許鳳慧 賈永興 劉杰 陳姝 龔晶

摘? 要：培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新實踐能力是素質(zhì)教育和時代發(fā)展的要求。深化實驗教學(xué)體系改革、優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容，改善教學(xué)方法、完善考核方案，積極開展第二課堂和課外實踐活動，實現(xiàn)電類基礎(chǔ)的實驗課程與課外實踐活動有機(jī)結(jié)合，有利于培養(yǎng)學(xué)員掌握科學(xué)研究與分析的方法，增強(qiáng)學(xué)員的創(chuàng)新力和綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新實踐能力;電類實驗;實驗體系;課外實踐

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）09-0117-03

Abstract： Cultivating students' innovative practical ability is the requirement of quality education and the development of the times. Deepen the reform of experimental teaching system， optimize experimental teaching content， improve teaching methods， improve assessment programs， actively carry out the second classroom and extracurricular practice activities， and realize the organic combination of experimental courses and extracurricular practice activities， which is conducive tocultivating students to master scientific research.It is beneficial to train students to master the methods of scientific research and analysis and enhance the students' innovation ability and comprehensive quality.

Keywords： ability of innovation practice; electrical experiments; experimental system; out-of-class practice

一、概述

電類基礎(chǔ)實驗課程是工科院校最重要的專業(yè)基礎(chǔ)實驗課，知識面寬、實踐性強(qiáng)、受益面廣和創(chuàng)新性強(qiáng)，是工科學(xué)員培養(yǎng)綜合素質(zhì)、提高創(chuàng)新能力、實現(xiàn)寬口徑專業(yè)化教育的重要教學(xué)環(huán)節(jié)之一。電類基礎(chǔ)課程在整體上包含電路分析基礎(chǔ)、信號與系統(tǒng)、模擬電子電路、數(shù)字電子電路和通信電子電路等多門課程，不僅內(nèi)容較多、涉及面廣，而且層層遞進(jìn)又相輔相成，形成了理論與實踐緊密結(jié)合的教學(xué)形式。電類基礎(chǔ)課程具有鮮明實踐特色，是培養(yǎng)學(xué)員工程實踐能力、創(chuàng)新能力、項目意識的最好手段之一，也是提高素質(zhì)與能力的重要途徑。如何能夠?qū)㈦婎惢A(chǔ)實驗與課外實踐更有效地相結(jié)合，發(fā)揮更大的作用，是一個非常有現(xiàn)實意義的課題。

根據(jù)本單位教學(xué)的實際情況，本文從“實驗教學(xué)內(nèi)容和體系重構(gòu)”、“實驗教學(xué)方法和教學(xué)方式優(yōu)化”、“實驗考核機(jī)制完善”等三個方面出發(fā)，著眼實現(xiàn)電類實驗課程與課外實踐活動有效結(jié)合的“多位一體”教學(xué)模式，探討培養(yǎng)學(xué)員系統(tǒng)意識、增強(qiáng)創(chuàng)新力和提高綜合素質(zhì)的思路做法。

二、存在的現(xiàn)實問題

（一）實驗課程體系不完善

以通信工程專業(yè)為例，我?，F(xiàn)在開設(shè)的電類實驗課程情況如表1所示，幾門主干實驗課程基本都是以驗證性實驗為主，且均基于實驗箱完成相關(guān)實驗內(nèi)容;選修課中現(xiàn)代電子實驗技術(shù)主要學(xué)習(xí)Multism、Protel和Proteus等仿真和制版軟件，并基于固定電路完成相關(guān)的仿真任務(wù);電子線路綜合實驗則基于PCB板半成品套件展開，學(xué)員只需要完成基本的焊接和調(diào)試任務(wù)。顯而易見，這些實驗的開設(shè)只能讓學(xué)員具備基本的電路驗證能力，不利于學(xué)員創(chuàng)新力的培養(yǎng)，教學(xué)效果發(fā)揮受限，教學(xué)資源浪費(fèi)[1]。

（二）學(xué)員普遍缺少項目意識

我校鼓勵學(xué)員申報各類大學(xué)生創(chuàng)新基金項目，參加機(jī)器人競賽、電子設(shè)計競賽和大學(xué)“卓越杯”科技競賽等各類比賽。在指導(dǎo)學(xué)員創(chuàng)新實踐過程中，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學(xué)員對項目了解不深，尤其是對自己能申請什么類型的項目、怎樣申請項目和如何完成項目沒有一個清晰的思路，多數(shù)情況下都要依靠教員給定題目和基本的項目思路。學(xué)員普遍缺少系統(tǒng)和項目意識，理論聯(lián)系實際的能力不夠，不知道怎么將課內(nèi)所學(xué)知識和實際應(yīng)用相結(jié)合，造成學(xué)員學(xué)習(xí)資源浪費(fèi)，創(chuàng)新能力不強(qiáng)，綜合素質(zhì)不高。

（三）學(xué)員的動手實踐能力有待增強(qiáng)

我校成立了“機(jī)器人俱樂部”和“電子設(shè)計俱樂部”等具有較強(qiáng)操作性和創(chuàng)新性的俱樂部，俱樂部的指導(dǎo)教員反映學(xué)員雖然前期已經(jīng)上過多門電類實驗課程，但普遍存在電路設(shè)計不科學(xué)、電路接線不規(guī)范、焊接等實踐性操作能力不過硬和解決問題思路不清晰等問題。

三、改革和創(chuàng)新的思路

電類基礎(chǔ)實驗課程是培養(yǎng)學(xué)員實踐動手能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。通過電類基礎(chǔ)實驗的教學(xué)，不僅可以改善課堂的教學(xué)效果，更能夠培養(yǎng)學(xué)員觀察、分析和實踐操作能力，促進(jìn)學(xué)員創(chuàng)新思維的形成。深化電類基礎(chǔ)實驗教學(xué)體系改革，優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)評價體系，并充分結(jié)合課內(nèi)外實踐活動，有利于培養(yǎng)學(xué)員分析問題、解決問題和實踐能力，實現(xiàn)創(chuàng)新教育與素質(zhì)教育[2，3]。

（一）建立多層次的實驗教學(xué)內(nèi)容和體系

傳統(tǒng)的電類基礎(chǔ)實驗教學(xué)大多以驗證性實驗為主，非常不利于學(xué)員在擴(kuò)散性思維與基本工程應(yīng)用能力方面的培養(yǎng)。適當(dāng)減少簡單的驗證性實驗，將實驗內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化組合、改進(jìn)和更新，使之成為具有綜合性、設(shè)計性、開發(fā)性和開放性的實驗，實現(xiàn)實驗方法從“示范型”、“驗證型”向“參與型”、“創(chuàng)新型”和“研究型”轉(zhuǎn)變，實驗內(nèi)容從“單一型”向“綜合型”轉(zhuǎn)變。圍繞學(xué)校的人才培養(yǎng)方案和目標(biāo)，將學(xué)員實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)分為識圖能力培養(yǎng)、實踐能力培養(yǎng)和創(chuàng)新力培養(yǎng)三個不同層次，根據(jù)各個不同層次將實驗分為基礎(chǔ)性實驗、拓展性實驗、綜合性實驗和創(chuàng)新性實驗四種不同類型，并針對不同層次的學(xué)員采取不同的教學(xué)方法和形式。

下面以模擬電子技術(shù)實驗為例：

基礎(chǔ)實驗（必做）共設(shè)置4個：依據(jù)分立元器件-分立元器件構(gòu)成的放大電路及反饋電路-集成電路的相互遞進(jìn)關(guān)系，開設(shè)常用電子元器件的識別與檢測、單級阻容耦合放大電路、兩級負(fù)反饋放大器和集成運(yùn)算放大器在信號處理和信號運(yùn)算方面的應(yīng)用實驗。通過基礎(chǔ)性實驗，學(xué)員可以掌握基本的識圖能力、實驗方法、實驗原理和相關(guān)實驗技術(shù)，并且具有正確的記錄實驗數(shù)據(jù)、處理實驗數(shù)據(jù)以及描述、表達(dá)實驗結(jié)果的能力、對實驗現(xiàn)象進(jìn)行分析、處理、做出相應(yīng)結(jié)論的能力。

拓展性實驗（選作）共設(shè)置3個： 集成頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路、簡易紅外遙控電路和直流穩(wěn)壓電源設(shè)計實驗。拓展性實驗是在基礎(chǔ)性實驗的基礎(chǔ)上增加的選修實驗，主要培養(yǎng)學(xué)員的動手能力、實踐能力和創(chuàng)新意識和興趣?；A(chǔ)知識扎實并感興趣的學(xué)員可以利用課余時間拓展學(xué)習(xí)實驗項目，增加動手實踐能力，學(xué)習(xí)更多的模擬電路知識。

綜合性實驗：主要包括音響功率放大器以及籃球競賽定時器兩個實驗。在相應(yīng)知識模塊的驗證性實驗基礎(chǔ)上開設(shè)，兼?zhèn)湎到y(tǒng)、綜合以及實用等特點，需要學(xué)員能夠具備基本設(shè)計實驗的能力（自主選擇實驗方法、實驗電路和實驗設(shè)備等），并通過查閱相關(guān)論文、參考指導(dǎo)書等獲得有效信息以解決實際應(yīng)用問題。由于綜合性實驗要求較高，學(xué)員獨立完成實驗會有一定難度，因此可以引導(dǎo)幾個學(xué)員組成團(tuán)隊，通過團(tuán)隊成員之間相互討論、合理分工及協(xié)作，共同完成綜合性實驗，并以團(tuán)隊為單位提交綜合性實驗報告。當(dāng)然，學(xué)員也可以自己擬定課題，自行設(shè)計并完成實驗。通過綜合性實驗的訓(xùn)練，可高效地提高學(xué)員協(xié)作能力、設(shè)計能力、綜合實踐能力和素質(zhì)。

創(chuàng)新性實驗（項目完全自設(shè)）：以培養(yǎng)學(xué)員的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力為第一目標(biāo)，需要學(xué)員綜合運(yùn)用學(xué)過的各科知識，將各科知識進(jìn)行有效融合，進(jìn)行簡單的發(fā)明和創(chuàng)造，并完成實驗。主要目的是為了選拔一些實踐能力強(qiáng)、感興趣、有創(chuàng)新思想的學(xué)員，并培育成3到4人一組的課外實踐興趣團(tuán)隊。團(tuán)隊綜合運(yùn)用基本理論知識和實踐實驗的條件，開展創(chuàng)新性實踐活動和科技創(chuàng)新等活動，將創(chuàng)意創(chuàng)新的設(shè)計經(jīng)過選題、項目整體規(guī)劃、模塊設(shè)計、項目實現(xiàn)，最終轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新作品或者實用小產(chǎn)品。以此來激發(fā)學(xué)員的創(chuàng)新探索精神，拓展學(xué)員的知識面，培養(yǎng)學(xué)員的實踐動手能力，有適當(dāng)機(jī)會可參加省級或者國家級相關(guān)專業(yè)比賽。

（二）改進(jìn)實驗教學(xué)方式和教學(xué)方法

改變傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式，打破原有教學(xué)中強(qiáng)調(diào)“深、透、 全、細(xì)”的教學(xué)思想，將中心指導(dǎo)思想定在如何培養(yǎng)學(xué)員積極參與、主動學(xué)習(xí)的意識和能力上;改變原有“以講授基本知識為主”的實驗教學(xué)模式，將實驗教學(xué)模式轉(zhuǎn)化為“由教員設(shè)問、學(xué)員自學(xué)為主、團(tuán)隊討論和教員教學(xué)總結(jié)等多種不同方式相結(jié)合，讓學(xué)員由”接受式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，實現(xiàn)學(xué)員從“教員要我學(xué)”到 “我要自己學(xué)”的轉(zhuǎn)變。另外，在電類實驗教學(xué)上，推廣運(yùn)用電類虛擬實驗室，把虛擬仿真實驗和實際實驗相結(jié)合，以增加學(xué)員的知識面，培養(yǎng)學(xué)員的實驗實踐能力和基本科研能力。例如，模電實驗中的單級阻容耦合放大器實驗，教員可以事先讓學(xué)員在課前通過仿真實驗了解實驗的原理和實驗的過程，以提高上課的效果?；谛@網(wǎng)上日益豐富的與實驗教學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可以進(jìn)一步增加各種電類基礎(chǔ)實驗教學(xué)資源，使實驗教學(xué)從傳統(tǒng)的實體實驗拓展開來，進(jìn)入到模擬電子電路理論的課堂、圖書館等場所，為學(xué)員提供不受時空限制的電類基礎(chǔ)實驗條件，逐步形成與實體實驗室互為補(bǔ)充、虛實結(jié)合的實驗教學(xué)新模態(tài)，最大限度地滿足日益增長的實驗教學(xué)新需求，更好地服務(wù)于理論教學(xué)和人才培養(yǎng)[4，5]。

（三）推行過程考核，實施創(chuàng)新加分

1. 推行實驗過程考核

傳統(tǒng)的實驗考核方式采用實驗操作考試和實驗理論試卷考試相結(jié)合進(jìn)行。實驗操作考試由于一個教員同時對15名左右學(xué)員進(jìn)行考核，學(xué)員多而導(dǎo)致教員不能兼顧所有學(xué)員;而實驗理論試卷的考核方式脫離實踐操作，往往無法反映學(xué)員的真實動手能力，另外這兩種考核方式都是偏重結(jié)果而輕視過程，沒有辦法真正檢驗學(xué)員對實驗內(nèi)容的掌握程度。過程考核是考核學(xué)員在上課過程中，從實驗準(zhǔn)備到實驗結(jié)束的全過程，考察學(xué)員實驗方案的制定、實驗的操作、實驗數(shù)據(jù)的記錄、實驗結(jié)果的描述總結(jié)以及在此過程中的實驗作風(fēng)、實驗態(tài)度、團(tuán)隊協(xié)作能力、表達(dá)能力和創(chuàng)新素質(zhì)等綜合方面，在教員與學(xué)員交流的過程中進(jìn)行“知識”、“能力”和“素質(zhì)”等方面的綜合評定。很顯然，過程考核更強(qiáng)調(diào)評價是否客觀、是否公正以及是否有效，將學(xué)員綜合素質(zhì)考察達(dá)到最大化。

2. 實施選修實驗、科技創(chuàng)新加分

電類實驗內(nèi)容分為四個不同類型，分別是基礎(chǔ)性實驗、拓展性實驗、綜合性實驗以及創(chuàng)新性實驗，這四種實驗內(nèi)容從難度上是層層遞進(jìn)的，學(xué)員在保證按時完成基礎(chǔ)驗證性實驗基礎(chǔ)上，同時又能夠很好地完成其他任意一種實驗，經(jīng)過教員檢查合格后予以綜合評定并按不同等級加分。加分的分值根據(jù)實際情況定，從高到低依次為創(chuàng)新實驗、綜合實驗和拓展實驗。如果科技創(chuàng)新作品獲得校外獎項，建議學(xué)員綜合素質(zhì)評價加分，激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的興趣。

（四）開放實驗室，積極開展第二課堂和課外實踐活動

使用有效的開放實驗管理平臺，實現(xiàn)實驗時間開放、實驗內(nèi)容開放和實驗方式開放，放手讓學(xué)生自主實驗，實現(xiàn)真正的實驗室有效開放。通過各種綜合實驗、創(chuàng)新實驗等項目的開設(shè)，為學(xué)員開展各種創(chuàng)新基金項目提供實踐平臺，讓實驗室成為學(xué)員心中實際意義上“思想的殿堂，實踐的樂園”。增加開放實驗室，對于實施學(xué)員自主實驗的教學(xué)、增強(qiáng)實驗教學(xué)的機(jī)動性、創(chuàng)新性和強(qiáng)化學(xué)員動手能力和創(chuàng)新力等方面有著十分積極的促進(jìn)作用。

通過開設(shè)電工電子基礎(chǔ)實訓(xùn)、電子線路綜合實驗、現(xiàn)代電子實驗技術(shù)、機(jī)器人控制技術(shù)及實踐等方面的選修課，豐富學(xué)員的知識結(jié)構(gòu);利用電類實驗室、電子設(shè)計俱樂部和機(jī)器人俱樂部，開展一些自主設(shè)計、自主實踐等以學(xué)員為主體的各項實踐教學(xué)活動，提高學(xué)員的實踐動手能力;積極創(chuàng)造條件把學(xué)員引導(dǎo)到各種創(chuàng)新及科研活動中去，如參加我校組織的大學(xué)生創(chuàng)新基金項目，培養(yǎng)學(xué)員創(chuàng)新興趣，提高綜合素養(yǎng);豐富第二課堂實踐活動，開展以學(xué)員為核心的團(tuán)隊式自主實踐活動，如電子設(shè)計競賽、機(jī)器人大賽、大學(xué)生物理創(chuàng)新競賽等，培養(yǎng)學(xué)員系統(tǒng)的項目設(shè)計思路、創(chuàng)新思維以及分析問題、解決問題的能力。近幾年，我校在機(jī)器人大賽、“卓越杯”科技競賽中取得的良好成績充分證明了開展課內(nèi)外實踐一體化的良好效果。

四、結(jié)束語

在電類專業(yè)基礎(chǔ)實驗教學(xué)改革過程中，必須注意有效性、層次性和整體性，通過統(tǒng)籌考慮實驗課程內(nèi)容與體系、實驗教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計、實驗的過程考核具體實施方法與課外實踐活動之間的聯(lián)系，以培養(yǎng)兼?zhèn)鋵嵺`動手能力和創(chuàng)新思維等高素質(zhì)的復(fù)合型人才為目標(biāo)，不斷完善實驗內(nèi)容設(shè)計、優(yōu)化過程考核方法，有效利用課外實踐活動，使電類實驗教學(xué)效果得到顯著的提高。本文從實驗教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和過程考核方式和實驗室開放等多方面全面分析了多方位、立體化的電類基礎(chǔ)實踐教學(xué)模式的構(gòu)建，為培養(yǎng)學(xué)員創(chuàng)新力、提高學(xué)員各項綜合素質(zhì)、實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)從“以知識為導(dǎo)向”向“以能力為導(dǎo)向”探索了有效的方法和途徑。

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