許鳳慧 賈永興 劉杰 陳姝 龔晶

摘? 要：培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新實(shí)踐能力是素質(zhì)教育和時代發(fā)展的要求。深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，改善教學(xué)方法、完善考核方案，積極開展第二課堂和課外實(shí)踐活動，實(shí)現(xiàn)電類基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)課程與課外實(shí)踐活動有機(jī)結(jié)合，有利于培養(yǎng)學(xué)員掌握科學(xué)研究與分析的方法，增強(qiáng)學(xué)員的創(chuàng)新力和綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新實(shí)踐能力;電類實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)體系;課外實(shí)踐

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）09-0117-03

Abstract： Cultivating students' innovative practical ability is the requirement of quality education and the development of the times. Deepen the reform of experimental teaching system， optimize experimental teaching content， improve teaching methods， improve assessment programs， actively carry out the second classroom and extracurricular practice activities， and realize the organic combination of experimental courses and extracurricular practice activities， which is conducive tocultivating students to master scientific research.It is beneficial to train students to master the methods of scientific research and analysis and enhance the students' innovation ability and comprehensive quality.

Keywords： ability of innovation practice; electrical experiments; experimental system; out-of-class practice

一、概述

電類基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程是工科院校最重要的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，知識面寬、實(shí)踐性強(qiáng)、受益面廣和創(chuàng)新性強(qiáng)，是工科學(xué)員培養(yǎng)綜合素質(zhì)、提高創(chuàng)新能力、實(shí)現(xiàn)寬口徑專業(yè)化教育的重要教學(xué)環(huán)節(jié)之一。電類基礎(chǔ)課程在整體上包含電路分析基礎(chǔ)、信號與系統(tǒng)、模擬電子電路、數(shù)字電子電路和通信電子電路等多門課程，不僅內(nèi)容較多、涉及面廣，而且層層遞進(jìn)又相輔相成，形成了理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的教學(xué)形式。電類基礎(chǔ)課程具有鮮明實(shí)踐特色，是培養(yǎng)學(xué)員工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、項(xiàng)目意識的最好手段之一，也是提高素質(zhì)與能力的重要途徑。如何能夠?qū)㈦婎惢A(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課外實(shí)踐更有效地相結(jié)合，發(fā)揮更大的作用，是一個非常有現(xiàn)實(shí)意義的課題。

根據(jù)本單位教學(xué)的實(shí)際情況，本文從“實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和體系重構(gòu)”、“實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和教學(xué)方式優(yōu)化”、“實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制完善”等三個方面出發(fā)，著眼實(shí)現(xiàn)電類實(shí)驗(yàn)課程與課外實(shí)踐活動有效結(jié)合的“多位一體”教學(xué)模式，探討培養(yǎng)學(xué)員系統(tǒng)意識、增強(qiáng)創(chuàng)新力和提高綜合素質(zhì)的思路做法。

二、存在的現(xiàn)實(shí)問題

（一）實(shí)驗(yàn)課程體系不完善

以通信工程專業(yè)為例，我?，F(xiàn)在開設(shè)的電類實(shí)驗(yàn)課程情況如表1所示，幾門主干實(shí)驗(yàn)課程基本都是以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，且均基于實(shí)驗(yàn)箱完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;選修課中現(xiàn)代電子實(shí)驗(yàn)技術(shù)主要學(xué)習(xí)Multism、Protel和Proteus等仿真和制版軟件，并基于固定電路完成相關(guān)的仿真任務(wù);電子線路綜合實(shí)驗(yàn)則基于PCB板半成品套件展開，學(xué)員只需要完成基本的焊接和調(diào)試任務(wù)。顯而易見，這些實(shí)驗(yàn)的開設(shè)只能讓學(xué)員具備基本的電路驗(yàn)證能力，不利于學(xué)員創(chuàng)新力的培養(yǎng)，教學(xué)效果發(fā)揮受限，教學(xué)資源浪費(fèi)[1]。

（二）學(xué)員普遍缺少項(xiàng)目意識

我校鼓勵學(xué)員申報各類大學(xué)生創(chuàng)新基金項(xiàng)目，參加機(jī)器人競賽、電子設(shè)計(jì)競賽和大學(xué)“卓越杯”科技競賽等各類比賽。在指導(dǎo)學(xué)員創(chuàng)新實(shí)踐過程中，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學(xué)員對項(xiàng)目了解不深，尤其是對自己能申請什么類型的項(xiàng)目、怎樣申請項(xiàng)目和如何完成項(xiàng)目沒有一個清晰的思路，多數(shù)情況下都要依靠教員給定題目和基本的項(xiàng)目思路。學(xué)員普遍缺少系統(tǒng)和項(xiàng)目意識，理論聯(lián)系實(shí)際的能力不夠，不知道怎么將課內(nèi)所學(xué)知識和實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，造成學(xué)員學(xué)習(xí)資源浪費(fèi)，創(chuàng)新能力不強(qiáng)，綜合素質(zhì)不高。

（三）學(xué)員的動手實(shí)踐能力有待增強(qiáng)

我校成立了“機(jī)器人俱樂部”和“電子設(shè)計(jì)俱樂部”等具有較強(qiáng)操作性和創(chuàng)新性的俱樂部，俱樂部的指導(dǎo)教員反映學(xué)員雖然前期已經(jīng)上過多門電類實(shí)驗(yàn)課程，但普遍存在電路設(shè)計(jì)不科學(xué)、電路接線不規(guī)范、焊接等實(shí)踐性操作能力不過硬和解決問題思路不清晰等問題。

三、改革和創(chuàng)新的思路

電類基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程是培養(yǎng)學(xué)員實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。通過電類基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，不僅可以改善課堂的教學(xué)效果，更能夠培養(yǎng)學(xué)員觀察、分析和實(shí)踐操作能力，促進(jìn)學(xué)員創(chuàng)新思維的形成。深化電類基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)評價體系，并充分結(jié)合課內(nèi)外實(shí)踐活動，有利于培養(yǎng)學(xué)員分析問題、解決問題和實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新教育與素質(zhì)教育[2，3]。

（一）建立多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和體系

傳統(tǒng)的電類基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，非常不利于學(xué)員在擴(kuò)散性思維與基本工程應(yīng)用能力方面的培養(yǎng)。適當(dāng)減少簡單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化組合、改進(jìn)和更新，使之成為具有綜合性、設(shè)計(jì)性、開發(fā)性和開放性的實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方法從“示范型”、“驗(yàn)證型”向“參與型”、“創(chuàng)新型”和“研究型”轉(zhuǎn)變，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容從“單一型”向“綜合型”轉(zhuǎn)變。圍繞學(xué)校的人才培養(yǎng)方案和目標(biāo)，將學(xué)員實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)分為識圖能力培養(yǎng)、實(shí)踐能力培養(yǎng)和創(chuàng)新力培養(yǎng)三個不同層次，根據(jù)各個不同層次將實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、拓展性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)四種不同類型，并針對不同層次的學(xué)員采取不同的教學(xué)方法和形式。

下面以模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)為例：

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（必做）共設(shè)置4個：依據(jù)分立元器件-分立元器件構(gòu)成的放大電路及反饋電路-集成電路的相互遞進(jìn)關(guān)系，開設(shè)常用電子元器件的識別與檢測、單級阻容耦合放大電路、兩級負(fù)反饋放大器和集成運(yùn)算放大器在信號處理和信號運(yùn)算方面的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。通過基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，學(xué)員可以掌握基本的識圖能力、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)原理和相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，并且具有正確的記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及描述、表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力、對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析、處理、做出相應(yīng)結(jié)論的能力。

拓展性實(shí)驗(yàn)（選作）共設(shè)置3個： 集成頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路、簡易紅外遙控電路和直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。拓展性實(shí)驗(yàn)是在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加的選修實(shí)驗(yàn)，主要培養(yǎng)學(xué)員的動手能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識和興趣。基礎(chǔ)知識扎實(shí)并感興趣的學(xué)員可以利用課余時間拓展學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增加動手實(shí)踐能力，學(xué)習(xí)更多的模擬電路知識。

綜合性實(shí)驗(yàn)：主要包括音響功率放大器以及籃球競賽定時器兩個實(shí)驗(yàn)。在相應(yīng)知識模塊的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上開設(shè)，兼?zhèn)湎到y(tǒng)、綜合以及實(shí)用等特點(diǎn)，需要學(xué)員能夠具備基本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力（自主選擇實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)電路和實(shí)驗(yàn)設(shè)備等），并通過查閱相關(guān)論文、參考指導(dǎo)書等獲得有效信息以解決實(shí)際應(yīng)用問題。由于綜合性實(shí)驗(yàn)要求較高，學(xué)員獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)會有一定難度，因此可以引導(dǎo)幾個學(xué)員組成團(tuán)隊(duì)，通過團(tuán)隊(duì)成員之間相互討論、合理分工及協(xié)作，共同完成綜合性實(shí)驗(yàn)，并以團(tuán)隊(duì)為單位提交綜合性實(shí)驗(yàn)報告。當(dāng)然，學(xué)員也可以自己擬定課題，自行設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)。通過綜合性實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，可高效地提高學(xué)員協(xié)作能力、設(shè)計(jì)能力、綜合實(shí)踐能力和素質(zhì)。

創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)（項(xiàng)目完全自設(shè)）：以培養(yǎng)學(xué)員的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力為第一目標(biāo)，需要學(xué)員綜合運(yùn)用學(xué)過的各科知識，將各科知識進(jìn)行有效融合，進(jìn)行簡單的發(fā)明和創(chuàng)造，并完成實(shí)驗(yàn)。主要目的是為了選拔一些實(shí)踐能力強(qiáng)、感興趣、有創(chuàng)新思想的學(xué)員，并培育成3到4人一組的課外實(shí)踐興趣團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)綜合運(yùn)用基本理論知識和實(shí)踐實(shí)驗(yàn)的條件，開展創(chuàng)新性實(shí)踐活動和科技創(chuàng)新等活動，將創(chuàng)意創(chuàng)新的設(shè)計(jì)經(jīng)過選題、項(xiàng)目整體規(guī)劃、模塊設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)，最終轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新作品或者實(shí)用小產(chǎn)品。以此來激發(fā)學(xué)員的創(chuàng)新探索精神，拓展學(xué)員的知識面，培養(yǎng)學(xué)員的實(shí)踐動手能力，有適當(dāng)機(jī)會可參加省級或者國家級相關(guān)專業(yè)比賽。

（二）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式和教學(xué)方法

改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，打破原有教學(xué)中強(qiáng)調(diào)“深、透、 全、細(xì)”的教學(xué)思想，將中心指導(dǎo)思想定在如何培養(yǎng)學(xué)員積極參與、主動學(xué)習(xí)的意識和能力上;改變原有“以講授基本知識為主”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式轉(zhuǎn)化為“由教員設(shè)問、學(xué)員自學(xué)為主、團(tuán)隊(duì)討論和教員教學(xué)總結(jié)等多種不同方式相結(jié)合，讓學(xué)員由”接受式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)員從“教員要我學(xué)”到 “我要自己學(xué)”的轉(zhuǎn)變。另外，在電類實(shí)驗(yàn)教學(xué)上，推廣運(yùn)用電類虛擬實(shí)驗(yàn)室，把虛擬仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)際實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，以增加學(xué)員的知識面，培養(yǎng)學(xué)員的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力和基本科研能力。例如，模電實(shí)驗(yàn)中的單級阻容耦合放大器實(shí)驗(yàn)，教員可以事先讓學(xué)員在課前通過仿真實(shí)驗(yàn)了解實(shí)驗(yàn)的原理和實(shí)驗(yàn)的過程，以提高上課的效果?；谛@網(wǎng)上日益豐富的與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可以進(jìn)一步增加各種電類基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)從傳統(tǒng)的實(shí)體實(shí)驗(yàn)拓展開來，進(jìn)入到模擬電子電路理論的課堂、圖書館等場所，為學(xué)員提供不受時空限制的電類基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)條件，逐步形成與實(shí)體實(shí)驗(yàn)室互為補(bǔ)充、虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模態(tài)，最大限度地滿足日益增長的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新需求，更好地服務(wù)于理論教學(xué)和人才培養(yǎng)[4，5]。

（三）推行過程考核，實(shí)施創(chuàng)新加分

1. 推行實(shí)驗(yàn)過程考核

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)考核方式采用實(shí)驗(yàn)操作考試和實(shí)驗(yàn)理論試卷考試相結(jié)合進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)操作考試由于一個教員同時對15名左右學(xué)員進(jìn)行考核，學(xué)員多而導(dǎo)致教員不能兼顧所有學(xué)員;而實(shí)驗(yàn)理論試卷的考核方式脫離實(shí)踐操作，往往無法反映學(xué)員的真實(shí)動手能力，另外這兩種考核方式都是偏重結(jié)果而輕視過程，沒有辦法真正檢驗(yàn)學(xué)員對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的掌握程度。過程考核是考核學(xué)員在上課過程中，從實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備到實(shí)驗(yàn)結(jié)束的全過程，考察學(xué)員實(shí)驗(yàn)方案的制定、實(shí)驗(yàn)的操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的描述總結(jié)以及在此過程中的實(shí)驗(yàn)作風(fēng)、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、表達(dá)能力和創(chuàng)新素質(zhì)等綜合方面，在教員與學(xué)員交流的過程中進(jìn)行“知識”、“能力”和“素質(zhì)”等方面的綜合評定。很顯然，過程考核更強(qiáng)調(diào)評價是否客觀、是否公正以及是否有效，將學(xué)員綜合素質(zhì)考察達(dá)到最大化。

2. 實(shí)施選修實(shí)驗(yàn)、科技創(chuàng)新加分

電類實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為四個不同類型，分別是基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、拓展性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)以及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，這四種實(shí)驗(yàn)內(nèi)容從難度上是層層遞進(jìn)的，學(xué)員在保證按時完成基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，同時又能夠很好地完成其他任意一種實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過教員檢查合格后予以綜合評定并按不同等級加分。加分的分值根據(jù)實(shí)際情況定，從高到低依次為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和拓展實(shí)驗(yàn)。如果科技創(chuàng)新作品獲得校外獎項(xiàng)，建議學(xué)員綜合素質(zhì)評價加分，激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的興趣。

（四）開放實(shí)驗(yàn)室，積極開展第二課堂和課外實(shí)踐活動

使用有效的開放實(shí)驗(yàn)管理平臺，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)時間開放、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開放和實(shí)驗(yàn)方式開放，放手讓學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)真正的實(shí)驗(yàn)室有效開放。通過各種綜合實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等項(xiàng)目的開設(shè)，為學(xué)員開展各種創(chuàng)新基金項(xiàng)目提供實(shí)踐平臺，讓實(shí)驗(yàn)室成為學(xué)員心中實(shí)際意義上“思想的殿堂，實(shí)踐的樂園”。增加開放實(shí)驗(yàn)室，對于實(shí)施學(xué)員自主實(shí)驗(yàn)的教學(xué)、增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的機(jī)動性、創(chuàng)新性和強(qiáng)化學(xué)員動手能力和創(chuàng)新力等方面有著十分積極的促進(jìn)作用。

通過開設(shè)電工電子基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)、電子線路綜合實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)代電子實(shí)驗(yàn)技術(shù)、機(jī)器人控制技術(shù)及實(shí)踐等方面的選修課，豐富學(xué)員的知識結(jié)構(gòu);利用電類實(shí)驗(yàn)室、電子設(shè)計(jì)俱樂部和機(jī)器人俱樂部，開展一些自主設(shè)計(jì)、自主實(shí)踐等以學(xué)員為主體的各項(xiàng)實(shí)踐教學(xué)活動，提高學(xué)員的實(shí)踐動手能力;積極創(chuàng)造條件把學(xué)員引導(dǎo)到各種創(chuàng)新及科研活動中去，如參加我校組織的大學(xué)生創(chuàng)新基金項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)員創(chuàng)新興趣，提高綜合素養(yǎng);豐富第二課堂實(shí)踐活動，開展以學(xué)員為核心的團(tuán)隊(duì)式自主實(shí)踐活動，如電子設(shè)計(jì)競賽、機(jī)器人大賽、大學(xué)生物理創(chuàng)新競賽等，培養(yǎng)學(xué)員系統(tǒng)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路、創(chuàng)新思維以及分析問題、解決問題的能力。近幾年，我校在機(jī)器人大賽、“卓越杯”科技競賽中取得的良好成績充分證明了開展課內(nèi)外實(shí)踐一體化的良好效果。

四、結(jié)束語

在電類專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革過程中，必須注意有效性、層次性和整體性，通過統(tǒng)籌考慮實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容與體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)的過程考核具體實(shí)施方法與課外實(shí)踐活動之間的聯(lián)系，以培養(yǎng)兼?zhèn)鋵?shí)踐動手能力和創(chuàng)新思維等高素質(zhì)的復(fù)合型人才為目標(biāo)，不斷完善實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)、優(yōu)化過程考核方法，有效利用課外實(shí)踐活動，使電類實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果得到顯著的提高。本文從實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和過程考核方式和實(shí)驗(yàn)室開放等多方面全面分析了多方位、立體化的電類基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)模式的構(gòu)建，為培養(yǎng)學(xué)員創(chuàng)新力、提高學(xué)員各項(xiàng)綜合素質(zhì)、實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)從“以知識為導(dǎo)向”向“以能力為導(dǎo)向”探索了有效的方法和途徑。

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