電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革
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摘要以電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為平臺，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段等方面對電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革，探索激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣，培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的有效途徑，有效實(shí)施“卓越計(jì)劃”。
關(guān)鍵詞卓越計(jì)劃；電工技術(shù)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)改革
1前言
教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”實(shí)施的宗旨是促進(jìn)高校改變舊的教育觀念和教育模式，鼓勵(lì)高校和企業(yè)間密切合作、共同培養(yǎng)，以提高學(xué)生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力；面向社會和企業(yè)需求，培養(yǎng)高素質(zhì)的既有創(chuàng)新能力又有社會實(shí)踐能力的卓越工程師，以滿足經(jīng)濟(jì)社會日益發(fā)展的需要[1]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是工科學(xué)生鞏固基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)專業(yè)技能、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作能力的主要途徑。電工學(xué)是高校工科非電專業(yè)本科生必修的一門實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課，其主要任務(wù)是為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程和從事專業(yè)相關(guān)工程技術(shù)工作打好電工技術(shù)的理論基礎(chǔ)[2]。電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)是電工學(xué)教學(xué)過程的重要環(huán)節(jié)，其教學(xué)效果對于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、提高學(xué)生的綜合素質(zhì)具有至關(guān)重要的作用[3-6]。本文針對目前北京科技大學(xué)電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的主要問題，結(jié)合“卓越計(jì)劃”的內(nèi)涵，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段等方面對電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革，探索培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的有效途徑。
2電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀
電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過具體實(shí)驗(yàn)操作，使學(xué)生鞏固并擴(kuò)展所學(xué)電工基礎(chǔ)理論知識，初步掌握工程常用電子儀器儀表和電氣設(shè)備裝置的使用方法，掌握進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本方法，具備初步進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的能力[3]。北京科技大學(xué)電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)安排在大二第一學(xué)期，是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)接觸到的第一門實(shí)踐課，每年有6個(gè)學(xué)院19個(gè)專業(yè)58個(gè)班的1800多名非電專業(yè)學(xué)生參與，參與學(xué)生多，覆蓋專業(yè)面廣。非電專業(yè)學(xué)生普遍缺乏對電類知識、電類科技及電工技能的認(rèn)知，加上實(shí)驗(yàn)內(nèi)容沒有體現(xiàn)專業(yè)特色和應(yīng)用需求，很多學(xué)生認(rèn)為這門課與自己所學(xué)專業(yè)無關(guān)，對自己以后的職業(yè)規(guī)劃沒有用，因此缺乏學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性[4-7]。為了保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利開展，當(dāng)前電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容仍以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)非常少。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)局限于鞏固理論知識和訓(xùn)練基本操作能力，嚴(yán)重束縛學(xué)生的思維，不利于鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用知識設(shè)計(jì)、分析的能力[4-5]。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上詳細(xì)給出每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)電路圖、操作步驟等，實(shí)驗(yàn)中學(xué)生被動(dòng)做實(shí)驗(yàn)，極易產(chǎn)生明顯的消極與依賴心理，不利于發(fā)揮主觀能動(dòng)型，更談不上創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[6]。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中總是期待一次連線成功，一旦出現(xiàn)故障就無所適從，不是直接找教師處理，就是將已經(jīng)連接好的線路全部拆除后再重新連接，缺乏主動(dòng)利用儀表逐步排查故障原因的意識，不能通過實(shí)驗(yàn)有效地提升動(dòng)手實(shí)踐能力、分析問題和解決問題的能力。
3實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思路
“卓越計(jì)劃”強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。創(chuàng)新能力包含創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)造力三重意思。創(chuàng)新意識培養(yǎng)意味著激發(fā)興趣，讓學(xué)生對教學(xué)中所涉及的知識和現(xiàn)象產(chǎn)生探究的熱情和積極性；創(chuàng)新思維的培養(yǎng)更多體現(xiàn)在獨(dú)立思考能力的培養(yǎng)上，即在面對教學(xué)中所涉及的知識和現(xiàn)象時(shí)，能自主地通過各種信息技術(shù)手段收集信息，對各種信息進(jìn)行正確歸納分析，形成自己的看法或提出可能的方案；創(chuàng)造力是綜合應(yīng)用知識能力、動(dòng)手實(shí)踐能力、協(xié)同合作能力的表現(xiàn)[8]。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一個(gè)長期的過程，在長期的訓(xùn)練、積累、磨礪中不斷加強(qiáng)[9]。首先，正確認(rèn)識創(chuàng)新能力培養(yǎng)在高?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要地位，將基于“創(chuàng)新能力”培養(yǎng)的教學(xué)理念貫穿到電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整個(gè)過程中。其次，針對不同專業(yè)特點(diǎn)，重新整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，滿足不同專業(yè)、不同層次學(xué)生對其廣度和深度的要求，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生在本專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用意識。最后，充分考慮學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，按循序漸進(jìn)的教學(xué)規(guī)律分層次培養(yǎng)學(xué)生的基本技能、綜合能力和創(chuàng)新能力。
4實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施
在分析北京科技大學(xué)電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，對非電專業(yè)教師和學(xué)生進(jìn)行調(diào)研的基礎(chǔ)上，制定具有專業(yè)和工程特色的多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[10-11]，即將電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)性、綜合性和創(chuàng)新性三個(gè)層次，在綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)中融入專業(yè)和工程特色?；A(chǔ)性和綜合性實(shí)驗(yàn)是必修實(shí)驗(yàn)，與電工學(xué)理論課同步進(jìn)行。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)以科技創(chuàng)新活動(dòng)和電子大賽為依托，學(xué)生自主選擇?；A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的根本。非電專業(yè)的學(xué)生底子薄、水平差異大，有許多學(xué)生還是第一次比較深入地接觸電學(xué)實(shí)驗(yàn)，基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)采用學(xué)生容易接受的傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)方式。學(xué)生在完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的過程中不但加深對相關(guān)理論和技術(shù)的理解，而且養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，掌握基本實(shí)驗(yàn)方法，培養(yǎng)基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。綜合性實(shí)驗(yàn)立足基礎(chǔ)、面向應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識和解決較復(fù)雜的實(shí)際問題的能力。實(shí)驗(yàn)中教師只提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，給學(xué)生適當(dāng)講解怎樣根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的和要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識和技能制訂實(shí)驗(yàn)方案、畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并在實(shí)驗(yàn)室規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)。綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)合專業(yè)實(shí)際情況，將多個(gè)知識點(diǎn)結(jié)合在一起，使學(xué)生由以前的被動(dòng)接受知識逐步轉(zhuǎn)化為主動(dòng)思考、分析和解決問題，更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，而且讓學(xué)生有更多的自主發(fā)揮空間。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)面向工程實(shí)際應(yīng)用，既有綜合性又有探索性，目標(biāo)是培養(yǎng)具備自身專業(yè)知識和電類專業(yè)知識的復(fù)合型人才。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由教師根據(jù)學(xué)生的要求和實(shí)驗(yàn)室條件確定，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成查閱資料、設(shè)計(jì)方案、組織實(shí)施、調(diào)試以及項(xiàng)目報(bào)告，全面提高有效運(yùn)用所學(xué)知識和新技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)級開發(fā)應(yīng)用的能力、分析和解決實(shí)際問題的能力.4實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與手段改革1）注重實(shí)驗(yàn)基本技能培養(yǎng)。結(jié)合基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和基本實(shí)驗(yàn)技能，布線整齊、美觀、易于查看，接線從左往右，以網(wǎng)孔為單位，先串聯(lián)后并聯(lián)、先分后合、先接主回路再接輔助回路等，同時(shí)合理設(shè)置測試點(diǎn)以便于測量。詳細(xì)講解儀器儀表的構(gòu)造、工作原理、使用注意事項(xiàng)，使學(xué)生從根本上了解測量，進(jìn)而在實(shí)驗(yàn)中正確選擇、使用儀器、儀表。發(fā)現(xiàn)和排除故障是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的有效方法，適當(dāng)設(shè)置一些簡單的障礙，指導(dǎo)學(xué)生分析排除，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的同時(shí)鍛煉他們獨(dú)立思考和解決問題的能力[12]。培養(yǎng)學(xué)生正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，理解相同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不同的數(shù)據(jù)處理可能得出不同的結(jié)論。另外，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際、實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)及嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度，主動(dòng)研究的探索精神，遵守紀(jì)律、愛護(hù)公物的優(yōu)良品德。2）加強(qiáng)創(chuàng)新能力培養(yǎng)。在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)鍛煉的基礎(chǔ)上，綜合性實(shí)驗(yàn)從易到難，由部分綜合到完全綜合，逐步調(diào)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的積極性，增強(qiáng)探索的信心，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，從而提高學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和處理實(shí)際問題的能力，達(dá)到相對其自身能力的綜合和創(chuàng)新。樹立教師主導(dǎo)、學(xué)生主體的創(chuàng)新教學(xué)理念，綜合運(yùn)用啟發(fā)式、討論式、問題式、探究式[13]等教學(xué)方法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中始終處于積極思維狀態(tài)，最大限度地提高其分析和解決問題的能力[6]。面向?qū)嶒?yàn)過程，要求學(xué)生按“設(shè)計(jì)要求→查閱資料→自主設(shè)計(jì)→仿真研究→實(shí)驗(yàn)實(shí)施→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收”這一完整的訓(xùn)練過程完成實(shí)驗(yàn)，融知識、能力、素質(zhì)培養(yǎng)為一體。3）形成多元化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。充分利用多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，依托校園網(wǎng)絡(luò)，建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)共享資源庫，引入項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)[1]、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)教學(xué)效果。開展必修與選修、課內(nèi)與課外相結(jié)合的教學(xué)手段，滿足不同專業(yè)、能力、興趣學(xué)生的需要，培養(yǎng)他們的自主學(xué)習(xí)能力。引入Multisim仿真軟件[6-7]，利用其高效率、高精度、無損耗和靈活、真實(shí)模擬等特點(diǎn)，為學(xué)生搭建一個(gè)大膽嘗試、積極創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。開設(shè)網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)，形成虛實(shí)結(jié)合的綜合實(shí)驗(yàn)體系。仿真與實(shí)際操作互為補(bǔ)充、各取所長，尤其是對于需要觀察動(dòng)態(tài)過程的實(shí)驗(yàn)，更有助于增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。4）構(gòu)建開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。傳統(tǒng)封閉的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境要求學(xué)生按照規(guī)定的時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，不管完成與否，到了下課時(shí)間就必須離場，客觀上影響了動(dòng)手能力較差學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，限制了部分能力較強(qiáng)學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)的機(jī)會[14]。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)資源開放，學(xué)生依據(jù)自己的實(shí)際情況自主選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在教師的指導(dǎo)下自主設(shè)計(jì)，擬定實(shí)驗(yàn)方案，通過預(yù)約獨(dú)立來實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生有足夠的時(shí)間仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。特別是在實(shí)驗(yàn)失敗后，可自己重新修改實(shí)驗(yàn)方案、重新做實(shí)驗(yàn)[15]。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)突出學(xué)生的主體地位，注重學(xué)生的個(gè)體差異，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，對調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)性和積極性，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，具有重要的意義，對提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力有很大幫助，對于培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)與掌握知識、拓寬知識面有重要的作用。
5結(jié)語
面向卓越工程師培養(yǎng)的電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和方法等方面對電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改革。從北京科技大學(xué)2011、2012級的教學(xué)實(shí)施結(jié)果來看，有效調(diào)動(dòng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性，提高了學(xué)生對電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)課的重視程度，學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能、創(chuàng)新能力都有了很大提高?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計(jì)劃”是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，只有不斷改革教學(xué)方法，更新和完善教學(xué)內(nèi)容，才能進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，為國家培養(yǎng)出適應(yīng)社會發(fā)展需要，具有一定研發(fā)、創(chuàng)新能力，綜合素質(zhì)高的卓越工程師。
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作者：閻群 李擎 韓守梅 王常策
