电工技术实验教学改革

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摘要以电工技术实验教学为平台，从教学内容、教学方法和手段等方面对电工技术实验教学进行改革，探索激发学生实验兴趣，培养学生基本实验技能、创新意识、创新能力和综合素质的有效途径，有效实施“卓越计划”。

关键词卓越计划；电工技术；实验教学；教学改革

1前言

教育部“卓越工程师教育培养计划”实施的宗旨是促进高校改变旧的教育观念和教育模式，鼓励高校和企业间密切合作、共同培养，以提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力；面向社会和企业需求，培养高素质的既有创新能力又有社会实践能力的卓越工程师，以满足经济社会日益发展的需要[1]。实验教学是工科学生巩固基础知识，培养专业技能、创新能力、团队合作能力的主要途径。电工学是高校工科非电专业本科生必修的一门实践性很强的技术基础课，其主要任务是为学生学习后续专业课程和从事专业相关工程技术工作打好电工技术的理论基础[2]。电工技术实验是电工学教学过程的重要环节，其教学效果对于培养学生的动手能力、提高学生的综合素质具有至关重要的作用[3-6]。本文针对目前北京科技大学电工技术实验教学中存在的主要问题，结合“卓越计划”的内涵，从实验教学内容、实验教学方法和手段等方面对电工技术实验教学进行改革，探索培养学生基本实验技能、激发学生创新意识、培养学生创新能力和综合素质的有效途径。

2电工技术实验教学现状

电工技术实验教学通过具体实验操作，使学生巩固并扩展所学电工基础理论知识，初步掌握工程常用电子仪器仪表和电气设备装置的使用方法，掌握进行科学实验的基本方法，具备初步进行科学实验研究的能力[3]。北京科技大学电工技术实验安排在大二第一学期，是学生进入大学接触到的第一门实践课，每年有6个学院19个专业58个班的1800多名非电专业学生参与，参与学生多，覆盖专业面广。非电专业学生普遍缺乏对电类知识、电类科技及电工技能的认知，加上实验内容没有体现专业特色和应用需求，很多学生认为这门课与自己所学专业无关，对自己以后的职业规划没有用，因此缺乏学习的积极性和主动性[4-7]。为了保证实验教学顺利开展，当前电工技术实验内容仍以验证性实验为主，综合设计性实验非常少。验证性实验局限于巩固理论知识和训练基本操作能力，严重束缚学生的思维，不利于锻炼学生综合运用知识设计、分析的能力[4-5]。实验指导书上详细给出每一个实验的实验原理、实验电路图、操作步骤等，实验中学生被动做实验，极易产生明显的消极与依赖心理，不利于发挥主观能动型，更谈不上创新意识和创新能力的培养[6]。学生在实验过程中总是期待一次连线成功，一旦出现故障就无所适从，不是直接找教师处理，就是将已经连接好的线路全部拆除后再重新连接，缺乏主动利用仪表逐步排查故障原因的意识，不能通过实验有效地提升动手实践能力、分析问题和解决问题的能力。

3实验教学改革思路

“卓越计划”强化培养学生的工程能力和创新能力。创新能力包含创新意识、创新思维和创造力三重意思。创新意识培养意味着激发兴趣，让学生对教学中所涉及的知识和现象产生探究的热情和积极性；创新思维的培养更多体现在独立思考能力的培养上，即在面对教学中所涉及的知识和现象时，能自主地通过各种信息技术手段收集信息，对各种信息进行正确归纳分析，形成自己的看法或提出可能的方案；创造力是综合应用知识能力、动手实践能力、协同合作能力的表现[8]。创新能力的培养是一个长期的过程，在长期的训练、积累、磨砺中不断加强[9]。首先，正确认识创新能力培养在高校基础实验教学中的重要地位，将基于“创新能力”培养的教学理念贯穿到电工技术实验教学的整个过程中。其次，针对不同专业特点，重新整合实验教学内容，满足不同专业、不同层次学生对其广度和深度的要求，激发学生的学习兴趣，启发和培养学生在本专业领域的应用意识。最后，充分考虑学生的认知规律，按循序渐进的教学规律分层次培养学生的基本技能、综合能力和创新能力。

4实验教学改革措施

在分析北京科技大学电工技术实验教学现状，对非电专业教师和学生进行调研的基础上，制定具有专业和工程特色的多层次实验教学体系[10-11]，即将电工技术实验分为基础性、综合性和创新性三个层次，在综合性和创新性实验中融入专业和工程特色。基础性和综合性实验是必修实验，与电工学理论课同步进行。创新性实验以科技创新活动和电子大赛为依托，学生自主选择。基础性实验是实验教学的根本。非电专业的学生底子薄、水平差异大，有许多学生还是第一次比较深入地接触电学实验，基础性实验采用学生容易接受的传统验证性实验方式。学生在完成基础实验的过程中不但加深对相关理论和技术的理解，而且养成良好的实验习惯，掌握基本实验方法，培养基本实验能力。综合性实验立足基础、面向应用，培养学生综合运用所学理论知识和解决较复杂的实际问题的能力。实验中教师只提出实验目的和要求，给学生适当讲解怎样根据实验的目的和要求设计实验，要求学生运用所学知识和技能制订实验方案、画出实验电路图，并在实验室规定时间内完成实验。综合性实验项目结合专业实际情况，将多个知识点结合在一起，使学生由以前的被动接受知识逐步转化为主动思考、分析和解决问题，更好地调动学生的积极性和创造性，而且让学生有更多的自主发挥空间。创新性实验面向工程实际应用，既有综合性又有探索性，目标是培养具备自身专业知识和电类专业知识的复合型人才。实验内容由教师根据学生的要求和实验室条件确定，学生在教师的指导下独立完成查阅资料、设计方案、组织实施、调试以及项目报告，全面提高有效运用所学知识和新技术进行系统级开发应用的能力、分析和解决实际问题的能力.4实验教学方法与手段改革1）注重实验基本技能培养。结合基础性实验系统培养学生的工程意识和基本实验技能，布线整齐、美观、易于查看，接线从左往右，以网孔为单位，先串联后并联、先分后合、先接主回路再接辅助回路等，同时合理设置测试点以便于测量。详细讲解仪器仪表的构造、工作原理、使用注意事项，使学生从根本上了解测量，进而在实验中正确选择、使用仪器、仪表。发现和排除故障是培养学生实验技能的有效方法，适当设置一些简单的障碍，指导学生分析排除，调动学生学习积极性的同时锻炼他们独立思考和解决问题的能力[12]。培养学生正确处理实验数据的能力，理解相同的实验数据，不同的数据处理可能得出不同的结论。另外，培养理论联系实际、实事求是的科学作风及严肃认真的工作态度，主动研究的探索精神，遵守纪律、爱护公物的优良品德。2）加强创新能力培养。在基础性实验锻炼的基础上，综合性实验从易到难，由部分综合到完全综合，逐步调动实验的积极性，增强探索的信心，激发学习的兴趣，从而提高学生设计实验和处理实际问题的能力，达到相对其自身能力的综合和创新。树立教师主导、学生主体的创新教学理念，综合运用启发式、讨论式、问题式、探究式[13]等教学方法，充分调动学生的积极性和主动性，使学生在学习过程中始终处于积极思维状态，最大限度地提高其分析和解决问题的能力[6]。面向实验过程，要求学生按“设计要求→查阅资料→自主设计→仿真研究→实验实施→实验验收”这一完整的训练过程完成实验，融知识、能力、素质培养为一体。3）形成多元化的实验教学模式。充分利用多媒体技术、计算机和网络技术，依托校园网络，建立实验教学共享资源库，引入项目驱动[1]、翻转课堂教学法，提高实验教学质量，增强教学效果。开展必修与选修、课内与课外相结合的教学手段，满足不同专业、能力、兴趣学生的需要，培养他们的自主学习能力。引入Multisim仿真软件[6-7]，利用其高效率、高精度、无损耗和灵活、真实模拟等特点，为学生搭建一个大胆尝试、积极创新的实验环境。开设网上实验，形成虚实结合的综合实验体系。仿真与实际操作互为补充、各取所长，尤其是对于需要观察动态过程的实验，更有助于增强实验教学效果，增强学生的创新意识和创新能力。4）构建开放式实验教学环境。传统封闭的实验教学环境要求学生按照规定的时间到实验室完成规定的实验项目，不管完成与否，到了下课时间就必须离场，客观上影响了动手能力较差学生学习的积极性和主动性，限制了部分能力较强学生继续学习的机会[14]。开放式实验教学环境实现了实验内容、实验时间和实验资源开放，学生依据自己的实际情况自主选择实验时间和实验内容，在教师的指导下自主设计，拟定实验方案，通过预约独立来实验室完成实验任务，学生有足够的时间仔细观察实验现象，分析实验结果。特别是在实验失败后，可自己重新修改实验方案、重新做实验[15]。开放式实验教学突出学生的主体地位，注重学生的个体差异，学生在实验活动中由被动变为主动，对调动学生主动性和积极性，培养创新能力，具有重要的意义，对提高学生分析问题、解决问题的能力有很大帮助，对于培养学生在实验中学习与掌握知识、拓宽知识面有重要的作用。

5结语

面向卓越工程师培养的电工技术实验教学改革，从实验教学内容、教学手段和方法等方面对电工技术实验教学进行了改革。从北京科技大学2011、2012级的教学实施结果来看，有效调动了学生的实验积极性，提高了学生对电工技术实验课的重视程度，学生的基本实验技能、创新能力都有了很大提高。“卓越工程师教育培养计划”是一个复杂的系统工程，只有不断改革教学方法，更新和完善教学内容，才能进一步提高教学质量，为国家培养出适应社会发展需要，具有一定研发、创新能力，综合素质高的卓越工程师。

参考文献

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作者：阎群 李擎 韩守梅 王常策