楊蕊 楊蒙 任繼紅 郭海燕

摘 ? 要：針對(duì)我校電工電子實(shí)驗(yàn)中心的現(xiàn)狀和不足，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行如下改革：優(yōu)化教學(xué)體系、整合教學(xué)內(nèi)容，引入仿真教學(xué)，研發(fā)高質(zhì)量教學(xué)資源，探索虛實(shí)結(jié)合的開放式電類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。實(shí)踐表明，新的教學(xué)模式可以促進(jìn)教學(xué)水平的提高，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，提高高校實(shí)驗(yàn)室在人才培養(yǎng)中的作用。

關(guān)鍵詞：虛實(shí)結(jié)合 ?開放教學(xué)模式 ?創(chuàng)新能力

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）08（a）-0192-02

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要手段[1]。電類實(shí)驗(yàn)作為理工科學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，具有很強(qiáng)的理論性、實(shí)踐性和工程性。然而，由于電工電子技術(shù)更新快，教育投資有限，難以建立與時(shí)俱進(jìn)的電類實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件環(huán)境;并且在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，學(xué)生只能根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟被動(dòng)地完成實(shí)驗(yàn)，幾乎沒有主動(dòng)思考，這必然會(huì)影響學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[2]。因此，建設(shè)一個(gè)虛實(shí)結(jié)合的開放式電類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐精神的基本條件。

1 ?電工電子實(shí)驗(yàn)中心現(xiàn)狀

電工電子實(shí)驗(yàn)中心承擔(dān)著我校7個(gè)學(xué)院27個(gè)專業(yè)的《電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)》和《模擬及數(shù)字電子實(shí)驗(yàn)》。2017年，我校草堂校區(qū)電工電子實(shí)驗(yàn)中心正式投入使用，更新了實(shí)驗(yàn)設(shè)備，擴(kuò)大了教學(xué)規(guī)模，給實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來很大便捷，但教學(xué)模式上仍然以傳統(tǒng)封閉式教學(xué)為主，存在以幾下方面問題：

（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)以課堂教學(xué)為主，大大降低了學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)的興趣;實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以驗(yàn)證性的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)為主，教學(xué)內(nèi)容缺少更新，與實(shí)際脫軌。

（2）我校現(xiàn)有兩個(gè)校區(qū)，會(huì)出現(xiàn)跨校區(qū)授課的情況，這給實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來諸多不便。

（3）學(xué)生的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)多以軟件為主，少有做硬件電路的，缺乏對(duì)學(xué)生實(shí)踐操作能力的培養(yǎng)。

（4）“大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽”、“飛思卡爾”等學(xué)科競(jìng)賽對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力都有很大的鍛煉，但是缺少場(chǎng)地和設(shè)備，我院鮮有人參加。

為了改善我?，F(xiàn)狀，本文提出了虛實(shí)結(jié)合的開放式電類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，讓學(xué)生不再拘泥于課堂教學(xué)，隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，提高了設(shè)備的使用率，解決了專業(yè)選修和跨校區(qū)授課等問題，為課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及學(xué)科競(jìng)賽提供基礎(chǔ)保障;虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)模式，能夠鍛煉學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，提高學(xué)生工程實(shí)踐和科研開發(fā)的能力。

2 ?深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

為了提高學(xué)生的實(shí)踐精神和創(chuàng)新能力，提出了虛實(shí)結(jié)合的開放式電類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。通過建設(shè)多層次、模塊化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，多樣化實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才中的作用[3]。

2.1 開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系構(gòu)建

突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，按照內(nèi)容的難易、掌握的技能以及實(shí)現(xiàn)的手段，將開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系分為4個(gè)層次、4個(gè)模塊以及5個(gè)結(jié)合，如圖1所示，給不同專業(yè)、不同基礎(chǔ)、不同需求的學(xué)生提供更多的選擇[4]。

2.2 整合優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

根據(jù)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行深化改革，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容整合為基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、學(xué)科競(jìng)賽性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新研究性實(shí)驗(yàn)，以滿足不同學(xué)生的需求，達(dá)到因材施教的目的[5]。

（1）基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)以經(jīng)典驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，主要面向?qū)W生普及電類基礎(chǔ)知識(shí)。如常用電類儀器儀表的使用，基本元器件的用法，電路的連接和焊接能力，解決電路故障的能力等[6]。

（2）綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)針對(duì)簡(jiǎn)單的實(shí)際問題，讓學(xué)生學(xué)習(xí)工作原理，從電路設(shè)計(jì)、制作、焊接、調(diào)試，完成一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。

（3）學(xué)科競(jìng)賽性實(shí)驗(yàn)可以將比賽內(nèi)容轉(zhuǎn)化為開放的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，例如大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽、挑戰(zhàn)杯、飛思卡爾等學(xué)科競(jìng)賽，比賽內(nèi)容具有前瞻性，能使學(xué)生接觸到前沿的知識(shí)。

（4）創(chuàng)新研究性實(shí)驗(yàn)可以包括老師科研項(xiàng)目的子課題、學(xué)生感興趣并且具有研究?jī)r(jià)值的內(nèi)容、有專業(yè)特色的課題、“校企合作”引進(jìn)的內(nèi)容等。

2.3 “虛實(shí)結(jié)合”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段

實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備能完成的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較固定，學(xué)生無法自主進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)和搭建，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。我們把傳統(tǒng)硬件實(shí)驗(yàn)和軟件仿真結(jié)合起來，構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)方式，讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)仿真環(huán)境中開展實(shí)驗(yàn)，既節(jié)約成本又安全，還能加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解。

將Multisim、Protues等仿真軟件引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，仿真軟件為硬件電路的實(shí)現(xiàn)提供了理論依據(jù)和設(shè)計(jì)方案，學(xué)生可以通過仿真軟件完成電路的功能設(shè)計(jì)、性能分析、程序編制和調(diào)試等。通過虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)方法，既能打破時(shí)間空間的限制，又能訓(xùn)練學(xué)生的電子線路開發(fā)能力。

3 ?研發(fā)優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源

3.1 編寫實(shí)驗(yàn)教材

經(jīng)過多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐，課題組老師主編出版了“十二五”規(guī)劃教材《電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)及實(shí)訓(xùn)教程》。為適應(yīng)現(xiàn)代人才培養(yǎng)的需要，教材內(nèi)容安排上逐步推進(jìn)，集傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、PLC技術(shù)，仿真實(shí)驗(yàn)為一體，提升了設(shè)計(jì)性、研究性實(shí)驗(yàn)的比例，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容緊跟技術(shù)的發(fā)展。實(shí)驗(yàn)教材已在我校使用了4年，學(xué)生反響良好。

3.2 研發(fā)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件及視頻

課題組研發(fā)了與實(shí)驗(yàn)教材配套的教學(xué)課件和操作視頻。實(shí)驗(yàn)課件直觀的介紹了實(shí)驗(yàn)原理、強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)和注意事項(xiàng);操作視頻介紹了實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器儀表和元器件的使用，直觀的演示了仿真軟件的操作以及實(shí)驗(yàn)的操作過程。

3.3 研發(fā)自制儀器

2015年，課題組研發(fā)了64套“模電與數(shù)電實(shí)驗(yàn)裝置”，如圖2（a）所示，能夠?qū)崿F(xiàn)模電和數(shù)電的本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)。2016年，課題組研發(fā)了4套“電氣控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置”，如圖2（b）所示，能夠通過手動(dòng)控制、觸摸屏控制、APP控制以及遠(yuǎn)程遙控控制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、工頻運(yùn)行、變頻運(yùn)行、連續(xù)運(yùn)行以及間斷運(yùn)行等。

兩套裝置均已應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并且在2016年及2017年分別獲得校級(jí)自制儀器項(xiàng)目一等獎(jiǎng)。

4 ?結(jié)語(yǔ)

通過不斷的改革與創(chuàng)新，本次電類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革已在我校15級(jí)、16級(jí)學(xué)生中進(jìn)行了實(shí)踐。結(jié)果表明，虛實(shí)結(jié)合的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式更有利于學(xué)生的成長(zhǎng)，更有助于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。我校學(xué)生參加電類項(xiàng)目和競(jìng)賽的熱情空前高漲，并在電子設(shè)計(jì)大賽、智能車大賽、機(jī)器人大賽等比賽中取得不錯(cuò)的成績(jī)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王香婷，劉濤，張曉春，等.電工技術(shù)與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2013，30（4）：112-115.

[2] 陳巖，高先池，楊桂朋.大學(xué)生開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探討[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2012，10（3）：138-140.

[3] 李翠超，凌芳.虛實(shí)結(jié)合的虛擬仿真技術(shù)在工程訓(xùn)練中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2015，18（2）：128-131.

[4] 蔣力立，彭端，杜宇上，等.電工電子分級(jí)分類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式研究與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2016，33（5）：201-204.

[5] 韓紹程，羅長(zhǎng)杰.基于CDIO工程教育理念的電類基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2011，14（4）：46-47，50.

[6] 郝彥爽，魯億方，韓守梅.非電類專業(yè)的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2018，35（1）：238-240.