新工科背景下電工電子實驗教學研究與探索

張薇薇

摘 要：新工科背景下，人才的培養(yǎng)模式及培養(yǎng)方式都迎來了新的挑戰(zhàn)，實踐教學也必須更新發(fā)展，建立新工科教育模式。對當前的電工電子實驗教學進行深入分析，指出關鍵問題，建立了多樣性、差異性、多元化的教學模型，旨在落實課堂體系，提供多通道融合的培養(yǎng)模式，提高了課堂質(zhì)量，體現(xiàn)了新工科的優(yōu)勢。

關鍵詞：新工科教育;電工電子;實踐教學;人才培養(yǎng);教學改革;互聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：TP311;G642.0;TN23 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2020）10-0-03

0 引 言

2017年2月，眾多國內(nèi)知名高校參加了一場關于綜合性高校工程教育發(fā)展的戰(zhàn)略研討會，會上指出在當前以新技術、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)為特點的發(fā)展形勢下，高校如何培養(yǎng)具備更高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和跨界整合能力的新型工程技術人才[1]。

新工科特點鮮明，內(nèi)涵豐富，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才[2-3]。新工科研究內(nèi)容體現(xiàn)在五個方面，即工程教育的新理念、學科專業(yè)的新結構、人才培養(yǎng)的新模式、教育教學的新質(zhì)量、分類發(fā)展的新體系。新工科的人才培養(yǎng)目標應該是使學生在掌握更先進的自然科學、工程科學及專業(yè)知識的同時，具備解決實際工程問題等更強的綜合能力[4-5]。

隨著新工科的推行，作為工科教育重要一環(huán)的工程實踐教育，也將迎來新的挑戰(zhàn)。電工電子實驗課是工科學生必修的一門工程實踐課程，是從理論課程學習到工程師的一座重要的實踐橋梁[6-7]。本文重點討論新工科背景下電工電子實驗教學的改革方向，構建網(wǎng)絡背景下教學平臺，采用多元化的教學方法，加強學生與教師的互動，進一步提高學生的工程應用和工程實踐能力。

1 新工科背景下電工電子實驗教學的改革方向

1.1 現(xiàn)有的教學模式

新工科背景下對專業(yè)人才培養(yǎng)目標要更加貼近現(xiàn)實需求，教學模式更加靈活多變，教學內(nèi)容更加突出時代特征與交叉融合，教學方法更為學生接受，強調(diào)工程教育的實踐性、綜合性和創(chuàng)新性。現(xiàn)有的培養(yǎng)模式及培養(yǎng)方式都需要改進，不再以學科為導向，提出開放式培養(yǎng)模式，旨在建立工程思維，提高工程能力，有工程創(chuàng)新[4]。

一直以來，實驗課的教學方式形式單一，采用和理論課類似的教學模式，只是把上課地點由教室搬到了實驗室。學生課前預習，教師課堂講解與示范，學生實驗。預習報告存在抄襲、大批雷同的情況，已經(jīng)成為一種形式。課堂上教師講完，學生完成相同的實驗內(nèi)容，最后由教師驗收實驗結果及查看實驗數(shù)據(jù)。這種模式一直得到教師與學生的認可，有值得推薦的地方，也存在一些弊端[8]。

（1）教學目標設定不合理

現(xiàn)有的實驗課程要求所有學生在同樣的時間內(nèi)完成同樣的實驗內(nèi)容。實際情況是總有一部分學生提前完成實驗，一部分學生由于各種原因不能按時完成，學生水平差異較大，教學效果不理想。

這種授課方式的弊端就是沒有考慮學生的水平差異，學生的學習興趣、學習動力、接受能力各不相同，教學內(nèi)容和教學方式勢必不能滿足所有學生的需求，有的學生完成得很好，有的則不然，久而久之，會挫傷部分學生的學習積極性。

（2）教學方式單一

傳統(tǒng)的教學模式是“教師講解，學生實驗”，在多媒體多樣化的現(xiàn)代，這種教學方式對學生早已沒有了吸引力，學生學習積極性不高，導致學習效率不高，需要加入新鮮元素，提高課堂效率。

1.2 教學模式的改革

新工科背景下高校更加強調(diào)理論和實踐相結合，對實踐的重視達到了前所未有的高度，要求工程實踐課程的改革方向必須緊跟新工科的步伐，對傳統(tǒng)的教學理念、教學體制、教學方式及教學方案進行改革，借助現(xiàn)代化的教學理念和手段，引入多媒體教學方法，不斷改進實踐教學中的薄弱環(huán)節(jié)，才能提高教學效果[9-10]。之前是學生跟著老師的思路走，“以教師為主”的教學思想要改為“以學生為主，教師為輔”。學生成為學習的主體，教師變?yōu)閷W生學習的幫助者，甚至是合作者。將學生從被動的獲取知識變?yōu)橹鲃訉W習，以學生為本，給學生以最大的自由發(fā)展空間，有助于學生的個性化發(fā)展，有利于創(chuàng)新型、實踐能力強的高素質(zhì)人才的培養(yǎng)。

（1）差異化的教學目標

針對同一門實驗課，學生存在個體差異，知識水平結構的不一致，教學目標就會不同。差異化教學必須實現(xiàn)彈性教育目標，做到有的放矢，使每名學生都能揚長避短，獲得最佳發(fā)展，達到分級管理。

將實驗內(nèi)容分為基礎部分和拓展部分?；A部分的實驗要求所有學生必需完成，對那些能力較強且有求知欲的學生鼓勵其完成拓展部分的實驗。

（2）個性化學生深度參與

教學觀念從“以教為主”轉變?yōu)椤耙詫W為主”，學生變?yōu)閷W習的主體，教師少講，學生多做，教師成為學習的幫促者、引導者、合作學習者，師生關系發(fā)生了質(zhì)的變化。以學生為本，給學生最大的自由空間，有助于學生個性化發(fā)展。學有余力的學生鼓勵其完成拓展實驗。拓展實驗的內(nèi)容可由老師出，也可由學生自行設計。電工電子實驗作為電路分析基礎、數(shù)字電路與邏輯設計和模擬電子線路基礎等理論課的輔助課程，驗證性的實驗偏多。在實驗室允許的條件下，鼓勵學生自己設計實驗內(nèi)容，加深對理論知識的理解。

（3）多元化的教學方法

實驗課程的學習也要與時俱進，建立新的教學模式。網(wǎng)絡早已融入到每個人的生活，將網(wǎng)絡適度地引入到課堂里，學生會很樂于接受這樣的移動課堂。

傳統(tǒng)的固定課堂與MOOC、藍墨云班課等移動課堂有效結合，實現(xiàn)了優(yōu)勢互補，既增加了課堂的活躍性，又提高了學生的積極性，取得了最佳的教學效果。同時采用多種教學方式，更有利于激發(fā)學生的實踐興趣和創(chuàng)新思維。

2 融合“互聯(lián)網(wǎng)+”的教學新平臺的建立

2.1 移動課堂的建立

新工科的“新”體現(xiàn)在對工程教育的新理念、學科專業(yè)的新結構、人才培養(yǎng)的新模式、教育教學的新質(zhì)量和分類發(fā)展的新體系[11-12]。一場信息化的革命已經(jīng)發(fā)生了，即“互聯(lián)網(wǎng)+教育=智慧教育”。建立網(wǎng)絡教學平臺，能夠加強師生互動，共享實驗資源，線下線上課堂的同時開展，有助于更有效地利用課堂時間。

藍墨云班課是一款手機移動教學APP，由教師建立班課，學生通過班課邀請碼進入該班課，這樣學生與教師組成了一個即時反饋的網(wǎng)絡教學平臺，方便教師在手機上開展教學活動[13]。教師可在平臺上推送教學課件，支持教學資源的過程性評價，教師與學生可隨時開展教學互動，隨時跟蹤，及時反饋，讓學生動起來，課堂活起來。課堂不再受時間和空間的限制。

（1）課前推送，有效預習

借助藍墨云班課平臺，教師可以提前向學生推送預習課件或錄制教學視頻，與教學課件一起上傳到網(wǎng)絡教學平臺上。

學生的預習不再是手寫預習報告，而是自學PPT及觀看短視頻，對本次實驗的內(nèi)容和重點提前進行學習，提出疑問。

研究表明，短時視頻可以有效減少學生在線上課堂上的“走神”現(xiàn)象，有助于學生保持專注力，提高學習效率。視頻的錄制時間控制在10 min內(nèi)，超過10 min后的效率會逐漸降低。將實驗分隔成零散而不凌亂的知識點，逐一錄制視頻。例如對共射極單管放大電路、靜態(tài)工作點的調(diào)節(jié)、動態(tài)放大電路及失真類型的調(diào)節(jié)可以分開錄制，學生可以根據(jù)自身情況觀看自己不明白的內(nèi)容。

這樣學生進入實驗室后，教師只需對重點、難點進行講解，有利于預習的同時，學生還會通過學習獲取經(jīng)驗值，提高課堂的趣味性。教師可在手機終端看到學生的學習情況。

（2）課前測試，課堂重點講解

通過線上自學課件及觀看短視頻，學生可以獲得經(jīng)驗值，但是教師在自己的手機終端也僅僅能夠看到學生的學習結果，很難做到過程監(jiān)控。有些學生只是將學習當任務來完成，或者僅僅為了獲取經(jīng)驗，未認真自學課件及觀看短視頻，因此課前的小測試就很有必要。每次課前的課堂小測試的測試題目都是本次實驗的重點及易錯點，是對學生自學效果的檢驗。每人的題目順序不同，答完立即提交，系統(tǒng)會自動批改并顯示成績。對答題效果不理想的學生，加強課堂提問，督促其下次實驗前認真預習。針對學生的答題情況，教師在實驗前進行重點講解，有的放矢，提高課堂效率，將更多的時間留給學生完成實驗。

（3）便于實現(xiàn)差異化教學目標

一個班學生的能力有強有弱，若對全班采用同一要求，教學目標設定的過高或過低，都不利于實驗教學的展開。將實驗內(nèi)容分為必做實驗和選做實驗。借助網(wǎng)絡教學平臺，能力強的學生可很好地完成實驗內(nèi)容的預習，進入課堂后，能夠快速有效地完成必做內(nèi)容，有時間、有能力完成拓展內(nèi)容。能力稍差的學生只要完成必做內(nèi)容即可。有了藍墨云移動教學平臺，教師可以有精力兼顧到每名學生，力爭讓每名學生通過實驗課收獲最大。

2.2 有效全面的評價體系

實驗考核旨在提高學生的學習興趣和檢驗學生的學習效果?，F(xiàn)有的實驗教學中，有的學生為了取得高分，只是模仿教師的操作，對實驗原理一知半解，不利于實踐能力和創(chuàng)新能力的提高。

借助網(wǎng)絡教學平臺，考核評價方式也從傳統(tǒng)單一重結果的考核方式改為多元化的考核方式，如圖2所示。

開放的環(huán)境下，教師的教學方式也會隨之變化，不斷改進。課件及錄制好的視頻并不是一次性地放到教學平臺上，教師還要時刻對教學資源進行評價和更新，教學的時間不再僅限于課堂，要及時對學生提出的問題進行解答，這對教師自身也是一種督促、一種提高，進而有效促進教學質(zhì)量的提高。

3 教學效果

經(jīng)過在我校通信工程、微電子、網(wǎng)絡、智能等專業(yè)3年的實施，取得了良好的教學效果。學生非常認可這種新型的教學模式，自主學習的興趣得到了激發(fā)，課堂效率明顯提高。

4 結 語

電工電子實驗課程是面向全校工科專業(yè)開設的一門實驗課程，采用多元化的教學方式、差異性教學目標，突出了教學過程中學生的主體地位，將教學目標細化為多個小目標，最大程度地滿足不同專業(yè)、不同基礎、不同需求學生的教學目標，極大地提高了電工電子實驗課程的課堂效率，通過實踐提高學生的動手能力，為學生參加各種學科競賽打下牢靠的基礎。

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