電路實驗立體化教材的建設(shè)與實踐

劉曉文，薛 雪，陳桂真，石 超

（中國礦業(yè)大學(xué) 信電學(xué)院，江蘇 徐州 221116）

立體化教材是指依托現(xiàn)代教育技術(shù)，以能力培養(yǎng)為目標(biāo)，以紙質(zhì)教材為基礎(chǔ)，以多媒介、多形態(tài)、多用途及多層次的教學(xué)資源和多種教學(xué)服務(wù)為內(nèi)容的結(jié)構(gòu)性、配套教學(xué)出版物的集合。立體化教材能最大限度地滿足教師教學(xué)需要和學(xué)生學(xué)習(xí)需要，滿足教育市場需求，提高教學(xué)、學(xué)習(xí)質(zhì)量，促進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革。因此，教材立體化建設(shè)已成為目前教材建設(shè)的一個新趨勢［1］。電路實驗是電類學(xué)科一門重要的實踐性專業(yè)課程［2－3］，是培養(yǎng)學(xué)生動手能力、獨立分析解決問題的能力、創(chuàng)新能力和理論聯(lián)系實際能力的重要手段之一［4－5］，該課程覆蓋了我校全部的工科電類專業(yè)，量大面廣。近年來中國礦業(yè)大學(xué)電路課程組立足于現(xiàn)代教育理念和現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺，深入研討和挖掘，開發(fā)建設(shè)了電路實驗立體化教材［6］，為全面提升教學(xué)質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。

1 立體化教材建設(shè)背景

由于電路實驗課程量大面廣，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性也參差不齊，給實驗教學(xué)帶來了一些問題，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）原有的教材（講義）內(nèi)容相對比較陳舊，不能滿足分層次教學(xué)和能力培養(yǎng)等方面的要求，而各個學(xué)校采用的實驗設(shè)備不同，所以也不能采用其他學(xué)校的教材，因此迫切需要編寫符合本校實際的實驗教材。

（2）原來的實驗室沒有多媒體設(shè)備，教師講解實驗內(nèi)容時一般采用板書，對于實驗設(shè)備的講解和實驗儀器的操作的講解不夠生動，學(xué)生經(jīng)常感到乏味。利用國家級實驗教學(xué)示范中心的經(jīng)費，電路實驗室配備了多媒體設(shè)備，為改善原來實驗室講解實驗?zāi)Ｊ教峁┝擞布A(chǔ)，因此，開發(fā)實驗的多媒體課件成了一項重要的技術(shù)工作。

（3）參考書少，學(xué)生對實驗預(yù)習(xí)感到困難。由于實驗內(nèi)容和設(shè)備的不同，各個學(xué)校的實驗教材參考性和通用性差，因此為了滿足學(xué)生對實驗預(yù)習(xí)的需求，需要開發(fā)實驗教學(xué)網(wǎng)站，用于學(xué)生的課前預(yù)習(xí)。

為了更好地滿足我校電路實驗的教學(xué)需要，在中國礦業(yè)大學(xué)電路課程組全體教師多年實踐經(jīng)驗總結(jié)的基礎(chǔ)上開發(fā)了《電路實驗》立體化教材，為學(xué)生實驗提供立體化、全方位的學(xué)習(xí)內(nèi)容，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率和教師教學(xué)水平。立體化教材支持下的課堂教學(xué)模式改變了以往單一的學(xué)習(xí)方式，使擁有多媒體光盤支持的個性化學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)課程支持的自主學(xué)習(xí)、文本教材支持的參與式學(xué)習(xí)全面發(fā)展起來。

2 立體化教材建設(shè)與實踐內(nèi)容

2.1 編寫實驗教材

按照高等學(xué)校理工科“電路理論”課程的教學(xué)要求，為了更好地滿足我校電路實驗的教學(xué)要求，在中國礦業(yè)大學(xué)電路教研組全體教師多年實踐經(jīng)驗總結(jié)的基礎(chǔ)上編寫了《電路實驗》［7］，這本書已由機(jī)械工業(yè)出版社出版。

整個教材以技術(shù)和能力培養(yǎng)為主線，緊密配合理論教學(xué)，構(gòu)建了基本電路實驗、計算機(jī)仿真實驗和綜合、設(shè)計及創(chuàng)新型實驗3個實驗?zāi)K，實現(xiàn)了實驗項目可選、實驗內(nèi)容可選的雙選性實驗教學(xué)［8－10］。

圖1 儀器儀表展示圖

（1）基本電路實驗：主要包括對一些電路經(jīng)典理論的驗證，除此之外，也對一些電路實驗方法和實驗內(nèi)容進(jìn)行了重新設(shè)計。通過這些實驗，學(xué)生可以更好地掌握課堂所學(xué)的基本理論知識，同時也對電路基本的實驗方法有比較深入的了解［11］。

（2）計算機(jī)仿真實驗：使學(xué)生能直接觀察動態(tài)電路及頻率特性的圖形，可以將實驗在實驗室外進(jìn)行，學(xué)生通過自己的計算機(jī)就可以完成實驗設(shè)計，同時學(xué)生也學(xué)到一種驗證所設(shè)計電路的正確方法。

（3）綜合、設(shè)計及創(chuàng)新型實驗：包含了一些與實際密切相關(guān)的電路設(shè)計，在設(shè)置上給學(xué)生留有很大的發(fā)揮空間，學(xué)生可以通過所學(xué)知識結(jié)合實際的需求設(shè)計出很多具有一定實用價值的電路。

該實驗教材注重學(xué)生對“三基”的學(xué)習(xí)訓(xùn)練，注重學(xué)生綜合應(yīng)用能力和開拓創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，精選應(yīng)用性強、技術(shù)含量高、代表性好的實驗項目，能循序漸進(jìn)、舉一反三，在有限的實驗教學(xué)時間內(nèi)達(dá)到較好的教學(xué)效果。整個教材突出實用性和先進(jìn)性，加強了學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。

2.2 研制實驗多媒體課件

在實際教學(xué)中，制作了相應(yīng)的實驗教學(xué)課件與教材相配套，大大提高了教學(xué)效果。課件可以直觀地將實驗設(shè)備的結(jié)構(gòu)、實驗儀器的使用方法，以及實驗元器件的特征生動地展示給學(xué)生，改變了以往的板書實驗講解方式，學(xué)生再也不用圍著儀器擠在一起來聽教師講解，優(yōu)化了實驗教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生看得更清楚、聽得更明白，有利于學(xué)生更好地掌握實驗內(nèi)容。

實驗教學(xué)課件很好地完成了實驗儀器設(shè)備的講解、元器件的介紹以及仿真軟件的展示等，如圖1所示。這就大大增加了實驗教學(xué)的信息量，提升了《電路實驗》教材的品質(zhì)，提高了實驗教學(xué)質(zhì)量。

2.3 研發(fā)優(yōu)質(zhì)共享網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)系統(tǒng)

圖2 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)界面

為了優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，實現(xiàn)多元化、立體化教學(xué)，開發(fā)研制了電路實驗網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)［12］，如圖2所示。該網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)內(nèi)容形象豐富，包括課程大綱、實驗內(nèi)容、實驗儀器、實驗數(shù)據(jù)處理、在線測試練習(xí)、教學(xué)視頻和師資隊伍等7個模塊，突出了多媒體和交互性，打破時間與空間的限制，是開展立體化教學(xué)的理想網(wǎng)絡(luò)平臺。

（1）課程大綱：分別包括24學(xué)時和32學(xué)時的電路理論實驗的教學(xué)大綱內(nèi)容。

（2）實驗內(nèi)容：覆蓋了電路實驗的主要內(nèi)容，與大綱要求相對應(yīng)，給學(xué)生提供相應(yīng)實驗項目的實驗?zāi)康?、實驗原理及課后思考題，并提供相應(yīng)多媒體課件。

圖3 實驗臺視頻講解和使用舉例

（3）實驗儀器：包含學(xué)生進(jìn)行電路實驗所用到的所有電子儀器的功能介紹、操作演示及操作練習(xí)，是整個教學(xué)系統(tǒng)的主體，包括EEL－V型電路綜合實驗臺、功率表、信號發(fā)生器、示波器等儀器儀表的操作使用講解，如圖3所示。

（4）實驗數(shù)據(jù)處理：分為實驗數(shù)據(jù)輔助處理和優(yōu)秀實驗報告兩部分，學(xué)生可將自己測量的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)得到的曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線相比較，分析測量數(shù)據(jù)的合理性，如圖4所示。專門開辟“優(yōu)秀實驗報告選登”欄目，挑選部分優(yōu)秀實驗報告進(jìn)行展示，讓學(xué)生了解怎樣撰寫一份優(yōu)秀的實驗報告。

（5）在線測試練習(xí)：遴選的都是在教學(xué)過程中常出現(xiàn)的錯誤和問題，學(xué)生通過自測的結(jié)果了解對整個電路實驗內(nèi)容的掌握程度，進(jìn)一步強化重點。

（6）教學(xué)視頻：為主講教師的教學(xué)錄像，學(xué)生可以進(jìn)行復(fù)習(xí)和超前預(yù)習(xí)。

（7）師資隊伍：展示了教師風(fēng)采，學(xué)生可以自主選擇最喜歡的教師以及最喜歡的授課方式，加強了教師與學(xué)生的互動。

3 立體化教材實踐效果

實驗教材、實驗課件以及實驗教學(xué)網(wǎng)站的立體化建設(shè)，極大地提高了學(xué)生實驗的積極性，為學(xué)生做實驗提供了全方位的立體化實驗教學(xué)資源?！峨娐穼嶒灐妨Ⅲw化教材的紙質(zhì)教材和電子課件以及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺已使用了4屆學(xué)生。電子課件以及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺采用了邊制作、邊使用、邊改進(jìn)的方式，現(xiàn)已比較完善。該套教材使用4年來，受到了教師和學(xué)生的好評。

圖4 實驗數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

（1）紙質(zhì)教材自2009年9月出版至今，得到了國內(nèi)相關(guān)高校的認(rèn)可，北京、天津、湖北、山西、廣西等省市的部分院校采用該教材作為參考書。由于該教材適用于常用的教學(xué)體系，分層次、分模塊，使教師與學(xué)生都感覺方便。

（2）實驗教材、實驗教學(xué)課件每年在我校電類專業(yè)、40個班級、1 000多名學(xué)生中使用，學(xué)生普遍反映該教材分層次設(shè)置基礎(chǔ)型、設(shè)計型、綜合型以及仿真實驗等，體現(xiàn)了因材施教、突出了實踐能力培養(yǎng)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及參與實驗的積極性，收到了良好的實驗教學(xué)效果。

（3）實驗教學(xué)課件、實驗教學(xué)網(wǎng)站為學(xué)生實驗預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)提供了豐富的實驗教學(xué)資源，為學(xué)生創(chuàng)造了一個多角度學(xué)習(xí)、多方位交流的平臺，所以學(xué)生學(xué)習(xí)不受時間、空間的限制，進(jìn)一步提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力，減輕了教師的勞動強度。

（4）“電路實驗立體化教材”獲得了校級優(yōu)秀教學(xué)成果一等獎，“實驗教學(xué)課件”獲校級優(yōu)秀教學(xué)成果二等獎，“電路實驗網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)”獲得了全國多媒體課件大賽二等獎和江蘇省多媒體課件大賽一等獎，并已鏈接到省級精品課程網(wǎng)站，免費開放，被廣泛瀏覽、引用，產(chǎn)生了良好的示范輻射作用。

4 結(jié)束語

立體化教材的建設(shè)對新世紀(jì)高等教育的教學(xué)改革具有至關(guān)重要的作用，而電路實驗的立體化教材建設(shè)對于整個電類專業(yè)的教學(xué)建設(shè)有著舉足輕重的作用。這套優(yōu)秀的實驗課程立體化教材，不僅充分考慮到任課教師的教學(xué)需要和學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，還能促進(jìn)教學(xué)改革的不斷深入，促進(jìn)教學(xué)水平的不斷進(jìn)步和教學(xué)質(zhì)量的不斷提高。

（

）

［1］魏江江.立體化教材建設(shè)的思考與實踐［J］.科技與出版，2011（9）：30－32.

［2］孫梅，陳桂真，石超.電路實驗教學(xué)改革研究［J］.能源技術(shù)與管理，2012（2）：159－160.

［3］孟繁鋼.電路原理實驗教學(xué)模式和方法的改革［J］.實驗室研究與探索，2009，28（3）：236－238.

［4］王革思，李廣輝，騰菲.電子電路實驗教學(xué)改革與探索［J］.中國電力教育：下期，2009（5）：140－141.

［5］高艷梅，宋麗華，王麗.電路實驗教學(xué)改革與素質(zhì)教育的探討［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報，2005（6）：85－87.

［6］趙志強.高校立體化教材建設(shè)思考［J］.北京印刷學(xué)院學(xué)報，2005（3）：78－80.

［7］劉曉文，石超，陳桂真.電路實驗［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

［8］路勇.電子電路實驗及仿真［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2004.

［9］薛延霞.數(shù)字電路實驗教學(xué)的創(chuàng)新及研究［J］.實驗室研究與探索，2007，26（2）：84－86.

［10］康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)：模擬部分［M］.5版.北京：高等教育出版社，2006.

［11］Sanfacing.實驗教學(xué)模式［EB／OL］.［2013－06－08］.http：／／www.doc88.com／p－0456186606708.html.

［12］劉曉文，薛雪.基于網(wǎng)絡(luò)的電路理論教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計［J］.實驗技術(shù)與管理，2010，27（4）：91－93.