李宗平 陳帝伊 張寧

摘 ? ?要：圍繞“新工科”建設(shè)背景下的創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標，農(nóng)林院校依托優(yōu)勢專業(yè)通過建設(shè)電工電子實踐教學(xué)平臺;改革實驗教學(xué)體系、利用網(wǎng)絡(luò)及手機APP等現(xiàn)代教學(xué)方式構(gòu)造多樣化教學(xué)模式、制定階梯化實驗考核方式、引入學(xué)科競賽激勵體制等措施促進師生創(chuàng)新熱情，并加強教學(xué)督導(dǎo)、提升師資隊伍的教學(xué)水平，從而保障實驗教學(xué)質(zhì)量。實踐證明，電工電子實踐教學(xué)改革成效顯著，學(xué)生的創(chuàng)新能力得到有效提升，也為農(nóng)林院校電工電子實驗教學(xué)改革的探索提供了有益的參考。

關(guān)鍵詞：農(nóng)林院校;新工科;電工電子;實踐教學(xué)

中圖分類號：G642.0 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2019）010-0040-03

在“大眾創(chuàng)新，萬眾創(chuàng)業(yè)”和“新工科”建設(shè)背景下對如何加強農(nóng)林院校大學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力提出了新的挑戰(zhàn)和機遇[1]。與傳統(tǒng)的工科人才相比，“新工科”建設(shè)目標是培養(yǎng)實踐能力扎實、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型人才。他們不僅在某一學(xué)科學(xué)業(yè)精深，而且還應(yīng)具有“學(xué)科交叉融合”的特征;他們不僅能運用所掌握的知識去解決現(xiàn)有的問題，還有能力應(yīng)用新知識、新技術(shù)解決未來發(fā)展中出現(xiàn)的問題，對未來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)起到引領(lǐng)作用[2]。西北農(nóng)林科技大學(xué)電工電子實驗中心為了主動適應(yīng)“新工科”建設(shè)背景對創(chuàng)新人才的迫切需求，抓住省級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)機遇，通過加大實踐教學(xué)平臺的建設(shè)、改革實踐教學(xué)體系、優(yōu)化實驗教學(xué)方法、加強實驗教學(xué)質(zhì)量保障等方面培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。經(jīng)過多年的摸索與改革，西北農(nóng)林科技大學(xué)電子電工實驗中心探索出依托學(xué)校優(yōu)勢專業(yè)，體現(xiàn)農(nóng)林院校特色的電工電子實驗教學(xué)改革方案。

一、加大多層次實驗教學(xué)平臺的建設(shè)

按照“突出產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合特色，加強實驗教學(xué)體系和科研創(chuàng)新平臺建設(shè)”改革思路，學(xué)校對電類學(xué)科專業(yè)相關(guān)實驗教學(xué)資源和內(nèi)容進行有機融合。把原來分散在兩個工科學(xué)院及基礎(chǔ)課部的電工實驗室、電子實驗室、物理電學(xué)實驗室進行整合，組建了電工電子實驗教學(xué)中心，實行校、院兩級管理。

在發(fā)展中不斷創(chuàng)新實驗教學(xué)理念，探索電工電子實驗教學(xué)平臺建設(shè)。根據(jù)學(xué)校專業(yè)設(shè)置不同及農(nóng)林院校的專業(yè)特點，電工電子實驗教學(xué)中心依托優(yōu)勢專業(yè)，設(shè)置基礎(chǔ)實驗教學(xué)、專業(yè)實驗教學(xué)及創(chuàng)新與科研訓(xùn)練三個實驗教學(xué)平臺。其中基礎(chǔ)實驗教學(xué)平臺主要面向?qū)W校工科非電類專業(yè)，著重培養(yǎng)學(xué)生電工電子類實驗操作技能，強化學(xué)生對電類知識的工程應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng);專業(yè)實驗教學(xué)平臺主要面向工科涉電類專業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生的電工電子的應(yīng)用能力和拓展能力;創(chuàng)新和科研訓(xùn)練實驗平臺，主要以學(xué)生科研創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練、學(xué)科競賽、特別是以學(xué)校優(yōu)勢學(xué)科農(nóng)業(yè)工程和水利工程為主導(dǎo)，積極將教師先進科研成果和理念應(yīng)用在相關(guān)實驗課程教學(xué)過程中，構(gòu)建了科研訓(xùn)練與工程訓(xùn)練、農(nóng)業(yè)信息化、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、新能源發(fā)電、水電站系統(tǒng)穩(wěn)定與調(diào)控等創(chuàng)新與科研訓(xùn)練開發(fā)實驗室。通過科研任務(wù)訓(xùn)練學(xué)生的科研能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。創(chuàng)新和科研訓(xùn)練實驗平臺隨著學(xué)校各學(xué)科的發(fā)展不斷得到更新和擴充，教師優(yōu)秀科研項目都可申請進入此平臺。實驗中心根據(jù)學(xué)校資源設(shè)備情況提供實踐平臺，科創(chuàng)團隊既可以補充實驗儀器，又可以帶動更多的學(xué)生參與科學(xué)研究中。在管理上，創(chuàng)新和科研訓(xùn)練實驗平臺采取開放式管理辦法，同時為大學(xué)生科技創(chuàng)新訓(xùn)練項目和科技競賽活動提供支撐，大大提升學(xué)生實踐創(chuàng)新能力。

二、改革實驗教學(xué)體系

改變傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式，與學(xué)校優(yōu)勢學(xué)科相結(jié)合，將教師科研成果引進實驗室，注重學(xué)生創(chuàng)新能力和探索精神的培養(yǎng)，形成了具有農(nóng)林院校特色的電工電子實驗教學(xué)體系改革思路。以“夯實基礎(chǔ)、拓展能力、培育創(chuàng)新”為目標，構(gòu)建“基礎(chǔ)應(yīng)用、綜合設(shè)計、科技創(chuàng)新”的遞進上升和“理論與實驗、課內(nèi)與課外、科研與教學(xué)”結(jié)合并相互滲透的實驗教學(xué)體系。根據(jù)“新工科”教育培養(yǎng)理念加強培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，加強實驗教學(xué)質(zhì)量標準建設(shè)，調(diào)整實驗類型的比例，夯實工程應(yīng)用能力，加強綜合設(shè)計能力鍛煉、注重科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)。通過實驗室開放和相關(guān)成果應(yīng)用，為不同專業(yè)、不同背景的學(xué)生，提供模塊化實驗空間，形成由基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)—綜合與設(shè)計型實驗—EDA能力訓(xùn)練—電子工藝實訓(xùn)—科技創(chuàng)新的實踐教學(xué)路徑。確立了“工程與實踐，應(yīng)用與創(chuàng)新并重”的綜合評價模式，培養(yǎng)電工電子實踐技能扎實、創(chuàng)新能力突出、具有全球視野的高素質(zhì)“新工科”人才[3]。

基礎(chǔ)應(yīng)用層教學(xué)的主要目標是夯實知識，培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作技能、分析和解決問題能力，培養(yǎng)基本工程素養(yǎng)。在實驗內(nèi)容的設(shè)置上引入工程實例，如電動機正反轉(zhuǎn)控制實驗，不但要把正反轉(zhuǎn)原理設(shè)計實現(xiàn)出來，還要考慮到實際工程應(yīng)用中的各種保護措施，比如過流保護、過載保護、欠壓保護等，根據(jù)實際案例設(shè)計斷路器、熱繼電器、熔斷器等保護措施。這樣一來，實驗不再是單純的理論驗證，而是和實踐工程有機聯(lián)系，既要發(fā)揮主觀能動性又要鍛煉敏銳思維的項目，這樣的實驗課程靈活又充滿新意，大大提升了學(xué)生參與的熱情和興趣。

綜合設(shè)計層包括電工技術(shù)綜合實訓(xùn)、電子技術(shù)綜合設(shè)計、電子工藝實訓(xùn)、單片機系統(tǒng)設(shè)計和PLC控制系統(tǒng)設(shè)計等。該層面教學(xué)目標主要是拓展能力，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、系統(tǒng)分析、綜合應(yīng)用、設(shè)計與創(chuàng)新等方面的能力。實驗開設(shè)注重學(xué)科的融合滲透，注重系統(tǒng)化?；蛘咛峁┚C合項目供學(xué)生選擇，或者給學(xué)生一個開放性的課題，或者指導(dǎo)學(xué)生把課程設(shè)計出來的成果拿回實驗室搭建驗證，然后又回饋課程設(shè)計，不斷改進和優(yōu)化設(shè)計。比如，模擬電子課程設(shè)計中設(shè)計出來的模擬電路，通過電子技術(shù)實訓(xùn)，制作成PCB印刷電路板，后進行需求分析、器件選型、組裝焊接，然后再實物調(diào)試分析，在實際測試結(jié)果的基礎(chǔ)上再優(yōu)化設(shè)計，形成一個閉環(huán)的、完整的、系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)過程。這樣既把所學(xué)課程有機結(jié)合起來，鍛煉了學(xué)生查詢資料能力、論證求證的科研能力，又能讓學(xué)生體驗完整的工程項目開發(fā)全過程，系統(tǒng)化地掌握所學(xué)知識。

科技創(chuàng)新活動層主要面向“全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽”“中國機器人大賽”“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽以及校級科技競賽活動。該層面實踐題目既有來源于實際生產(chǎn)、本科生畢業(yè)設(shè)計、 “大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃”課題，又有來自各類科技競賽及中心教師相關(guān)科研項目?？萍紕?chuàng)新層可以充分培育學(xué)生的創(chuàng)新能力，為學(xué)生參加各類科技競賽、完成大學(xué)生科研訓(xùn)練項目等科技創(chuàng)新活動以及師生科研工作提供有力支撐。

既體現(xiàn)層次化，又相互融合滲透的實驗教學(xué)體系緊密圍繞“新工科”教育人才培養(yǎng)目標，發(fā)揮了學(xué)生實驗的主動性，突出培養(yǎng)學(xué)生工程素養(yǎng)，逐步培育學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

三、優(yōu)化實驗教學(xué)方式

（一）以學(xué)生能力培養(yǎng)為核心組織實驗教學(xué)

在電工電子實驗教學(xué)中采用引導(dǎo)、討論和“翻轉(zhuǎn)式”教學(xué)方法，讓學(xué)生處于實驗課堂的主體地位，教師主要在方案選取和方法改進上予以指導(dǎo)，在實驗過程中出現(xiàn)困難時，不是直接幫助學(xué)生解決，而是啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生去思考，查找原因，借助各種文獻資料解決問題。通過實驗培養(yǎng)學(xué)生再學(xué)習(xí)的能力和實踐動手能力。在系統(tǒng)設(shè)計實驗中，采取實驗內(nèi)容開放、元器件開放和實驗時間開放的方式，讓學(xué)生以組為單位選擇題目，以課題形式分工協(xié)作，設(shè)計、制作和調(diào)試實驗，最后提交說明書和作品。

在實驗教學(xué)中，根據(jù)學(xué)生專業(yè)、興趣及基礎(chǔ)的不同，開設(shè)實驗項目，讓學(xué)生個性化地選擇實驗課程，為學(xué)生營造寬松的、自主的、能夠潛心研究的實驗環(huán)境和氛圍。在實驗過程中選拔出優(yōu)秀學(xué)生，鼓勵他們參加科技創(chuàng)新活動，在平時訓(xùn)練中認真觀察，根據(jù)學(xué)生的個性特點，讓他們參與到各類競賽，支持個性發(fā)展，注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

（二）利用網(wǎng)絡(luò)和手機APP等促進實驗教學(xué)成效

開發(fā)實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺，加強信息化建設(shè)，將互聯(lián)網(wǎng)、新媒體與傳統(tǒng)教學(xué)方式有機結(jié)合，進行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的探索與實踐。電工電子實驗網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺將網(wǎng)上預(yù)約、網(wǎng)上授課答疑、虛擬實驗室集成于一體。

利用現(xiàn)代化教育信息技術(shù)進行實驗教學(xué)改革，借助手機上的“藍墨云班課APP”管理實驗和組織教學(xué)，提升了實驗教學(xué)效果，促進了學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力的培養(yǎng)。實驗課前將實驗任務(wù)發(fā)布在藍墨云班課APP上，引導(dǎo)學(xué)生提前預(yù)習(xí)，同時APP上還有相關(guān)實驗教學(xué)視頻和“慕課”的鏈接，方便學(xué)生查詢和參考;實驗課上通過APP考勤;學(xué)生將錄制的實驗過程視頻和實驗報告上傳到APP上，教師通過APP掌握每位學(xué)生的實驗狀況及全面評價學(xué)生的實踐能力，在批改實驗報告的過程中可以個性化地錄制評語;實驗結(jié)束后系統(tǒng)能自動統(tǒng)計和管理實驗成績，分析成績分布區(qū)間，給出提升意見。該系統(tǒng)的建立，把課堂中屢禁不止的手機變成了實驗課的工具，迎合了學(xué)生的時代特征，也大大激發(fā)了學(xué)生的參與熱情。

（三）構(gòu)建梯度化考核方法

確立了全面評測學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的梯度化實驗考核方式（見圖1）?；A(chǔ)考核包括實驗現(xiàn)場評分、實驗報告評分和期終實驗考核評分三個部分;綜合設(shè)計層進行綜合實踐技能過關(guān)考試給出專業(yè)技能考核成績;對于“系統(tǒng)設(shè)計”和“科技創(chuàng)新”類考核則采取按論文答辯方式進行，給出綜合創(chuàng)新考核成績。學(xué)生在完成中心所有類別的實驗考核后，最終給出實踐技能綜合評價意見。

（四）引入科技競賽激勵制度

根據(jù)“以競賽促學(xué)習(xí)，以競賽促改革”指導(dǎo)思想，積極引導(dǎo)學(xué)生參加“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)作品競賽、“全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽”“中國機器人大賽”等競賽活動。學(xué)校制定的《大學(xué)生科技競賽組織管理實施細則》中明確規(guī)定對完成國家級、省級創(chuàng)新性實驗計劃項目或者參與國家級、省級科技競賽活動的學(xué)生人均計入3個創(chuàng)新學(xué)分，獲得省部級以上科技競賽獎項的學(xué)生給予獎勵，特別優(yōu)秀的學(xué)生將直接給予推薦免試研究生資格。每指導(dǎo)一個國家級、省級科技競賽隊伍的教師計入60學(xué)時教學(xué)工作量，對于優(yōu)秀的指導(dǎo)教師給予表彰和獎勵?？萍几傎惣钪贫龋芴岣邘熒鷧⑴c熱情，鼓勵創(chuàng)新思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

四、加強實驗教學(xué)質(zhì)量保證

建立全方位的實驗教學(xué)質(zhì)量保證體系，從制度、質(zhì)量標準、效果評價、設(shè)備和師資等多方面規(guī)范實驗教學(xué)，保障實驗教學(xué)質(zhì)量。

（一）加強實驗教學(xué)質(zhì)量評價

成立“教學(xué)質(zhì)量督導(dǎo)小組”，對實驗教學(xué)進行全過程跟蹤、檢查和考核，實現(xiàn)實驗教學(xué)質(zhì)量的全程監(jiān)控?！敖虒W(xué)質(zhì)量督導(dǎo)小組”成員采取隨機聽課、與學(xué)生座談等方式綜合評價實驗教師的教風(fēng)、教學(xué)能力水平和教學(xué)效果。

學(xué)生通過網(wǎng)上評教、問卷調(diào)查等多種形式，評價任課教師和實驗技術(shù)人員的教學(xué)效果[4]。

多樣化綜合評價既保證了實驗教學(xué)效果，又提高了實驗教學(xué)隊伍的科研水平和素質(zhì)，使實驗教學(xué)質(zhì)量有了可靠保證。

（二）提升師資隊伍教學(xué)水平

積極開展教學(xué)方法研究，通過業(yè)務(wù)培訓(xùn)、管理培訓(xùn)和實驗設(shè)備創(chuàng)新研討會等多種形式進行教學(xué)方法改革。通過實驗中心內(nèi)部老教師的“傳幫帶”和新教工的“學(xué)比超”，師資隊伍素質(zhì)不斷加強，實驗教學(xué)水平和能力得到了大幅提高[5]。組織實驗教師參加教學(xué)研討會，派出實驗教師到國內(nèi)高水平大學(xué)進修，與兄弟院校就電工電子實驗教學(xué)廣泛開展交流和研討，積極吸收電工電子實驗教學(xué)領(lǐng)域的新成果和新方法，并及時運用到教學(xué)中。

五、實踐成效

學(xué)生的電工電子實踐能力、工程能力和創(chuàng)新意識在實踐教學(xué)中得到了很好的訓(xùn)練和提高。學(xué)生連續(xù)多年在“全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽”“中國機器人大賽”等省級以上科技競賽中取得優(yōu)異成績。近年來，依托實驗中心平臺，本科生發(fā)表SCI收錄論文8篇，獲批專利44項。除此之外，電類專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)率持續(xù)增高，就業(yè)質(zhì)量不斷提升。

實踐教學(xué)平臺的建設(shè)是當(dāng)前高等學(xué)校培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要支撐，西北農(nóng)林科技大學(xué)電工電子實驗教學(xué)中心立足農(nóng)林院校本身，結(jié)合優(yōu)勢學(xué)科，以“新工科”人才培養(yǎng)為導(dǎo)向，以創(chuàng)建省級電工電子實驗示范中心為契機，優(yōu)化實驗教學(xué)平臺，改革實驗教學(xué)體系和教學(xué)方法，探索全方位實驗教學(xué)質(zhì)量保障系統(tǒng)，在教學(xué)實踐中取得了良好的效果，值得借鑒和推廣。

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