導(dǎo)語(yǔ)：電工電子類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式與實(shí)踐一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：為適應(yīng)新工科建設(shè)要求、培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才，西安交通大學(xué)電工電子國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心打破原有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革與實(shí)踐。通過(guò)重新整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源、應(yīng)用模塊化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、現(xiàn)代信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相融合等途徑，將探究式、互動(dòng)式、啟發(fā)式教學(xué)貫穿實(shí)驗(yàn)教學(xué)全過(guò)程。積極開發(fā)和建設(shè)慕課、微課、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，建立多元化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，努力提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化發(fā)展培養(yǎng)目標(biāo)，以期培養(yǎng)適應(yīng)新工科發(fā)展的創(chuàng)新型人才。

關(guān)鍵詞：新工科；實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式；實(shí)踐創(chuàng)新；人才培養(yǎng)

高等工程教育必須培養(yǎng)面向未來(lái)的創(chuàng)新型卓越工程人才，以應(yīng)對(duì)全球環(huán)境污染、資源短缺、人口老齡化等帶來(lái)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[1]。新工科作為高等工程教育改革與創(chuàng)新的發(fā)展方向，提倡重實(shí)踐、跨學(xué)科、理論與實(shí)踐結(jié)合，持續(xù)改進(jìn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)方案、課程體系和教學(xué)方法[2]。西安交通大學(xué)電工電子國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(簡(jiǎn)稱中心)多年來(lái)堅(jiān)持以培養(yǎng)人才為核心，以提高學(xué)生的實(shí)踐能力為宗旨，不斷對(duì)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行深化改革[3]，積極開發(fā)并建設(shè)慕課、微課、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)等多元化教學(xué)體系，旨在提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)、動(dòng)手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才[4]。

1電工電子類基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

1.1教學(xué)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容陳舊，僅停留在對(duì)課堂教學(xué)中所涉理論的驗(yàn)證階段；緊扣理論教材設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一，缺少多學(xué)科的交叉融合[5]；在大類招生背景下，師生比例失調(diào)、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)少、實(shí)驗(yàn)室物理空間緊張，綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)偏少。因此，目前電工電子類基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)偏離新工科背景下創(chuàng)新型應(yīng)用人才的培養(yǎng)要求，不利于學(xué)生實(shí)踐操作能力及創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

1.2教學(xué)方法

電工電子類基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法單一，學(xué)生普遍“重理論、輕實(shí)驗(yàn)”。現(xiàn)階段的實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要集中于對(duì)實(shí)驗(yàn)的講解，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路表述較為簡(jiǎn)單，學(xué)生只是按部就班地完成實(shí)驗(yàn)，難以達(dá)到學(xué)以致用的目的，不能滿足新型人才培養(yǎng)的需求。

1.3管理體制

在大類招生背景下，實(shí)驗(yàn)室管理體系、預(yù)約制度不完善，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室運(yùn)轉(zhuǎn)效率低，共享困難；實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)僅能保證基本的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，無(wú)法顧及實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期規(guī)劃建設(shè)和先進(jìn)教學(xué)設(shè)備的購(gòu)置。這導(dǎo)致新的教學(xué)手段難以應(yīng)用于教學(xué)；實(shí)驗(yàn)儀器陳舊，新型設(shè)備較少，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件較差；信息技術(shù)在教學(xué)和實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用較少，主要采用常規(guī)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)方法[6]。

2新工科視野下電工電子類基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)現(xiàn)路徑

2.1通過(guò)對(duì)原有實(shí)驗(yàn)課的再造和全新組合式課

程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)“綜合化”中心在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中打破了以往多個(gè)教學(xué)組各自為政、條塊分割的現(xiàn)象，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員流動(dòng)、實(shí)驗(yàn)資源流動(dòng)、教學(xué)方法交流、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容交叉和銜接，使得原有實(shí)驗(yàn)課程得以提升與改善[7]。要實(shí)現(xiàn)對(duì)原有實(shí)驗(yàn)課程的再造，關(guān)鍵在人。第一，中心鼓勵(lì)一線任課教師參與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，有助于一線教師了解學(xué)生實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，從而在課堂教學(xué)中進(jìn)行重點(diǎn)講解，還能幫助實(shí)驗(yàn)教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革；第二，加強(qiáng)多個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)組之間的互動(dòng)交流，有利于彌補(bǔ)原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足；第三，鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)教師將現(xiàn)代電子電氣技術(shù)融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過(guò)不斷的探索，完成了許多常規(guī)實(shí)驗(yàn)的再創(chuàng)造。在電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，中心開展了故障診斷綜合實(shí)驗(yàn)和電阻網(wǎng)絡(luò)的故障診斷開放實(shí)驗(yàn)等，進(jìn)而引申出電力系統(tǒng)接地網(wǎng)故障診斷、如何測(cè)量接地電阻等深層次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。原有的模電課程實(shí)驗(yàn)基本是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，雖然要求學(xué)生自行在面包板上搭建電路，并進(jìn)行調(diào)試和測(cè)試，但是電路是設(shè)計(jì)好的，所以它仍屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。通過(guò)提出設(shè)計(jì)要求，由學(xué)生自己設(shè)計(jì)電路，并制作印制電路板，實(shí)現(xiàn)從驗(yàn)證走向設(shè)計(jì)[8]。

2.2通過(guò)豐富的實(shí)踐選修項(xiàng)目菜單和模塊化設(shè)

計(jì)實(shí)現(xiàn)“工程化”綜合性實(shí)驗(yàn)的模塊化有助于學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作能力的培養(yǎng)。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，工程實(shí)踐性強(qiáng)，信號(hào)產(chǎn)生電路、電壓放大電路、直流穩(wěn)壓電源等都有廣闊的工程應(yīng)用背景。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用背景，將這些電路與實(shí)際電路結(jié)合起來(lái)，極大地提高了學(xué)生實(shí)際應(yīng)用知識(shí)的能力。由于模電實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣，后續(xù)所有實(shí)驗(yàn)也都要測(cè)量這些參數(shù)。通過(guò)這樣的訓(xùn)練，極大地加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)于模電實(shí)驗(yàn)方法的掌握，也使其了解到工程實(shí)際中應(yīng)分析電路的哪些參數(shù)。電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐課程是以微處理器為核心，通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)思想可以將電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)從初級(jí)開發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)楦呒?jí)設(shè)計(jì)。中心通過(guò)建立基于微處理器的硬件模塊庫(kù)和軟件模塊庫(kù)，培養(yǎng)學(xué)生快速開發(fā)以微處理器為核心的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐課程以設(shè)計(jì)目標(biāo)為導(dǎo)向，要求學(xué)生遵循自由選擇模塊構(gòu)建系統(tǒng)→初步調(diào)試→自主設(shè)計(jì)→系統(tǒng)綜合調(diào)試的設(shè)計(jì)流程，最終進(jìn)行作品驗(yàn)收。通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)可以培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)的素養(yǎng)，適應(yīng)新工科建設(shè)要求。

2.3通過(guò)增加學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的自主權(quán)實(shí)現(xiàn)“個(gè)性化”

在電工電子基礎(chǔ)課程的理論和實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，以學(xué)生為中心，滿堂灌的教學(xué)方式早已被淘汰，教給學(xué)生知識(shí)不如教給學(xué)生如何獲得知識(shí)。每個(gè)學(xué)生的情況都是不同的，如何根據(jù)學(xué)生的情況，給出不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，需要每個(gè)實(shí)驗(yàn)教師不斷努力。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程從2017年開始在中國(guó)大學(xué)在線教育平臺(tái)上開展慕課教學(xué)，同時(shí)積極嘗試混合式教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，以期改善課堂教學(xué)效果、提升學(xué)生的自學(xué)能力。中心鼓勵(lì)學(xué)生自主選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，經(jīng)與課程負(fù)責(zé)人商量并同意后，學(xué)生就可以選擇自己更感興趣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，已有數(shù)十名學(xué)生通過(guò)自選內(nèi)容高質(zhì)量地完成了模電實(shí)驗(yàn)。由于課程調(diào)整，微處理器實(shí)驗(yàn)沒(méi)有配套的指導(dǎo)書，在介紹了處理器共性概念的基礎(chǔ)上，采用翻轉(zhuǎn)課堂形式，學(xué)生自愿報(bào)名，查資料，準(zhǔn)備PPT，教師進(jìn)行課前指導(dǎo)和修改PPT，賦予學(xué)生更多的自主選擇權(quán)。另外，對(duì)學(xué)有余力的學(xué)生，中心開設(shè)多個(gè)開放實(shí)驗(yàn)題目供其進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)。這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ皆谝虿氖┙袒A(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，克服了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書對(duì)學(xué)生的約束，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，不僅可以激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新，同時(shí)也利于教學(xué)相長(zhǎng)。

3實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革及效果

3.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

為培養(yǎng)適應(yīng)新工科建設(shè)的創(chuàng)新型應(yīng)用人才，中心實(shí)驗(yàn)教師借助先進(jìn)教學(xué)設(shè)備，提高教學(xué)效果，電路及模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室購(gòu)置多功能交互式電子白板。通過(guò)制作PPT和視頻，使得實(shí)驗(yàn)原理和儀器的介紹不再枯燥乏味。借助交互式電子白板廣泛開展小組討論，讓學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)，各抒己見，活躍課堂氣氛。充分利用仿真軟件，引導(dǎo)學(xué)生變被動(dòng)參與為主動(dòng)學(xué)習(xí)。在電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師通過(guò)編寫仿真與操作任務(wù)相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)任務(wù)書，先進(jìn)行仿真操作，再進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，使得驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)具有設(shè)計(jì)性，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。在新工科背景下，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中擁有更多的自主權(quán)。為使教學(xué)手段更為靈活，中心已引入多種信息化教學(xué)手段，見表1。為增強(qiáng)產(chǎn)教深度融合，培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才，在數(shù)字電子技術(shù)與微處理器基礎(chǔ)課程教學(xué)中，每學(xué)期都會(huì)請(qǐng)TI，ARM，Xilinx等公司的相關(guān)工程師，為學(xué)生講授行業(yè)的最新發(fā)展及技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法。

3.2　實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革效果

“鼎陽(yáng)杯”全國(guó)高校電工電子基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例設(shè)計(jì)競(jìng)賽是全國(guó)唯一的高校電工電子類基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)比賽，中心教師踴躍報(bào)名，獲得了多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)，其中“鼎陽(yáng)杯”1項(xiàng)、一等獎(jiǎng)7項(xiàng)、其他獎(jiǎng)項(xiàng)3項(xiàng)。圖1為實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)及實(shí)物展示。圖1實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)及實(shí)物展示為適應(yīng)新工科建設(shè)要求，2019年，中心組織9組共27名本科生參加了全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，共獲得全國(guó)二等獎(jiǎng)3項(xiàng)，省一等獎(jiǎng)4項(xiàng)，省三等獎(jiǎng)1項(xiàng)；發(fā)表論文26篇；并取得兩項(xiàng)專利：串聯(lián)諧振型無(wú)線功率傳輸系統(tǒng)的電磁干擾預(yù)測(cè)方法，一種變壓器故障后電網(wǎng)有功潮流快速估算的方法。其中，MariyamArif的論文《基于深度學(xué)習(xí)的短期負(fù)荷預(yù)測(cè)與線性規(guī)劃的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷調(diào)度》獲2019年西安交通大學(xué)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文。

4結(jié)語(yǔ)

就高校而言，新工科建設(shè)主要是以實(shí)際應(yīng)用為目的，通過(guò)多學(xué)科的交叉融合達(dá)到對(duì)原有工科專業(yè)的升級(jí)再造。在新工科背景下，中心通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員流動(dòng)、實(shí)驗(yàn)資源共享、教學(xué)方法改革、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容交叉和銜接，完成了對(duì)原有實(shí)驗(yàn)課程的再造；基于模塊化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與“互聯(lián)網(wǎng)+智能控制平臺(tái)”實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，將電工電子類基礎(chǔ)課程進(jìn)行全新組合，推動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、慕課等現(xiàn)代信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深度融合，從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)到綜合設(shè)計(jì)，逐步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，為培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]鐘登華.新工科建設(shè)的內(nèi)涵與行動(dòng)[J].高等工程教育研究,2017(3):1-6.

[2]白逸仙,柳長(zhǎng)安,艾欣,等.工程教育改革背景下傳統(tǒng)工科專業(yè)的挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)—基于十校“電氣工程及其自動(dòng)化”培養(yǎng)方案的實(shí)證調(diào)查[J].高等工程教育研究,2018(3):53-62.

[3]劉曄,沈瑤,原曉楠,等.以電工電子基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)案例設(shè)計(jì)競(jìng)賽為抓手促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍建設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2020,18(3):145-149.

[4]王利爽,陽(yáng)榮威.“雙一流”建設(shè)背景下“C9聯(lián)盟”高校師資隊(duì)伍及結(jié)構(gòu)調(diào)查研究[J].大學(xué)教育科學(xué),2017(6):6.

[5]劉宇雷,佘明.“新工科”背景下高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2019,36(11):19-21.

[6]張海峰,毛建瑞,劉一.創(chuàng)新人才培養(yǎng)視閾下的高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)室綜合改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2017,36(11):246-251.

[7]劉洪久,范炳良,孫偉國(guó).應(yīng)用型本科院校經(jīng)管實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)研究[J].常熟理工學(xué)院學(xué)報(bào),2009,23(12):67-70.

[8]孫敏,金印彬,寧改娣,等.OBE理念下數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國(guó)教育信息化,2020(2):41-43.

作者：?jiǎn)挝唬宏愮?劉曄金 印彬 沈瑤 原曉楠 西安交通大學(xué)電工電子國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心