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第一篇
1传统实验教学体系和组训模式的问题
(1)传统实验教学体系与组训方式中,因为学生多而实验装备、器材少,实验课总是被安排在相应理论课之前。
(2)由于两人一组,学员做实验时依赖思想很严重。往往只有一个学员在做实验,另一个只作记录。
(3)由于实验时间、场地、项目等都是提前安排好的,学员不可能按照自己的意愿和时间进行实验,因此学生常常应付了事,并有抄袭实验结果的现象。
(4)实验成绩仅仅按实验报告来评定,在抄袭现象严重的情况下更无法科学、公正、合理地给学员评定成绩。综上所述,电子技术实验课教学存在如下难题:
①传统实验教学模式不能有效发挥学员的主动性,如何才能激发学员实验学习的兴趣?
②由于实验场地器材少造成实验课和理论课脱节,甚至完全倒置,怎样合理科学地安排实验项目及时间才能使理论课和实验课相互衔接?
③如何杜绝学员抄袭实验数据及实验报告?
④如何公正合理地评定学员的实验成绩?
2开放自主式实验教学体系改革
2.1推进硬件环境及两个系统的建设
电子技术实验中心投入了大量资金,合并组建了基础实验和创新实践两个平台,所有实验均达到了一人一台(套)仪器的新水平,并且每个实验桌都配备一台计算机,与校园网相连。同时建立了两个管理系统:一是“开放自主式实验教学管理系统”;二是“开放自主实验预习系统”。依据这两个系统,新的组训方式发生了根本性的变化:实验前,学员可以利用信息节点和校园网预习实验内容并回答相应思考题目,合格者方可进入实验室完成实验;实验时,学员根据预约情况刷卡进入实验室,到指定的实验位自主进行实验;实验中,学员可以参考有关课件,但必须独立自主完成;实验完成后,学员要通过计算机信息节点上传实验数据和实验过程采集的有关图形,当堂提交电子实验报告,整理仪器,经教员审核后,方可刷卡离开实验室。实践证明,采用“开放自主式实验教学管理系统”及“开放自主实验预习系统”有4个优势:
①学员完全依据自己的实际情况选做实验,有效地培养了学员的自主学习能力;
②实验教学资源得到了充分的利用;
③强化了实验教学管理及实验成绩评定工作;
④培养了学员的信息化素质和网络应用能力。总而言之,这两个系统的应用从根本上杜绝了学员实验时互相依赖、实验报告相互抄袭等严重问题,切实提高了学员实验的兴趣和自觉性。
2.2改进实验成绩的评定
新的实验成绩由平时实验成绩和期末实验操作考试成绩组成。平时成绩为每项实验成绩的平均值,而每项实验成绩又分为课内实验成绩和实验报告成绩两大部分。其中课内实验成绩包含4部分:预习成绩;课内实验操作成绩;课内实验数据及图形成绩;课内实验作风纪律成绩。最终这些成绩由开放式教学管理系统根据学员平时实验成绩记录自动生成。这促使学员不仅要重视期末操作考试,更要重视平时的每次实验。事实证明,这个成绩评定方式比较合理公平,能有效督促学员重视实验课的学习,从而提高教学质量。
2.3加强电子技术实验教学法的研究与探索
在实验教学硬件环境有了大大的改善,并建成了“开放式实验教学管理系统”及“开放自主实验预习系统”教学管理体系的情况下,我们按照新构建的电子技术实验教学体系结构,多层次、全方位地进行了电子技术实验教学法的探索与实践,取得了丰硕的成果。
(1)电子技术实验的“自测法”与“虚─实结合法”。利用电子技术实验室新建立了EDA实验室,并扩展了实验的思路和方法,要求学员必须完成相关实验,以开阔学员的视野,使其掌握新的先进实验理念。“自测法”就是让学员在验证性实验中通过选做部分简单的实验初步掌握电子技术实验的基本方法、基本要求和基本操作要领,同时要求学员在课堂外用EDA仿真软件Multisim2001对所做实验内容进行仿真。学员在仿真中产生的疑惑、认识和想法,可以登录电子技术实验室的网站并与教员沟通。通过反复训练,学员以自测的方式确定自己已经具备独立完成实验的能力后,就可以自主地对其他实验内容进行仿真并进行实际操作。这样,学员不但可以快捷高效地做出更多的实验项目,而且可以做硬件条件不具备但又非常重要的实验项目。自测法使知识面覆盖范围增大,占用课堂时间减少,为学员独立深入地思考问题及教员与学员在课堂上充分研究问题创造了条件。“虚─实结合法”的“虚”即虚拟仪器,“实”即实验箱、实验电路板、电子元器件等物理实体。虚拟仪器仪表成本低、功能全、操作方便,不存在物理损坏,可以很好地与物理实体结合,并通过光耦合与计算机完全隔离,确保了操作人员和实验设备的安全。“虚—实结合”实验就是实验中部分仪器仪表采用虚拟仪器仪表,实验电路、元器件等均为实物,两者结合极大地减少了使用仪器设备的烦琐性,增加了实验参数、波形曲线的精确度和实用性,实验速度和效率大大提高。同时通过“虚—实结合”实验学员可以很快地掌握实物仪器仪表的使用要领。
(2)改进教学思路,探索新的授课方法。传统教学模式就是实验前教员用粉笔在黑板上写明该次实验的目的、原理、仪器、步骤、数据记录以及注意事项等,其中与实验有关的电路图也提前画在黑板上。学员进教室后,教员再给学员初步分析黑板上的电路图以及其他注意事项,用时大约45~60分钟。在新的教学环境和组训模式下,教员制作了大量的多媒体课件,课件力求原理清晰、重点突出、内容明确、步骤简洁并图文并茂。实验前教员首先就本次实验的主要原理及电路图、实验内容及方法用课件给学员作简单介绍,用时仅10~15分钟,这样学员的实验时间就大大增加。讲解过程中不主张原理过多、步骤太细,而是以探究式和启发式为主,尤其强调教员与学员的互动交流以及对学员工程意识的培养,学员实验时还可在电子技术实验室网站下载相关实验课件与资料用以参考,这些措施最大限度地调动了学员实验的积极性和趣味性,增加了其自主性。
(3)边讲边练,讲练结合,仪器操作,反复强化。受仪器数量所限,所有学员在前一轮实验循环完后才能进入下一轮实验。这就带来一个问题:上次实验时学员刚学会的仪器操作在长时间的等待中几乎忘记了。一轮复一轮,结果一学期结束了,学员的仪器操作还是很不熟练。针对这个问题,我们采取对仪器的使用、各种接线的连接等每堂必讲,边讲边练、讲练交叉,最后在课程结束时再就主要仪器的使用操作给予及时的、画龙点睛式的总结和提高的方法。经过多次实践,学员做实验时不再像以前那样缩手缩脚,一味担心损坏仪器而不敢动手,克服了一问一做,不问不做的恐惧状态。心理障碍解决了,学员做实验自然就主动了,也不再出现损坏仪器的现象。
(4)因材施教细化到因人施教。如前所述,学员的基础薄厚不同。一般来讲,一本院校的学员做实验时较为主动,动手能力整体较强。对这类学员,我们主张少讲多练,并适时加入一部分额外的实验项目。而部队生学员整体上基础就稍差一些,实验时总是找不到感觉,一脸茫然。对这类学员,我们要求其能够按时完成大纲中的计划教学任务即可。讲解过程中,我们除了采取上面诸多方法和措施之外,还强调手把手、抱着走的方式,即教员讲一步,要求学员及时跟着做一步,检查无误后,再接着做下一步。这样虽然速度慢一点,但能保证所有学员都能按时完成实验任务,并对结果有所分析、归纳和提高。学员经过多次手把手的示范和演练,最终也掌握了仪器的基本使用、操作方法和电子技术实验的基本测试方法,久而久之,就不再惧怕实验了。现在经常有学员下课后要求重新测试一些数据,以验证他们学习中的一些想法。最困难的是个别部队学员,他们人数虽不是很多,但却值得教员关注,并倾力帮助,这些学员不仅基础理论知识底子薄,而且实验基本素质也很差。对他们我们采取了单人教练的方式,即先统一讲述实验的基本原理和内容、基本方法和步骤以及实验注意事项,然后再对每个实验组、每个人进行面对面、一对一的指导,教员亲自给他们连线,演示测试方法,然后再拔掉接线,让他们重新连接,进行测试,一直到他们都会做实验为止。学员一旦弄懂了,也就有兴趣了。所以,针对不同层次、不同基础、不同状态的学员,我们把因材施教细化到因人施教,教学效果得到改善,教学质量得到提高,我们虽累犹荣。通过对部分班级的全面调查和对个别学员的不定期走访调查发现,以上诸多教改方法得到了学员的一致欢迎,由此得知,这些措施对提高学员的实验积极性、尽最大可能提高本科学员的实验技能和教学质量具有明显的效果。
3教学效果
通过引入“开放自主、虚实结合、信息化管理”的教学理念,采用先进的数据上传系统和虚拟仪器测试手段,提高了实验教学的质量和效益,使学员的个性得到了充分发挥,学员的工程意识和工程实践能力得到了明显提高,因此,受到了学员的普遍好评。在2009年下半年我校教学评价工作以及2010年总参基础实验室验收工作中均获得了专家与领导的一致认同与称赞,并被推荐在全军院校实验室推广。几年来,实验中心共承担了4门课程约2万余人次的实验教学任务,完成了68项第二课堂活动立项项目的研究任务,有500多名学员进入创新实验室开展研究活动。特别要说明的是,我院低年级学员参加了大学“砺剑杯”科技创新活动评比,共获一等奖1项、二等奖5项、三等奖4项,结合第二课堂活动,撰写了60余篇研究总结报告。
作者:孙中禹 李佳 鲁昀 单位:空军工程大学理学院
第二篇
1改革实验教学内容设计
按照创新型军事人才培养目标要求,从本科学员实践技能和创新意识的早期培养着手,综合考虑课程特点和技术发展趋势,对传统电子技术实验教学内容进行了改革。演示/仿真性实验一般通过实物展示让学员认识新器件,通过对抽象、晦涩的概念进行虚拟/仿真演示增加学员对理论知识的感性认识,或通过对微观世界进行宏观展示,激发学员的好奇心和创新思维。更新基础/验证性实验的内涵,引入实用类、创意型、趣味性实验教学内容,激发学员自主实验兴趣,注重加强学员对基本理论的理解和基本方法的掌握,培养工程实践能力、培育工程素养。综合/设计性实验内容应紧贴军队信息化建设需求,紧跟技术发展趋势,注重与科研、工程、军事应用相结合,按照新型军事人才培养对实践能力的新要求,及时将教学成果、科研实践成果融入实验教学之中,不断丰富实验内容,使学员及时了解技术发展,更新知识结构,培养运用理论知识解决工程实际问题的能力。改造学术科研课题,简化背景知识,设计精简版的学术科研课题作为研究/创新性实验内容,为学员营造“实战”的场景;或者把学术科研项目的一个子模块或专题作为研究/创新性实验内容,让学员参与“实战”,由学员独自或相互协作完成实验,在问题求解中,启迪智慧,培养学术、科研、创新能力。安排时间跨度为四年的项目的主要目的是对学员进行综合实训,所以选题时应综合考虑学员的专业方向、部队需求和本专业的科研学术发展等因素,让学员在项目进程中逐步提高资料检索能力、论文撰写能力、学术答辩能力、实践创新能力、团队协作能力、项目管理能力,培养学员的科研学术素养和创新精神。
2创新实验教学模式设计
理论课教员和实验课教员一起制度化地开展议教、研教、优教活动,学习借鉴外单位实验教学模式改革与创新经验,不断创新实验教学模式(见表2),提高实验教学效果。对于演示/仿真性实验由理论课教员根据教学需要或学员要求,到“示教器材室”领取示教器材,或依托虚拟仿真实验平台,运用示教软件或硬件在理论课堂组织实施。对于基础/验证性实验,采用必做实验与选做实验相结合的方式。必做实验是教员根据教学经验确定的、对后续教学具有基础性影响的实验内容,要求学员必须在一定的学时内完成;选做实验是学员根据自身对理论知识的理解自行选择的实验内容。选做实验按照“自主确定验证性实验需求→设计验证方法和手段→开展验证实验→提交实验报告”的模式组织实施。基础/验证性实验由理论课教员根据教学需要在实验室组织实施。对于综合/设计性实验,可采用项目驱动的实验教学模式,选题强调对本学科知识的综合运用能力。教员提供多个难度系数不同的项目,学员根据自身情况自主选择,并从资料收集、方案拟定、设计与调试、撰写设计报告等方面自行完成实验任务,最后由教员组织答辩。综合/设计性实验一般由专职实验教员组织实施。研究/创新性实验也可采用项目驱动的实验教学模式,但选题更强调学术性和创新性,一般和教员的学术科研项目结合较紧密,需综合运用多学科知识才能完成。若是精简版的学术科研课题,学员在教员的指导下完成需求分析、初步方案设计和论证、详细方案设计和论证、阶段性任务安排和实施、结题报告撰写等方面的工作,教员负责组织阶段性检查和最后的答辩验收,项目持续时间一般较长,甚至可以贯穿整个本科学习阶段;至于专题性的研究/创新性实验,流程则相对简单,持续时间一般也较短。研究/创新性实验的指导教员可以是专职实验教员也可以是理论课教员。跨度四年的项目一般和毕业设计挂钩,由本科生导师负责组织实施。学员在一年级开始做开题准备,二年级开题;一、二、三年级以年度论文的形式进行阶段性验收,毕业时以毕业设计论文加软/硬件成果的形式组织答辩验收。
3健全实验过程考核机制
传统实验教学缺少科学、合理、公正的考核评价规范,具体操作时不能准确反映学员的素质和能力,考核存在随意性,缺乏客观性。由于实验过程是实验教学的核心,建立以能力为导向的实验过程考核规范,可以有效发挥考核牵引改革、规范管理、激励教学的导向作用,促进实验教学整体设计改革,提高人才培养质量效益。在电子技术实验教学过程中,我们依据《人才培养方案》中的人才培养目标模型和《课程标准》制定并逐步完善了《实验过程考核规范》,在考核指标设计上突出认知能力、学习能力、实践能力和创新能力的考核,而且在追求对学员能力考察的客观公正的同时,始终把激发学员自主实验的兴趣,培养学员实践创新能力作为考核的出发点和归宿,规范了实验课考核评价办法。另外,实验过程考核机制是否健全也对考核引导作用的发挥有重要影响。为此,我们首先通过搭建实验过程考核信息管理平台,有效采集、科学处理、全面分析、综合利用过程考核结果。院校可以通过此平台了解学员的知识基础、能力现状,改进人才培养方案和实验教学体系;教员可以据此完善过程考核规范、教学内容设计和教学模式设计;学员可以据此了解自己的知识、能力水平和综合素质及其在同期学员中的位置,以便进一步固强补弱。其次,建立了较为完善的考核申诉机制,接受学员对考核结果不合理、不科学的质疑和申诉,并负责对学员的申诉意见进行相关调查和解释。
4结语
在电子技术实验教学过程中,统筹考虑人才培养目标模型、实验教学体系、实验教学内容、实验教学模式等与实验过程考核机制之间的关系,以培养高素质、复合型人才为目标,最大限度地发挥考核的引导作用,不断完善实验教学整体设计,有效激发学员的自主实验兴趣,从以前教员“催着做、逼着学”,到现在“想去做、主动学”,促进了学法改进,学员的实践创新能力明显提升;学员实验态度的转变,也使得教与学的互动变得顺畅了,教员教得更有劲头了,有效促进了教法创新。电子技术实验教学整体设计改革是对院校实验教学改革的有益尝试,为培养学员创新能力、提高学员综合素质,实现人才培养目标从“知识为本”向“能力为本”的转变探索了一条有效途径。
作者:孙梯全 卢娟 许凤慧 龚晶 关宇 魏毅 郭健 单位:解放军理工大学通信工程学院