李宗平 陳帝伊 張寧

摘 ? ?要：圍繞“新工科”建設背景下的創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標，農林院校依托優(yōu)勢專業(yè)通過建設電工電子實踐教學平臺;改革實驗教學體系、利用網(wǎng)絡及手機APP等現(xiàn)代教學方式構造多樣化教學模式、制定階梯化實驗考核方式、引入學科競賽激勵體制等措施促進師生創(chuàng)新熱情，并加強教學督導、提升師資隊伍的教學水平，從而保障實驗教學質量。實踐證明，電工電子實踐教學改革成效顯著，學生的創(chuàng)新能力得到有效提升，也為農林院校電工電子實驗教學改革的探索提供了有益的參考。

關鍵詞：農林院校;新工科;電工電子;實踐教學

中圖分類號：G642.0 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2019）010-0040-03

在“大眾創(chuàng)新，萬眾創(chuàng)業(yè)”和“新工科”建設背景下對如何加強農林院校大學生的創(chuàng)新實踐能力提出了新的挑戰(zhàn)和機遇[1]。與傳統(tǒng)的工科人才相比，“新工科”建設目標是培養(yǎng)實踐能力扎實、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型人才。他們不僅在某一學科學業(yè)精深，而且還應具有“學科交叉融合”的特征;他們不僅能運用所掌握的知識去解決現(xiàn)有的問題，還有能力應用新知識、新技術解決未來發(fā)展中出現(xiàn)的問題，對未來技術和產(chǎn)業(yè)起到引領作用[2]。西北農林科技大學電工電子實驗中心為了主動適應“新工科”建設背景對創(chuàng)新人才的迫切需求，抓住省級實驗教學示范中心建設機遇，通過加大實踐教學平臺的建設、改革實踐教學體系、優(yōu)化實驗教學方法、加強實驗教學質量保障等方面培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力。經(jīng)過多年的摸索與改革，西北農林科技大學電子電工實驗中心探索出依托學校優(yōu)勢專業(yè)，體現(xiàn)農林院校特色的電工電子實驗教學改革方案。

一、加大多層次實驗教學平臺的建設

按照“突出產(chǎn)學研緊密結合特色，加強實驗教學體系和科研創(chuàng)新平臺建設”改革思路，學校對電類學科專業(yè)相關實驗教學資源和內容進行有機融合。把原來分散在兩個工科學院及基礎課部的電工實驗室、電子實驗室、物理電學實驗室進行整合，組建了電工電子實驗教學中心，實行校、院兩級管理。

在發(fā)展中不斷創(chuàng)新實驗教學理念，探索電工電子實驗教學平臺建設。根據(jù)學校專業(yè)設置不同及農林院校的專業(yè)特點，電工電子實驗教學中心依托優(yōu)勢專業(yè)，設置基礎實驗教學、專業(yè)實驗教學及創(chuàng)新與科研訓練三個實驗教學平臺。其中基礎實驗教學平臺主要面向學校工科非電類專業(yè)，著重培養(yǎng)學生電工電子類實驗操作技能，強化學生對電類知識的工程應用能力，培養(yǎng)學生的工程素養(yǎng);專業(yè)實驗教學平臺主要面向工科涉電類專業(yè)，培養(yǎng)學生的電工電子的應用能力和拓展能力;創(chuàng)新和科研訓練實驗平臺，主要以學生科研創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練、學科競賽、特別是以學校優(yōu)勢學科農業(yè)工程和水利工程為主導，積極將教師先進科研成果和理念應用在相關實驗課程教學過程中，構建了科研訓練與工程訓練、農業(yè)信息化、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、新能源發(fā)電、水電站系統(tǒng)穩(wěn)定與調控等創(chuàng)新與科研訓練開發(fā)實驗室。通過科研任務訓練學生的科研能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。創(chuàng)新和科研訓練實驗平臺隨著學校各學科的發(fā)展不斷得到更新和擴充，教師優(yōu)秀科研項目都可申請進入此平臺。實驗中心根據(jù)學校資源設備情況提供實踐平臺，科創(chuàng)團隊既可以補充實驗儀器，又可以帶動更多的學生參與科學研究中。在管理上，創(chuàng)新和科研訓練實驗平臺采取開放式管理辦法，同時為大學生科技創(chuàng)新訓練項目和科技競賽活動提供支撐，大大提升學生實踐創(chuàng)新能力。

二、改革實驗教學體系

改變傳統(tǒng)實驗教學模式，與學校優(yōu)勢學科相結合，將教師科研成果引進實驗室，注重學生創(chuàng)新能力和探索精神的培養(yǎng)，形成了具有農林院校特色的電工電子實驗教學體系改革思路。以“夯實基礎、拓展能力、培育創(chuàng)新”為目標，構建“基礎應用、綜合設計、科技創(chuàng)新”的遞進上升和“理論與實驗、課內與課外、科研與教學”結合并相互滲透的實驗教學體系。根據(jù)“新工科”教育培養(yǎng)理念加強培養(yǎng)學生工程實踐能力及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，加強實驗教學質量標準建設，調整實驗類型的比例，夯實工程應用能力，加強綜合設計能力鍛煉、注重科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)。通過實驗室開放和相關成果應用，為不同專業(yè)、不同背景的學生，提供模塊化實驗空間，形成由基礎知識學習—綜合與設計型實驗—EDA能力訓練—電子工藝實訓—科技創(chuàng)新的實踐教學路徑。確立了“工程與實踐，應用與創(chuàng)新并重”的綜合評價模式，培養(yǎng)電工電子實踐技能扎實、創(chuàng)新能力突出、具有全球視野的高素質“新工科”人才[3]。

基礎應用層教學的主要目標是夯實知識，培養(yǎng)學生的實驗操作技能、分析和解決問題能力，培養(yǎng)基本工程素養(yǎng)。在實驗內容的設置上引入工程實例，如電動機正反轉控制實驗，不但要把正反轉原理設計實現(xiàn)出來，還要考慮到實際工程應用中的各種保護措施，比如過流保護、過載保護、欠壓保護等，根據(jù)實際案例設計斷路器、熱繼電器、熔斷器等保護措施。這樣一來，實驗不再是單純的理論驗證，而是和實踐工程有機聯(lián)系，既要發(fā)揮主觀能動性又要鍛煉敏銳思維的項目，這樣的實驗課程靈活又充滿新意，大大提升了學生參與的熱情和興趣。

綜合設計層包括電工技術綜合實訓、電子技術綜合設計、電子工藝實訓、單片機系統(tǒng)設計和PLC控制系統(tǒng)設計等。該層面教學目標主要是拓展能力，培養(yǎng)學生自主學習、系統(tǒng)分析、綜合應用、設計與創(chuàng)新等方面的能力。實驗開設注重學科的融合滲透，注重系統(tǒng)化。或者提供綜合項目供學生選擇，或者給學生一個開放性的課題，或者指導學生把課程設計出來的成果拿回實驗室搭建驗證，然后又回饋課程設計，不斷改進和優(yōu)化設計。比如，模擬電子課程設計中設計出來的模擬電路，通過電子技術實訓，制作成PCB印刷電路板，后進行需求分析、器件選型、組裝焊接，然后再實物調試分析，在實際測試結果的基礎上再優(yōu)化設計，形成一個閉環(huán)的、完整的、系統(tǒng)的設計開發(fā)過程。這樣既把所學課程有機結合起來，鍛煉了學生查詢資料能力、論證求證的科研能力，又能讓學生體驗完整的工程項目開發(fā)全過程，系統(tǒng)化地掌握所學知識。

科技創(chuàng)新活動層主要面向“全國大學生電子設計競賽”“中國機器人大賽”“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽以及校級科技競賽活動。該層面實踐題目既有來源于實際生產(chǎn)、本科生畢業(yè)設計、 “大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃”課題，又有來自各類科技競賽及中心教師相關科研項目?？萍紕?chuàng)新層可以充分培育學生的創(chuàng)新能力，為學生參加各類科技競賽、完成大學生科研訓練項目等科技創(chuàng)新活動以及師生科研工作提供有力支撐。

既體現(xiàn)層次化，又相互融合滲透的實驗教學體系緊密圍繞“新工科”教育人才培養(yǎng)目標，發(fā)揮了學生實驗的主動性，突出培養(yǎng)學生工程素養(yǎng)，逐步培育學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，全面提高學生的綜合素質。

三、優(yōu)化實驗教學方式

（一）以學生能力培養(yǎng)為核心組織實驗教學

在電工電子實驗教學中采用引導、討論和“翻轉式”教學方法，讓學生處于實驗課堂的主體地位，教師主要在方案選取和方法改進上予以指導，在實驗過程中出現(xiàn)困難時，不是直接幫助學生解決，而是啟發(fā)、引導學生去思考，查找原因，借助各種文獻資料解決問題。通過實驗培養(yǎng)學生再學習的能力和實踐動手能力。在系統(tǒng)設計實驗中，采取實驗內容開放、元器件開放和實驗時間開放的方式，讓學生以組為單位選擇題目，以課題形式分工協(xié)作，設計、制作和調試實驗，最后提交說明書和作品。

在實驗教學中，根據(jù)學生專業(yè)、興趣及基礎的不同，開設實驗項目，讓學生個性化地選擇實驗課程，為學生營造寬松的、自主的、能夠潛心研究的實驗環(huán)境和氛圍。在實驗過程中選拔出優(yōu)秀學生，鼓勵他們參加科技創(chuàng)新活動，在平時訓練中認真觀察，根據(jù)學生的個性特點，讓他們參與到各類競賽，支持個性發(fā)展，注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

（二）利用網(wǎng)絡和手機APP等促進實驗教學成效

開發(fā)實驗教學網(wǎng)絡平臺，加強信息化建設，將互聯(lián)網(wǎng)、新媒體與傳統(tǒng)教學方式有機結合，進行網(wǎng)絡教學的探索與實踐。電工電子實驗網(wǎng)絡教學平臺將網(wǎng)上預約、網(wǎng)上授課答疑、虛擬實驗室集成于一體。

利用現(xiàn)代化教育信息技術進行實驗教學改革，借助手機上的“藍墨云班課APP”管理實驗和組織教學，提升了實驗教學效果，促進了學生的創(chuàng)新思維和實踐能力的培養(yǎng)。實驗課前將實驗任務發(fā)布在藍墨云班課APP上，引導學生提前預習，同時APP上還有相關實驗教學視頻和“慕課”的鏈接，方便學生查詢和參考;實驗課上通過APP考勤;學生將錄制的實驗過程視頻和實驗報告上傳到APP上，教師通過APP掌握每位學生的實驗狀況及全面評價學生的實踐能力，在批改實驗報告的過程中可以個性化地錄制評語;實驗結束后系統(tǒng)能自動統(tǒng)計和管理實驗成績，分析成績分布區(qū)間，給出提升意見。該系統(tǒng)的建立，把課堂中屢禁不止的手機變成了實驗課的工具，迎合了學生的時代特征，也大大激發(fā)了學生的參與熱情。

（三）構建梯度化考核方法

確立了全面評測學生綜合素質和創(chuàng)新能力的梯度化實驗考核方式（見圖1）?；A考核包括實驗現(xiàn)場評分、實驗報告評分和期終實驗考核評分三個部分;綜合設計層進行綜合實踐技能過關考試給出專業(yè)技能考核成績;對于“系統(tǒng)設計”和“科技創(chuàng)新”類考核則采取按論文答辯方式進行，給出綜合創(chuàng)新考核成績。學生在完成中心所有類別的實驗考核后，最終給出實踐技能綜合評價意見。

（四）引入科技競賽激勵制度

根據(jù)“以競賽促學習，以競賽促改革”指導思想，積極引導學生參加“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術作品競賽、“全國大學生電子設計大賽”“中國機器人大賽”等競賽活動。學校制定的《大學生科技競賽組織管理實施細則》中明確規(guī)定對完成國家級、省級創(chuàng)新性實驗計劃項目或者參與國家級、省級科技競賽活動的學生人均計入3個創(chuàng)新學分，獲得省部級以上科技競賽獎項的學生給予獎勵，特別優(yōu)秀的學生將直接給予推薦免試研究生資格。每指導一個國家級、省級科技競賽隊伍的教師計入60學時教學工作量，對于優(yōu)秀的指導教師給予表彰和獎勵?？萍几傎惣钪贫?，能提高師生參與熱情，鼓勵創(chuàng)新思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

四、加強實驗教學質量保證

建立全方位的實驗教學質量保證體系，從制度、質量標準、效果評價、設備和師資等多方面規(guī)范實驗教學，保障實驗教學質量。

（一）加強實驗教學質量評價

成立“教學質量督導小組”，對實驗教學進行全過程跟蹤、檢查和考核，實現(xiàn)實驗教學質量的全程監(jiān)控?！敖虒W質量督導小組”成員采取隨機聽課、與學生座談等方式綜合評價實驗教師的教風、教學能力水平和教學效果。

學生通過網(wǎng)上評教、問卷調查等多種形式，評價任課教師和實驗技術人員的教學效果[4]。

多樣化綜合評價既保證了實驗教學效果，又提高了實驗教學隊伍的科研水平和素質，使實驗教學質量有了可靠保證。

（二）提升師資隊伍教學水平

積極開展教學方法研究，通過業(yè)務培訓、管理培訓和實驗設備創(chuàng)新研討會等多種形式進行教學方法改革。通過實驗中心內部老教師的“傳幫帶”和新教工的“學比超”，師資隊伍素質不斷加強，實驗教學水平和能力得到了大幅提高[5]。組織實驗教師參加教學研討會，派出實驗教師到國內高水平大學進修，與兄弟院校就電工電子實驗教學廣泛開展交流和研討，積極吸收電工電子實驗教學領域的新成果和新方法，并及時運用到教學中。

五、實踐成效

學生的電工電子實踐能力、工程能力和創(chuàng)新意識在實踐教學中得到了很好的訓練和提高。學生連續(xù)多年在“全國大學生電子設計大賽”“中國機器人大賽”等省級以上科技競賽中取得優(yōu)異成績。近年來，依托實驗中心平臺，本科生發(fā)表SCI收錄論文8篇，獲批專利44項。除此之外，電類專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)率持續(xù)增高，就業(yè)質量不斷提升。

實踐教學平臺的建設是當前高等學校培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要支撐，西北農林科技大學電工電子實驗教學中心立足農林院校本身，結合優(yōu)勢學科，以“新工科”人才培養(yǎng)為導向，以創(chuàng)建省級電工電子實驗示范中心為契機，優(yōu)化實驗教學平臺，改革實驗教學體系和教學方法，探索全方位實驗教學質量保障系統(tǒng)，在教學實踐中取得了良好的效果，值得借鑒和推廣。

參考文獻：

[1]陳慧，陳敏.關于綜合性大學培養(yǎng)新工科人才的思考與? ? 探索[J].高等工程教育研究，2017，（2）.

[2]曲偉，邱成軍，劉明亮，等.電工電子實驗教學中心實踐? ? 教學體系建設與實踐[J].實驗室研究與探索，2010，（7）.

[3]章飛，胡瑩.電工電子實驗教學示范中心建設與教學改革[J].? ? 實驗室研究與探索，2013，（9）.

[4]楊東紅，王筱珍.電工電子實驗教學改革實踐與研究[J].? ? 長春理工大學學報：高教版，2010，（4）.

[5]陳瓊，宋躍.電工電子實驗教學績效評價的探索與實踐[J].? ? 實驗技術與管理，2011，（5）.