电工学实验教学改革的新探索

　　摘要：本文针对电工学实验课程，遵循“加强基础、重视应用、开拓思维、培养能力”的指导思想，形成了具有特色的立体化教学体系，构建起一个“综合技能实验+自选设计型实验+工程实践”三结合式的实验教学模式，全方位培养学生的综合素质，满足了各个层次学生的需求，对全面提高工科大学生能力，培养新世纪“合格+特长”人才具有一定实际意义。 　　关键词：电工学实验；工程实践技能；自主创新能力 　　中图分类号：G642.0 文献标志码：A？摇 文章编号：1674-9324（2013）26-0281-02 　　在当今信息化的社会里，高校非电类专业学生对电工电子技术方面知识的渴求越来越高。在对学生分析和解决问题能力的培养过程中，实验教学环节具有其他教学环节所无法替代的重要作用。因此，电工学实验教学的改革要适应新时代大学生的知识结构，要满足培养新世纪“合格+特长”人才的需要。经过多年长期不断的研究和探索，遵循“加强基础、重视应用、开拓思维、培养能力”的指导思想，吉林大学电工学实验已形成具有特色的立体化教学体系。它注重创新素质教育，融传授技能、培养能力与提高素质为一体，构建起一个“综合技能实验+自选设计型实验+工程实践”三结合式的实验教学模式，同时开展了以实现创新人才培养为目的的创新型实验。 　　一、以培养“合格”人才为目的的多形式综合技能型实验 　　以基本技能学习、验证性实验和综合设计性实验为主的必做的综合技能型实验，是面对全体学生开设的。实验的设置满足教学大纲的要求，层次分明，循序渐进，由“感性认识-理论验证-综合设计”，逐步引导学生从书本走向实践，再由实践完成能力的培养，以期达到新世纪培养“合格”人才的目的。 　　1.基本技能的感性学习。我们摄制了常用电子元器件简介、实验仪器使用及焊接工艺的录像片，在课程初期，学生可通过观看视频来熟悉各种实验室设备、常用元器件（如各种电阻、电感、电容等）、常用电工电子仪器仪表（稳压电源、函数发生器、万用表等）的使用方法、焊接工艺（传统焊接工艺、SMT焊接工艺）的介绍。我们还把录像片放在课程的网站上，便于学生在实验前查阅。 　　2.验证性实验。尽量减少验证性实验的数量，仅保留传统的经典实验内容。为了能增加设计性实验的学时，我们去掉了叠加原理及戴维宁定理的验证、门电路与触发器的验证实验，仅保留了三相电路、晶体管放大电路两个验证性实验。通过实验，使学生加深对电工学理论知识的理解，同时掌握各种电子仪器的使用，能准确读取数据、测绘波形和曲线，分析实验结果，分析产生误差的原因，会按照要求完成实验报告，为完成综合实验打下坚实的基础。 　　3.综合设计性实验。为了培养学生应用理论知识的能力、培养学生的科技创新能力，我们在实验方式和内容上进行了改革与更新。综合设计性实验是由老师给出实验目的、要求，学生根据实验内容，自己去查找学习相对应的理论知识，并自主设计出实验方案，选出需要的元件和仪器，经辅导老师确认后，学生就可以进行具体的实验。在内容上，我们开发了“谐振应用电路”、“数字秒表”、“逻辑密码锁”等趣味性、实用性综合设计实验。从教学效果来看，学生的自主学习、自主实践的积极性大大提高，锻炼了理论与实践结合的能力，提高了实验教学效果。 　　二、以提高学生综合素质为目的的自主设计型实验 　　随着实验改革的深入进行，我们发现学生学习热情空前高涨，学生对新设备、新内容的兴趣远超出我们的想象。而且实验的更新更带动了学生学习电工学理论知识的积极性，学生对课堂以外的电学知识也产生了浓厚的兴趣。与过去那种为了完成任务而被动做实验的情况相比，学生能够主动到实验室来，部分同学还能够自主设计、自主完成教学要求以外的实验内容。这一层次的实验是为培养学生的综合设计能力而开设的，主要包括PLC控制实验和数字电子技术设计实验。有能力的学生可以选做此类实验，我们只对实验的研究目的提出要求，让学生自行拟定实验内容，自行设计实验步骤，在教师的指导下完成实验过程，鼓励学生去分析、研究实验结果，总结自己在实验中得到的经验。“PLC的电动机顺序控制”、“交通红绿灯的PLC控制”、“三地控制一盏灯的PLC控制”及“抢答器电路的设计”、“彩灯循环电路设计”等都是学生自行设计出来的实验内容。实践证明，这些计划外实验的开设，受到了学生的欢迎，不仅培养了学生独立思考、独立操作和独立分析解决问题的能力，增强了学生的工程意识，而且还能激励学生的创造性思维，为创新能力的培养打好基础。 　　三、以提高学生综合应用能力为目的的工程实践活动 　　学生在学习后往往不知如何学以致用、理论联系实践。仅仅在课堂上学到的理论知识和实验室里的动手操作是无法全面满足学生的要求的。教师在课堂上讲授理论内容时，特别是实用性强的电工学Ⅱ部分，往往只是简单介绍一个电路的组成元件和一些主要参数，而这部分内容，常常不会出现在期末考试卷中，因此，大部分学生都不把它当做重要内容。可是在实际应用中，往往需要通过需求参数查找对应元器件，或者通过已知元器件型号查找性能参数，这些都是在分析电路和设计电路中非常重要的工程实践技能。于是，我们在课程结束前后，给学生一个月的时间，让他们组成设计小组自行设计一个小规模的实用电路，要进行理论分析、实验方案设计、元件选择，并利用实验室提供的设备实现其完整的电路，最后写出综合实践设计分析报告，由导师组进行最后评判。例如：电工学Ⅱ部分，在课程结束前后的一个月时间内，将学生分成2～3人小组，每个小组完成一个选题，学生自行设计电路，自行查找元器件参数，自行购买元器件，我们每个班发几个数字实验箱，学生可以拿回寝室在课后轮换着完成设计制作，最后将整个过程写成一份综合报告。虽然有的学生设计的电路难度不大，但他们从头到尾完整经历了每一个工程实践环节，工程认知及实践能力得到了较大提高。经过两年的实践，学生普遍反映综合分析和实践能力得到了锻炼和提高。完成报告的过程，使学生们对电工学课程的学习目的、学习内容体会更加深刻，学会了如何进行简单功能性电路设计，掌握了焊接知识和基本技能，分析解决实际问题的能力、实践动手能力得到了实实在在的提高。 　　四、以培养“特长”人才为目的的创新型实验 　　该阶段的培养目标是培养学生刻苦钻研、勇于创新的科研能力，具有在系统的层次上分析问题、解决问题的能力。我们在教学团队中设置了以博士生导师、具有丰富实践经验的高工为主的创新实践指导教师组，指导学生参加“挑战杯”、“机械创新大赛”及“大学生电子大赛”等重要赛事。学生也可以直接参与到教师的各种科研项目中，掌握研究国内外进展动态，使学生体验科学实验中的每个环节，充分挖掘自己的潜能，发挥其想象力和创造力，实现创新人才培养的目标。创新实验的开展满足了学生的个性化需求，为学生提供培养个人兴趣、发展个人特长的电工电子实践环境，探索出一条“合格+特长”人才培养的新路子。这对培养全面发展的高素质人才具有十分重要的意义，在培养学生综合素质和提高学生创新能力等方面将起到积极作用。 　　在提倡素质教育和能力培养的今天，实验教学环节越来越引起人们的重视。在实验教学中，以学生为主体，发挥学生在实践过程中的主动性、能动性和创造性，同时充分利用新技术手段、新的实验设备、经验丰富的教学团队，建立现代的电工电子实践教学平台，实现全方位、立体化的教学，并由此建立多样化的人才培养模式和具有个性化的培养方案，这些都值得我们进行更多的探索和研究。