應用型本科院校電工電子實踐教學改革與創(chuàng)新研究

楊特育，杜奕智，董海燕

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應用型本科院校電工電子實踐教學改革與創(chuàng)新研究

楊特育，杜奕智，董海燕

（合肥學院 基礎教學與實驗中心，安徽 合肥 230601）

針對當前高校實踐教學中普遍存在的問題，構建了“層次化、模塊化、系統(tǒng)化”的電工電子實踐教學體系，探索出了線上線下相結合的新型實驗教學模式，建立了適應“線上預習+線下操作”混合式實驗教學的評價機制，以及聯(lián)合共建創(chuàng)新創(chuàng)客實驗室、創(chuàng)新實驗室管理模式等方法，切實提高實踐教學質量。

應用型人才；實踐教學；網(wǎng)絡學習；仿真實驗

一、 高校實踐教學的現(xiàn)狀分析

（一） 教學內容和專業(yè)脫節(jié)

電工電子實驗課程主要以驗證型實驗為主，教師按照大綱要求，把操作過程教給學生，學生按照教師要求進行實踐操作、記錄實驗數(shù)據(jù)、書寫實驗報告等，不同專業(yè)之間沒有明顯區(qū)分，這種千篇一律的實驗教學造成了教學內容與專業(yè)培養(yǎng)目標嚴重脫節(jié)，導致畢業(yè)生不能利用所學知識解決工作中的實際問題，適應性差。與應用型本科院校人才培養(yǎng)模式的特征不符[1,2]。

（二） 教學模式單一，學生實踐積極性不高

傳統(tǒng)實驗教學主要以課堂教學形式呈現(xiàn)，教師只需要一塊黑板、一只粉筆或是結合PPT就能完成實驗講解，教學方式枯燥、單一[3]。教師受傳統(tǒng)教育理念的影響，習慣于以教代學，教學過程中教師講解過多，示范過多，互動過少，學生學習主動性沒有被調動起來，動手實踐的積極性不高，從而導致實驗教學效果較差。

（三） 實驗預習環(huán)節(jié)缺失，實驗教學效果不佳

傳統(tǒng)實驗教學關注較多的往往是課堂教學，忽視課前的預習環(huán)節(jié)。學生課前如果沒有做好實驗預習，實驗課上經(jīng)常會因時間緊張出現(xiàn)手忙腳亂、不知如何下手的現(xiàn)象，嚴重影響到實驗效果[3]。學生課前進行實驗預習不僅能夠提高他們的自主學習能力，而且有助于他們加深對實驗的理解，做起實驗來得心應手，事半功倍。

（四） 教學設施限制了教學的深度和廣度

當前部分高校仍然存在著重理論輕實踐的現(xiàn)象，由于經(jīng)費有限，投入到實踐教學的資金不足，實驗教學設施較為陳舊，教學儀器設備得不到及時地補充和維護，經(jīng)常會出現(xiàn)幾個同學共用一臺實驗設備的情況，學生動手操作的機會少，教學效果差。另外，實驗室儀器設備不能及時地更新?lián)Q代，導致一些體現(xiàn)新技術的實驗內容不能開設，推陳出新的速度緩慢，跟不上行業(yè)新技術的發(fā)展步伐，無法滿足學生專業(yè)培養(yǎng)的要求，阻礙了學生接觸、學習新知識、新技能的機會。

（五） 實踐教學評價機制有待完善

傳統(tǒng)實驗教學中，教師評定學生實驗成績，多以實驗報告、紙質測驗、操作考試等較為單一的形式呈現(xiàn)，學生完成實驗的過程沒有加以監(jiān)管和考核，考核方式不夠合理、科學，不能全面反映學生的實驗能力。評價結果學生只能被動接受，缺少反饋和改進，嚴重影響到學生實踐學習的積極性和主動性，不利于實踐教學活動的開展。

二、 改革電工電子實踐教學，提升應用型人才培養(yǎng)質量

（一） 確立以學生為中心的實踐教學理念

隨著工程教育認證在高等院校中的逐步實施，實踐指導教師需要轉變傳統(tǒng)實踐教學觀念，以學生能力培養(yǎng)為根本出發(fā)點設計實施電工電子實踐教學活動。在授課過程中，注重知識傳授、動手能力的協(xié)同實施，教師起到引導解惑的作用，突出以學生為中心的教學理念，調動學生參與實踐教學的積極性和主動性，激發(fā)學生的學習興趣和潛能，增強學生獨立思考能力和創(chuàng)新能力。

（二） 構建有利于應用型人才培養(yǎng)的“層次化、模塊化、系統(tǒng)化”的電工電子實踐教學體系

合肥學院是應用型本科院校，需要緊密結合各專業(yè)學生能力培養(yǎng)目標的要求設置電工電子實踐教學內容[4]。為此，我們構建了以學生創(chuàng)新精神和工程實踐能力培養(yǎng)為主線，集實用性、層次性、系統(tǒng)性于一體的實踐教學體系。該體系以各專業(yè)培養(yǎng)目標為依據(jù)，突出適宜性，彰顯與時俱進。課程體系包含四個層次：第一層次是基本技能訓練，這是電工電子實踐教學的基礎，主要涉及基本實驗實訓儀器設備的認知、使用操作及必備相關的電腦操作知識；第二層次是專業(yè)技能訓練，包含電工和電子兩方面的實驗內容，讓學生通過動手操作，熟練掌握實驗實訓儀器設備的使用方法，加深理解實驗實訓原理和方法，培養(yǎng)學生知識應用和動手操作的能力；第三層次是工程綜合能力訓練，讓學生了解最新技術發(fā)展狀況和電工電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程，學生可在提供的實驗實訓項目中任意選做，教師提供技術指導，學生獨立完成設計方案、產(chǎn)品制作和性能測試。在整個電子產(chǎn)品制作過程中學生的思維能力和工程實踐能力都得到了很好的鍛煉；第四層次是創(chuàng)新能力訓練，主要針對參加電子競賽的學生，他們可以自己選題，自建團隊，利用實驗室教學資源進行電子產(chǎn)品的設計、制作。在這個過程中，主要培養(yǎng)的是學生團隊協(xié)作能力、應用知識解決問題的能力以及創(chuàng)新能力。這四個層次相互獨立，又環(huán)環(huán)相扣，互相促進，互為依托，形成了充實完備的工程訓練體系。

在電工電子實踐教學層次化的基礎上，進一步對實踐課程教學內容細化，把電工電子實踐課程劃分為五大模塊，主要包括電工模塊、電子模塊、電工電子實訓模塊、虛擬仿真實驗模塊和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實驗模塊，初步建立的電工電子實踐教學體系如圖1所示。

圖1 電工電子實踐教學體系

在電工電子實踐教學模塊化體系中，根據(jù)系部人才培養(yǎng)方案要求，量身定制了一些電工電子實驗課程，如針對電子系設置了《電子技術I實驗（電子系）》《電子技術II實驗（自動化）》《模擬電子技術實驗（模塊）》等實驗課程，真正做到了切合實際，按需設課，滿足了不同專業(yè)學生培養(yǎng)的要求。

電工電子實踐教學體系包含五大模塊，每個模塊由若干個子模塊構成，子模塊由許多實驗或實訓項目來支撐，系部可根據(jù)各專業(yè)學生技能訓練的需求進行合理選擇，這種方式就像實驗室開出菜單，系部按照各自所需點餐，方便靈活，解決了傳統(tǒng)實驗課內容與專業(yè)培養(yǎng)切合度不高的問題。

（三） 完善電工電子實踐課程內容，設置合理全面的實驗、實訓項目

根據(jù)學校各專業(yè)技能訓練要求，開發(fā)新型實驗實訓項目，補充設計型、綜合型實驗實訓項目，并配套完善相關的課程資源建設。在實踐教學內容的選材上，保留適量經(jīng)典、成熟的部分，開發(fā)體現(xiàn)專業(yè)特色和行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展最新成果的新項目。系部各專業(yè)可根據(jù)自身特點和專業(yè)技能訓練要求，合理選擇實踐教學項目，避免實踐內容與所學專業(yè)側重點關聯(lián)不大的情況。

（四） 改革實踐教學方法和教學手段

1. 開放電工電子實驗實訓網(wǎng)絡教學資源，探索線上線下相結合的新型實驗教學模式

合肥學院電工電子實驗課程大多是獨立開課的，經(jīng)常會出現(xiàn)理論課和實驗課教學不同步的現(xiàn)象。如果實驗時學生還沒有學到相關內容，教師開展實驗教學就相當吃力，不僅要講解基本知識、實驗原理，還要指導實驗操作，兩節(jié)課完成一個實驗項目時間上就相當緊張。如果學生提前做過預習，掌握了相關知識，實驗課上就輕松多了，教師在實驗原理方面就可以少講精講，留給學生更多動手操作的時間。因此，我們初步確立了“線上預習+線下操作”相結合的新型實驗教學模式，緩解了理論課與實驗課教學不同步的矛盾，同時，線上預習也有助于培養(yǎng)學生的自主學習能力。

學生的線上網(wǎng)絡預習平臺設計如圖2所示。和傳統(tǒng)實踐課堂教學相比，內容更為豐富、直觀、生動，平臺中的教學資源可以反復觀看，師生還可以在討論區(qū)很方便地進行互動交流[5]。這讓學生在走進實驗室之前就了解和掌握了相關知識，實驗教師無需再照本宣科的講授實驗實訓原理，更多的是運用啟發(fā)式教學和參與式教學法，從知識的傳授者轉變?yōu)閷W生的答疑者或學習顧問，實現(xiàn)了因材施教的高效教學方式，充分發(fā)揮了學生的主觀能動性，變被動學習為主動學習。從而確立了“線上預習+線下操作”相結合的新型實踐教學模式，細化了教學各環(huán)節(jié)，形成了如圖3所示的教學流程[6]。

圖2 網(wǎng)絡預習平臺設計

圖3 電工電子混合式實踐教學流程圖

實驗指導教師將以教學視頻為主要形式的學習資源推送到超星泛雅網(wǎng)絡學習平臺，學生上課前完成視頻等學習資源的觀看和學習，并通過相關實驗的測試，最后進入實驗室進行現(xiàn)場實驗操作。“線上預習+線下操作”混合式實驗教學模式利用現(xiàn)代信息技術，發(fā)揮網(wǎng)絡教學資源豐富性和使用便捷性的優(yōu)勢，縮短了教與學、理論與現(xiàn)實的距離，真正體現(xiàn)了以學生為中心的教學理念，滿足了學生個性化的學習需求，在培養(yǎng)應用型人才方面起到了舉足輕重的作用。

2. 應用虛擬仿真技術開展電工電子實驗教學，“虛實結合”，提高實踐教學質量

虛擬仿真技術作為實驗教學的補充，彌補了經(jīng)費投入不足和實驗室各種條件限制造成的缺憾。在虛擬仿真系統(tǒng)中，學生可以根據(jù)需要自由選擇儀器儀表和元器件，進行線路連接，參數(shù)設定，邊連線，邊測試，邊修改，邊分析，并與理論結果進行對照，把實驗和理論有機的結合起來。對于基本測量技術、常用儀器儀表及元器件使用、基本電路設計等電子專業(yè)的基本功，原則上進行實物實驗實訓；用真實儀器難以顯示或需消耗昂貴元器件的項目，通?？刹捎梅抡鎸嶒瀸嵱枺粚υO計型、綜合型的實驗實訓項目，可以安排學生利用multisum、EWB、matlab等工具先進行模型仿真，再進行實物實驗實訓。這樣將“虛實”兩種實驗手段結合起來，可以大大提高實踐教學的效果，節(jié)約教學成本[7]。

（五）建立健全適應混合式實踐教學的成績考核評價體系

實踐教學評價體系中補充了對實驗過程的評價標準，將學生對知識技能的學習過程納入考核體系中，形成了混合式實踐教學成績評價體系，包括線上預習、實驗準入測試、實驗態(tài)度、實驗操作、實驗報告等幾個方面，各項內容在綜合成績中的權重比例根據(jù)實驗課程要求和學生專業(yè)特點確定。

三、 聯(lián)合共建創(chuàng)新創(chuàng)客實驗室，為培養(yǎng)“雙創(chuàng)”人才提供優(yōu)質平臺

在“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的大環(huán)境下，高校作為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的主體，需要為學生搭建施展才華的優(yōu)質平臺。各系部可以聯(lián)合共建創(chuàng)新、創(chuàng)客實驗室，開放運行，預約進入。創(chuàng)新、創(chuàng)客實驗室為學生提供課題研究的一些必要的設備和資料，如PCB雕刻機、計算機、示波器、各種常見的電子元器件、科技雜志和工具書等，學生利用實驗室資源進行產(chǎn)品的設計和研發(fā)。創(chuàng)新、創(chuàng)客實驗室鼓勵有創(chuàng)新想法且愛好動手的學生進行科學探索和創(chuàng)造性的科研活動。

創(chuàng)新、創(chuàng)客實驗室建設應該體現(xiàn)“四個結合”：緊密結合全國電子設計競賽、飛思卡爾杯智能車大賽、全國機器人大賽、挑戰(zhàn)杯等科技競賽活動；以目前流行、實用的新技術為主，緊密結合就業(yè)需求；緊密結合專業(yè)和實驗室建設，如提供畢業(yè)設計實驗場所、加強實驗室硬件和軟件環(huán)境建設；緊密結合大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，使之成為大學生開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的實踐基地和大學生創(chuàng)業(yè)孵化園。

[1]張鋒,劉曉燕,莫琦.關于電工電子實踐教學改革的研究與探索[J].中國電力教育,2012,(36):59-60.

[2] 韓奕.關于高校和企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)應用型本科人才模式的研究與探索[J].赤峰學院學報(自然科學版),2017, 33(8):167-169.

[3] 楊特育,杜奕智,董海燕.基于MOOC自主學習平臺構建實驗教學新模式[J].江西科技學院學報,2017,12(45): 19-32.

[4]楊特育,杜奕智.MOOC自主學習平臺在高校實驗教學中的應用研究[J].揚州大學學報(高教研究版),2017, 21(3):92-95.

[5]蘇小紅,趙玲玲,葉麟,張彥航.基于MOOC+SPOC的混合式教學的探索與實踐[J].中國大學教學,2015,(7):60- 65.

[6] 余泰,李冰.微課在高校實驗教學中的應用探究[J].實驗室研究與探索,2015,34(4):199-201.

[7]袁小平.電工電子虛擬仿真實驗教學中心建設的研究與探索[J].實驗室研究與探索,2017,36(12):164-167.

（責任編輯、校對：吳樹新）

Reform and Innovation of Electricaland Electronic Practice Teaching in the Application-Oriented Universities

YANG Te-yu, DU Yi-zhi, DONG Hai-yan

(Basic Teaching and Experiment Center, Hefei University, Hefei 230601, China)

Through the analysis of common problems in the current practice teaching in universities, an electrical and electronic practice teaching system of “hierarchical, modular and systematic” is constructed. A new experimental teaching mode combining on-line and off-line teaching is explored. An evaluation mechanism of mixed experimental teaching adapted to “on-line preview plus offline operation” is established. The combination of the experimental teaching method is established. A total of innovative and innovative laboratory management modes have been set up to improve the quality of practical teaching.

applied talents; practice teaching; online learning; simulation experiment

G642

A

1009-9115(2018)04-0157-04

10.3969/j.issn.1009-9115.2018.04.028

安徽省質量工程重大教研項目（2016jyxm0875）

2017-11-24

2017-12-24

楊特育（1981-），女，安徽合肥人，博士研究生，實驗師，研究方向為電工電子科學與技術。