电类立体化教学模式研究

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摘要：培养学员的创新实践能力是素质教育和时展的要求。深化实验教学体系改革、优化实验教学内容，改善教学方法、完善考核方案，积极开展第二课堂和课外实践活动，实现电类基础的实验课程与课外实践活动有机结合，有利于培养学员掌握科学研究与分析的方法，增强学员的创新力和综合素质。

关键词：创新实践能力；电类实验；实验体系；课外实践

一、概述

电类基础实验课程是工科院校最重要的专业基础实验课，知识面宽、实践性强、受益面广和创新性强，是工科学员培养综合素质、提高创新能力、实现宽口径专业化教育的重要教学环节之一。电类基础课程在整体上包含电路分析基础、信号与系统、模拟电子电路、数字电子电路和通信电子电路等多门课程，不仅内容较多、涉及面广，而且层层递进又相辅相成，形成了理论与实践紧密结合的教学形式。电类基础课程具有鲜明实践特色，是培养学员工程实践能力、创新能力、项目意识的最好手段之一，也是提高素质与能力的重要途径。如何能够将电类基础实验与课外实践更有效地相结合，发挥更大的作用，是一个非常有现实意义的课题。根据本单位教学的实际情况，本文从“实验教学内容和体系重构”、“实验教学方法和教学方式优化”、“实验考核机制完善”等三个方面出发，着眼实现电类实验课程与课外实践活动有效结合的“多位一体”教学模式，探讨培养学员系统意识、增强创新力和提高综合素质的思路做法。

二、存在的现实问题

（一）实验课程体系不完善。以通信工程专业为例，我校现在开设的电类实验课程情况如表1所示，几门主干实验课程基本都是以验证性实验为主，且均基于实验箱完成相关实验内容；选修课中现代电子实验技术主要学习Multism、Protel和Proteus等仿真和制版软件，并基于固定电路完成相关的仿真任务；电子线路综合实验则基于PCB板半成品套件展开，学员只需要完成基本的焊接和调试任务。显而易见，这些实验的开设只能让学员具备基本的电路验证能力，不利于学员创新力的培养，教学效果发挥受限，教学资源浪费[1]。（二）学员普遍缺少项目意识。我校鼓励学员申报各类大学生创新基金项目，参加机器人竞赛、电子设计竞赛和大学“卓越杯”科技竞赛等各类比赛。在指导学员创新实践过程中，发现大多数学员对项目了解不深，尤其是对自己能申请什么类型的项目、怎样申请项目和如何完成项目没有一个清晰的思路，多数情况下都要依靠教员给定题目和基本的项目思路。学员普遍缺少系统和项目意识，理论联系实际的能力不够，不知道怎么将课内所学知识和实际应用相结合，造成学员学习资源浪费，创新能力不强，综合素质不高。（三）学员的动手实践能力有待增强。我校成立了“机器人俱乐部”和“电子设计俱乐部”等具有较强操作性和创新性的俱乐部，俱乐部的指导教员反映学员虽然前期已经上过多门电类实验课程，但普遍存在电路设计不科学、电路接线不规范、焊接等实践性操作能力不过硬和解决问题思路不清晰等问题。

三、改革和创新的思路

表1目前开设的实验课程体系电类基础实验课程是培养学员实践动手能力和创新能力的重要环节。通过电类基础实验的教学，不仅可以改善课堂的教学效果，更能够培养学员观察、分析和实践操作能力，促进学员创新思维的形成。深化电类基础实验教学体系改革，优化实验教学内容，改革教学评价体系，并充分结合课内外实践活动，有利于培养学员分析问题、解决问题和实践能力，实现创新教育与素质教育[2，3]。（一）建立多层次的实验教学内容和体系。传统的电类基础实验教学大多以验证性实验为主，非常不利于学员在扩散性思维与基本工程应用能力方面的培养。适当减少简单的验证性实验，将实验内容进行优化组合、改进和更新，使之成为具有综合性、设计性、开发性和开放性的实验，实现实验方法从“示范型”、“验证型”向“参与型”、“创新型”和“研究型”转变，实验内容从“单一型”向“综合型”转变。围绕学校的人才培养方案和目标，将学员实验能力的培养分为识图能力培养、实践能力培养和创新力培养三个不同层次，根据各个不同层次将实验分为基础性实验、拓展性实验、综合性实验和创新性实验四种不同类型，并针对不同层次的学员采取不同的教学方法和形式。下面以模拟电子技术实验为例：基础实验（必做）共设置4个：依据分立元器件-分立元器件构成的放大电路及反馈电路-集成电路的相互递进关系，开设常用电子元器件的识别与检测、单级阻容耦合放大电路、两级负反馈放大器和集成运算放大器在信号处理和信号运算方面的应用实验。通过基础性实验，学员可以掌握基本的识图能力、实验方法、实验原理和相关实验技术，并且具有正确的记录实验数据、处理实验数据以及描述、表达实验结果的能力、对实验现象进行分析、处理、做出相应结论的能力。拓展性实验（选作）共设置3个:集成频率/电压转换电路、简易红外遥控电路和直流稳压电源设计实验。拓展性实验是在基础性实验的基础上增加的选修实验，主要培养学员的动手能力、实践能力和创新意识和兴趣。基础知识扎实并感兴趣的学员可以利用课余时间拓展学习实验项目，增加动手实践能力，学习更多的模拟电路知识。综合性实验：主要包括音响功率放大器以及篮球竞赛定时器两个实验。在相应知识模块的验证性实验基础上开设，兼备系统、综合以及实用等特点，需要学员能够具备基本设计实验的能力（自主选择实验方法、实验电路和实验设备等），并通过查阅相关论文、参考指导书等获得有效信息以解决实际应用问题。由于综合性实验要求较高，学员独立完成实验会有一定难度，因此可以引导几个学员组成团队，通过团队成员之间相互讨论、合理分工及协作，共同完成综合性实验，并以团队为单位提交综合性实验报告。当然，学员也可以自己拟定课题，自行设计并完成实验。通过综合性实验的训练，可高效地提高学员协作能力、设计能力、综合实践能力和素质。创新性实验（项目完全自设）：以培养学员的综合素质和创新能力为第一目标，需要学员综合运用学过的各科知识，将各科知识进行有效融合，进行简单的发明和创造，并完成实验。主要目的是为了选拔一些实践能力强、感兴趣、有创新思想的学员，并培育成3到4人一组的课外实践兴趣团队。团队综合运用基本理论知识和实践实验的条件，开展创新性实践活动和科技创新等活动，将创意创新的设计经过选题、项目整体规划、模块设计、项目实现，最终转化为创新作品或者实用小产品。以此来激发学员的创新探索精神，拓展学员的知识面，培养学员的实践动手能力，有适当机会可参加省级或者国家级相关专业比赛。（二）改进实验教学方式和教学方法。改变传统的实验教学模式，打破原有教学中强调“深、透、全、细”的教学思想，将中心指导思想定在如何培养学员积极参与、主动学习的意识和能力上；改变原有“以讲授基本知识为主”的实验教学模式，将实验教学模式转化为“由教员设问、学员自学为主、团队讨论和教员教学总结等多种不同方式相结合，让学员由”接受式学习转变为主动学习，实现学员从“教员要我学”到“我要自己学”的转变。另外，在电类实验教学上，推广运用电类虚拟实验室，把虚拟仿真实验和实际实验相结合，以增加学员的知识面，培养学员的实验实践能力和基本科研能力。例如，模电实验中的单级阻容耦合放大器实验，教员可以事先让学员在课前通过仿真实验了解实验的原理和实验的过程，以提高上课的效果。基于校园网上日益丰富的与实验教学相关的基础数据，可以进一步增加各种电类基础实验教学资源，使实验教学从传统的实体实验拓展开来，进入到模拟电子电路理论的课堂、图书馆等场所，为学员提供不受时空限制的电类基础实验条件，逐步形成与实体实验室互为补充、虚实结合的实验教学新模态，最大限度地满足日益增长的实验教学新需求，更好地服务于理论教学和人才培养[4，5]。（三）推行过程考核，实施创新加分。1.推行实验过程考核。传统的实验考核方式采用实验操作考试和实验理论试卷考试相结合进行。实验操作考试由于一个教员同时对15名左右学员进行考核，学员多而导致教员不能兼顾所有学员；而实验理论试卷的考核方式脱离实践操作，往往无法反映学员的真实动手能力，另外这两种考核方式都是偏重结果而轻视过程，没有办法真正检验学员对实验内容的掌握程度。过程考核是考核学员在上课过程中，从实验准备到实验结束的全过程，考察学员实验方案的制定、实验的操作、实验数据的记录、实验结果的描述总结以及在此过程中的实验作风、实验态度、团队协作能力、表达能力和创新素质等综合方面，在教员与学员交流的过程中进行“知识”、“能力”和“素质”等方面的综合评定。很显然，过程考核更强调评价是否客观、是否公正以及是否有效，将学员综合素质考察达到最大化。2.实施选修实验、科技创新加分。电类实验内容分为四个不同类型，分别是基础性实验、拓展性实验、综合性实验以及创新性实验，这四种实验内容从难度上是层层递进的，学员在保证按时完成基础验证性实验基础上，同时又能够很好地完成其他任意一种实验，经过教员检查合格后予以综合评定并按不同等级加分。加分的分值根据实际情况定，从高到低依次为创新实验、综合实验和拓展实验。如果科技创新作品获得校外奖项，建议学员综合素质评价加分，激发学员学习和创新的兴趣。（四）开放实验室，积极开展第二课堂和课外实践活动。使用有效的开放实验管理平台，实现实验时间开放、实验内容开放和实验方式开放，放手让学生自主实验，实现真正的实验室有效开放。通过各种综合实验、创新实验等项目的开设，为学员开展各种创新基金项目提供实践平台，让实验室成为学员心中实际意义上“思想的殿堂，实践的乐园”。增加开放实验室，对于实施学员自主实验的教学、增强实验教学的机动性、创新性和强化学员动手能力和创新力等方面有着十分积极的促进作用。通过开设电工电子基础实训、电子线路综合实验、现代电子实验技术、机器人控制技术及实践等方面的选修课，丰富学员的知识结构；利用电类实验室、电子设计俱乐部和机器人俱乐部，开展一些自主设计、自主实践等以学员为主体的各项实践教学活动，提高学员的实践动手能力；积极创造条件把学员引导到各种创新及科研活动中去，如参加我校组织的大学生创新基金项目，培养学员创新兴趣，提高综合素养；丰富第二课堂实践活动，开展以学员为核心的团队式自主实践活动，如电子设计竞赛、机器人大赛、大学生物理创新竞赛等，培养学员系统的项目设计思路、创新思维以及分析问题、解决问题的能力。近几年，我校在机器人大赛、“卓越杯”科技竞赛中取得的良好成绩充分证明了开展课内外实践一体化的良好效果。

四、结束语

在电类专业基础实验教学改革过程中，必须注意有效性、层次性和整体性，通过统筹考虑实验课程内容与体系、实验教学内容的设计、实验的过程考核具体实施方法与课外实践活动之间的联系，以培养兼备实践动手能力和创新思维等高素质的复合型人才为目标，不断完善实验内容设计、优化过程考核方法，有效利用课外实践活动，使电类实验教学效果得到显著的提高。本文从实验教学体系、教学内容、教学模式和过程考核方式和实验室开放等多方面全面分析了多方位、立体化的电类基础实践教学模式的构建，为培养学员创新力、提高学员各项综合素质、实现人才培养目标从“以知识为导向”向“以能力为导向”探索了有效的方法和途径。

参考文献：

[1]孙梯全，卢娟，许凤慧，等.电类专业基础实验教学体系的改革与创新[J].中国电子教育，2018，3：68-70.

[2]陈兆夏，王恬，李俊龙，等．实验教学示范中心管理体制和运行机制的探索与实践[J].中国农业教育，2012，6：26-28.

[3]张亚非，赵俭，华丹．着眼院校转型发展，创新人才培养模式[J].高等教育研究学报，2012，35（3）：4-6.

[4]杨明欣，王建波，郑小彪.电子实验基础课程体系整合优化探讨[J].实验科学与技术，2009（4）：295-297.

[5]谢霞，路学成，王宾.多位一体改革实践教学模式[J].实验科学与技术，2014（1）：116-118.

作者:许凤慧 贾永兴 刘 杰 陈 姝 龚 晶 单位:陆军工程大学