的作用。

2. 應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)開展電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)，“虛實(shí)結(jié)合”，提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量

虛擬仿真技術(shù)作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的補(bǔ)充，彌補(bǔ)了經(jīng)費(fèi)投入不足和實(shí)驗(yàn)室各種條件限制造成的缺憾。在虛擬仿真系統(tǒng)中，學(xué)生可以根據(jù)需要自由選擇儀器儀表和元器件，進(jìn)行線路連接，參數(shù)設(shè)定，邊連線，邊測(cè)試，邊修改，邊分析，并與理論結(jié)果進(jìn)行對(duì)照，把實(shí)驗(yàn)和理論有機(jī)的結(jié)合起來。對(duì)于基本測(cè)量技術(shù)、常用儀器儀表及元器件使用、基本電路設(shè)計(jì)等電子專業(yè)的基本功，原則上進(jìn)行實(shí)物實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)；用真實(shí)儀器難以顯示或需消耗昂貴元器件的項(xiàng)目，通?？刹捎梅抡鎸?shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)；對(duì)設(shè)計(jì)型、綜合型的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，可以安排學(xué)生利用multisum、EWB、matlab等工具先進(jìn)行模型仿真，再進(jìn)行實(shí)物實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)。這樣將“虛實(shí)”兩種實(shí)驗(yàn)手段結(jié)合起來，可以大大提高實(shí)踐教學(xué)的效果，節(jié)約教學(xué)成本[7]。

（五）建立健全適應(yīng)混合式實(shí)踐教學(xué)的成績(jī)考核評(píng)價(jià)體系

實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)體系中補(bǔ)充了對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，將學(xué)生對(duì)知識(shí)技能的學(xué)習(xí)過程納入考核體系中，形成了混合式實(shí)踐教學(xué)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系，包括線上預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)入測(cè)試、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等幾個(gè)方面，各項(xiàng)內(nèi)容在綜合成績(jī)中的權(quán)重比例根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程要求和學(xué)生專業(yè)特點(diǎn)確定。

三、 聯(lián)合共建創(chuàng)新創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室，為培養(yǎng)“雙創(chuàng)”人才提供優(yōu)質(zhì)平臺(tái)

在“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的大環(huán)境下，高校作為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的主體，需要為學(xué)生搭建施展才華的優(yōu)質(zhì)平臺(tái)。各系部可以聯(lián)合共建創(chuàng)新、創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室，開放運(yùn)行，預(yù)約進(jìn)入。創(chuàng)新、創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供課題研究的一些必要的設(shè)備和資料，如PCB雕刻機(jī)、計(jì)算機(jī)、示波器、各種常見的電子元器件、科技雜志和工具書等，學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)室資源進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研發(fā)。創(chuàng)新、創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室鼓勵(lì)有創(chuàng)新想法且愛好動(dòng)手的學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探索和創(chuàng)造性的科研活動(dòng)。

創(chuàng)新、創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室建設(shè)應(yīng)該體現(xiàn)“四個(gè)結(jié)合”：緊密結(jié)合全國(guó)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、飛思卡爾杯智能車大賽、全國(guó)機(jī)器人大賽、挑戰(zhàn)杯等科技競(jìng)賽活動(dòng)；以目前流行、實(shí)用的新技術(shù)為主，緊密結(jié)合就業(yè)需求；緊密結(jié)合專業(yè)和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，如提供畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室硬件和軟件環(huán)境建設(shè)；緊密結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，使之成為大學(xué)生開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的實(shí)踐基地和大學(xué)生創(chuàng)業(yè)孵化園。

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（責(zé)任編輯、校對(duì)：吳樹新）

Reform and Innovation of Electricaland Electronic Practice Teaching in the Application-Oriented Universities

YANG Te-yu, DU Yi-zhi, DONG Hai-yan

(Basic Teaching and Experiment Center, Hefei University, Hefei 230601, China)

Through the analysis of common problems in the current practice teaching in universities, an electrical and electronic practice teaching system of “hierarchical, modular and systematic” is constructed. A new experimental teaching mode combining on-line and off-line teaching is explored. An evaluation mechanism of mixed experimental teaching adapted to “on-line preview plus offline operation” is established. The combination of the experimental teaching method is established. A total of innovative and innovative laboratory management modes have been set up to improve the quality of practical teaching.

applied talents; practice teaching; online learning; simulation experiment

G642

A

1009-9115(2018)04-0157-04

10.3969/j.issn.1009-9115.2018.04.028

安徽省質(zhì)量工程重大教研項(xiàng)目（2016jyxm0875）

2017-11-24

2017-12-24

楊特育（1981-），女，安徽合肥人，博士研究生，實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)殡姽る娮涌茖W(xué)與技術(shù)。