主頁 > 技術(shù)文章 > 淺議電工電子實驗研究型教學體系和方法探索 2024-09-30

淺議電工電子實驗研究型教學體系和方法探索

摘要：電工電子實驗是電氣工程相關(guān)專業(yè)的實踐性教學課程，在實驗教學實踐中，開展研究型實驗教學模式，在鞏固基礎(chǔ)理論知識的同時，能很好的培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性思維和創(chuàng)新能力。提出了電工電子實驗研究型教學體系的概念，分析了研究型實驗教學體系的三個層次，綜合性實驗的開展，以及實驗室的開放與創(chuàng)新，并對電工電子實驗教學方法的改進與實踐方案進行了探討。
　　為適應現(xiàn)代教育的需要，高校迫切需要建立啟發(fā)式、研究型的教學體系，注重培養(yǎng)大學生解決實際問題的能力、開拓精神與創(chuàng)新能力[1-2]。而在以培養(yǎng)應用型、創(chuàng)新型人才為目標的研究型教學體系中，課程體系以及教學內(nèi)容的更新和優(yōu)化，尤其是研究型實驗教學體系的建立與完善，直接關(guān)系到人才培養(yǎng)的質(zhì)量。“電工電子實驗”課程是理論性和實踐性都很強的一門學科。開展研究型實驗教學模式，在鞏固基礎(chǔ)理論知識的同時，能很好的鍛煉學生的實踐動手、分析和解決問題，以及電路的設計能力，加強其開拓意識和創(chuàng)新能力。本文對“電工電子實驗”課程的研究型教學體系進行了深入地研究，并將研究型實驗教學原理運用于大學電氣工程學院（以下簡稱“我院”）“電工電子實驗”教學環(huán)節(jié)，對建立研究型實驗教學體系進行探索。
一、電工電子實驗研究型教學體系：
　　研究型教學體系中，學生是主體，教師以問題為主線，調(diào)動學生的積極主動性，引導學生逐步深入、分析和解決問題。在加深理論知識理解的同時，增強學生的創(chuàng)新能力。
　　“電工電子實驗”是電類相關(guān)專業(yè)的實踐性教學課程，它以電工、應用物理為基礎(chǔ)，以電子技術(shù)、儀表技術(shù)、測試技術(shù)為指導，側(cè)重于理論指導下的實踐、技能培訓及綜合能力的提高。通過電工電子實驗研究型教學體系，在加深學生對理論知識理解的同時，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，提高學生創(chuàng)造性和創(chuàng)新能力。
　　1.多層次的電工電子實驗教學體系：
　　電工電子實驗研究型教學體系將實驗劃分為由低到高的三個層次：基礎(chǔ)性實驗，設計型實驗，創(chuàng)新研究實驗。
　　基礎(chǔ)性實驗主要為電工電路基本理論的驗證性實驗，如疊加定理與替代定理的驗證、三相交流電路電壓、電流、相序的測量等，配合理論教學，培養(yǎng)學生使用儀器、連接調(diào)試電路、數(shù)據(jù)分析處理等方面的基本技能，加深學生對理論知識的理解和掌握。此類實驗的實驗內(nèi)容固定，教師要注重激發(fā)學生學習的興趣，積極開創(chuàng)新的實驗教學方式，引導學生運用理論知識分析實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，并在教師與學生、學生與學生之間的研討中積累知識和培養(yǎng)能力。
　　設計型實驗是教師事先給定實驗要求和任務，學生自主設計課題實現(xiàn)方案的實驗。如設計一個電路將方波信號轉(zhuǎn)換成三角波信號，用單級晶體管設計小信號放大器等。在設計型實驗教學中，教師對學生提出的實驗方案進行討論和引導，確定最優(yōu)實驗方案。然后學生根據(jù)實驗方案進行電路連接和調(diào)試，分析實驗結(jié)果。設計型實驗需要學生查閱相關(guān)的文獻，自主設計實驗方案和電路，有利于培養(yǎng)學生的自主學習和獨立設計能力。
　　創(chuàng)新研究實驗基于創(chuàng)新實驗室，為學生開展研究性實驗項目，體現(xiàn)個性化和創(chuàng)新性的培養(yǎng)教學思想。創(chuàng)新研究實驗的平臺可以是實驗裝置或者是計算機仿真平臺。學院為學生提供實驗場所和設備等，并有專業(yè)的教師隊伍作為技術(shù)支持。學生可以根據(jù)自己的興趣和能力自主選擇某一實驗項目進行創(chuàng)新性研究。學生也可以以大學生電子競賽為契機，選擇與大賽相關(guān)的基礎(chǔ)技術(shù)研究課題進行實踐研究，為今后從事工程設計和科學研究奠定基礎(chǔ)。
　　2.多層次的電工電子實驗教學內(nèi)容：
　　學生在掌握了一定的電工電子理論知識，并完成基礎(chǔ)性實驗后，需要開展一些綜合性實驗，將實驗內(nèi)容向以設計性、綜合性方向為主的綜合實驗發(fā)展，形成多層次的實驗教學內(nèi)容。
　　綜合性實驗的實驗內(nèi)容涉及本課程的綜合知識或與本課程相關(guān)課程知識的實驗[3-4]。綜合實驗通常由多項任務組成，且各項任務間遵循一定的先后順序。如對于電子類的綜合實驗，可以要求學生設計一個小電壓信號的信號調(diào)理電路，對信號進行放大和濾波處理等，將信號轉(zhuǎn)換為便于數(shù)據(jù)采集和處理的電壓信號。
　　綜合性實驗既要體現(xiàn)內(nèi)容的綜合性與創(chuàng)新性，又要體現(xiàn)知識能力素質(zhì)培養(yǎng)。通過綜合性實驗的開展，引導學生運用綜合的觀點和創(chuàng)造性思維去思考現(xiàn)實中的復雜問題，使學生有更多的組織、判斷與選擇的機會，可有效的培養(yǎng)學生綜合分析問題和解決問題的能力。
　　3.電工電子實驗室開放與創(chuàng)新：
　　我院電子電路實驗中心積極創(chuàng)造條件，設立實驗室開放與創(chuàng)新項目。部分實驗室采取了全方位的開放模式，開放性實驗室對學生實行實驗時間開放，實驗器材開放，突出了實驗教學以學生為中心的開放模式。學生可以自主選擇實驗項目和實驗時間，獨立設計實驗方案并完成實驗內(nèi)容，同時值班教師負責安全及提供必要的幫助和技術(shù)指導。為學生自主學習、自主發(fā)展、研究性學習和實踐創(chuàng)新提供條件。
　　創(chuàng)新實驗室擁有更多、更高檔的儀器設備、實驗器材、工具等，主要針對經(jīng)過開放實驗室鍛煉并表現(xiàn)優(yōu)秀的學生。學生們可組成創(chuàng)新活動小組，開展復雜的創(chuàng)新性實驗。學生根據(jù)自身興趣和能力，并結(jié)合實際申報課題，指導教師們審定后，組織學生進行講解并答辯，確認方案可行后立項，給予一定經(jīng)費資助。
　　進行實驗室開放與創(chuàng)新教學以后，學生可自主設計實驗，對電工電子類理論知識進行反復操作和論證，也可進行創(chuàng)新性實踐活動，使大學生的動手能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識才能得到全面提升。
二、電工電子研究型實驗教學方法探索：
建立電工電子實驗研究型的教學體系后，重點轉(zhuǎn)向如何對原有的實驗教學方法進行改進和完善，即采用合理的教學方法激發(fā)學生的學習興趣和能動性，促使學生掌握基本電工電子理論知識和技能，并發(fā)展其獨立思考和創(chuàng)新能力。
1.提高教師的業(yè)務能力：
　　實驗指導教師不僅要講授基本理論和實驗技能，更重要的是要培養(yǎng)學生分析問題與解決問題的能力。這就要求實驗指導教師具有很強的業(yè)務能力、責任心和科研意識。因此，實驗教師的業(yè)務能力和綜合素養(yǎng)的高低，是實現(xiàn)研究型實驗教學體系的根本保證，也是培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的關(guān)鍵。
　　提高實驗教師的綜合能力可以從以下幾個方面入手：首先實驗指導教師要不斷地學習進取，提高自身的理論知識以及業(yè)務水平與熟練程度；其次要積極探索新的有效的實驗教學方法，激發(fā)學生的學習興趣，引導學生在試驗中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題；最后還要拓展綜合性、應用性、研究性、創(chuàng)新性為主要內(nèi)容的實訓活動，并加強兄弟院校之間的交流與合作，全面提高實驗指導教師的整體素養(yǎng)和業(yè)務能力。
　　2.運用多樣化實驗教學方法：
　　采用靈活多樣化的教學方法，可有效的加深學生對實驗的理解和知識的掌握，起到事半功倍的作用。
　�。�1）采用先進的教學手段，如多媒體、網(wǎng)絡瀏覽器等，將書本枯燥的原理知識可視化，更加生動形象地體現(xiàn)在學生面前。如可將動畫加入日光燈工作電路中，使學生更直觀地了解啟輝器的工作原理和時限，以及日光燈啟輝前、啟輝過程、啟輝后不同階段，電路中電流的流向等。實驗教師制作多媒體的實驗課電子課件，連同相關(guān)的計算機仿真實驗軟件，結(jié)合校園網(wǎng)絡，建立完整的電工電子技術(shù)實驗教學系統(tǒng)。讓學生對實驗電路、儀器、儀表、電子元器件、集成電路元器件的功能和使用方法等有更全面和清晰地了解，從而更好地實現(xiàn)互動教學，使實驗教學方法向啟發(fā)式、形象化、開放式的方向發(fā)展。
　　（2）借助先進的現(xiàn)代教育手段，采用將實際電路實驗操作與計算機仿真相結(jié)合的實驗教學方式。如可將電子電路仿真（EDA）、可編程邏輯器件（CPLD）、集成電路設計（PCB）、MATLAB等電子設計自動化的知識逐步引入到實驗教學中，進行更為靈活的電工電子實驗電路的設計和分析。
　�。�3）電工電子實驗中傳統(tǒng)的實驗儀器功能比較單一，擴展性能差，可實驗的實驗項目偏少。將虛擬儀器引入到電工電子的實驗教學中，采用其圖形化系統(tǒng)設計平臺，可方便地構(gòu)造電工電子實驗元件和儀器儀表，如電壓電流表、示波器等，且所構(gòu)造的儀器之間具備數(shù)據(jù)通道和控制通道，能實現(xiàn)對多個參量的測量、顯示和控制。實驗教師能以動手實踐的方式教授電工電子實驗電路概念，便于學生進行電路設計和原型開發(fā)，動態(tài)系統(tǒng)仿真等。
　　3.加強實驗教學監(jiān)督：
　　實驗教學不僅涉及實驗教學和操作過程、培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和動手能力，而且與儀器設備、場地等實驗教學條件緊密相關(guān)，需要進行多方面的協(xié)調(diào)與監(jiān)控。建立和健全科學、完善的實驗教學質(zhì)量監(jiān)控體系，加強教學質(zhì)量監(jiān)督，是確保實驗教學質(zhì)量穩(wěn)步提高，健全實驗研究型教學體系的重要管理環(huán)節(jié)和基礎(chǔ)性工作。
　　研究性教學模式體現(xiàn)了以學生為本的教學理念，能充分發(fā)揮學生的學習自主性，培養(yǎng)學生的研究習慣，鍛煉學生分析和解決問題的能力，為創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。對于“電工電子實驗”這類實踐性很強的實驗課程，運用研究性教學模式，建立研究性實驗教學體系，并加強實驗教學方法的改進和完善，對提高實驗教學質(zhì)量，培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新精神具有重大的意義。

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