电工学实验教学体系的改革与探索

王桂琴,王墨林,詹迪铌

(吉林大学通信工程学院,吉林 长春 130025)

“电工学”是高等院校非电专业重要的一门技术基础课程,涉及面广,应用性强。实践教学是本课程的重要环节,也是提高学生能力的重要途径和手段。我院通信工程学院的电工电子教学实验中心承担着工学部汽车、机械、交通、材料及生物五个学院二十三个专业的电工学教学任务。

1 “三段式”电工学实验教学体系

电工学实验教学体系是以提高学生实践能力为中心,深化实验教学内容和方法的改革而形成的。实验教学体系将实验教学过程分为通才培养、精英培养和创新人才培养三个阶段(见图1)。籍此实现以学生为本、因材施教、加强基础、突出能力、注重创新和全面发展的教学目标。

图1 电工学实验教学体系

1.1 通才培养阶段

本阶段分为两个层次,即主题实验和综合实验。这个阶段的培养目标是,全面培养学生扎实的基本实验技能和良好的实验素质,培养学生进行科学实验的兴趣及分析问题解决问题的能力,逐步实现由教师指导向学生自主实验的过渡。

在本阶段实验之前,学生可通过观看教学录像片,预先熟悉实验元件、实验设备及实验仪器的使用方法,为顺利完成以后的实验打下基础。例如学生通过电子产品生产过程的教学录像片,可了解从选件、制板、焊接到调试、测试和安装等电子产品生产的全过程。教学录像片已放在课程网站上供学生观看。

主题实验作为基本技能训练实验,为了让学生有更多的选择空间,每一个主题下给出3～4个具体的实验内容,我们自制并提供了实验箱和多功能实验板。如运算放大器的主题实验给出了四个实验内容:①基本运算电路包括反相比例运算、反相加法运算、同相比例运算、减法运算和积分运算;②有源滤波电路;③方波-三角波发生器;④自动切换放大倍数的电压放大器。

综合实验中部分实验由教师给出实验命题,参考实验电路,学生也可自己设计电路,要求写好预习报告后独立完成。如“真假币识别电路”、“数字秒表电路”、“逻辑密码锁电路”及“PLC电梯控制电路”等实验。

1.2 精英培养阶段

本阶段是充分体现以学生为主的一个环节,目标是提高学生自主学习新知识的能力,科学的实践能力及独立解决实际问题的能力。

设计性选做实验,专为优秀学生开设的。实验内容以菜单的形式给出,学生根据自己的专业、兴趣爱好和能力有选择的完成,在这个阶段,实验室开放运行,从实验时间、实验内容、实验元件及实验所用的仪器设备均由学生自选,实验过程是在自助的状态下完成。实践证明,设计性实验的开发,培养了学生独立思考和独立操作的能力,培养了学生的创造性思维。

1.3 创新人才培养阶段

本阶段是为具有创新能力的学生准备的自主创新实验。目标是培养学生科研创新的能力,使其具有在项目和系统层次上分析问题和解决问题的能力。

在教学中,我们发现有的学生有创新设计想法,却苦于没有条件实现。还有的非电专业的学生参加“创新大赛”时,遇到电学问题需要解决。为此,我们根据学生需要,建立了创新实验室,由科研能力较强的教师指导。从项目的方案论证、具体设计到系统调试和项目总结,各个环节均由学生自主完成,教师仅作指导。可喜的是,非电专业的学生将本专业的知识与电工电子技术结合,完成了许多具有综合性和创新性的选题。其中“具有自诊断功能的汽车转向系统”选题是汽车专业的学生完成的,获吉林省“挑战杯”科技竞赛一等奖[1］。

2 三段式实验教学体系的实施

三段式实验体系的实施需要以下几个条件。

1)建立一支结构合理、素质优良、甘于奉献、爱岗敬业的教师队伍,这是实现改革的重要前提,也是可持续发展的决定因素。

2)建立开放共享的实验模式

实验室应在时间、空间和内容等多方位上进行开放,实现资源共享,为创新人才培养提供保障[2］。

3)采用科学合理的教学方法和手段

在实验过程中采用必做与选做相结合的手段,给教师提供了一个因材施教的平台,学生也有了自我选择的空间。学生在完成必做实验的情况下,可根据自己的专业、能力、兴趣爱好选择选做的实验内容。

学生所选的实验其内容有所不同,收获和体会也是不一样的。学生在完成实验后,课后组织交流讨论,这个环节有助于学生做到互相学习和互为补充。

电工学网上实验平台把EDA技术引进实验教学中,解决了实验受限于实验设备、时间和学时等问题。学生利用网上实验平台,实现计算机仿真软件和电工学实验有机地结合,做到边设计边实验,修改调试方便,也便于实验方案的比较和优化。

3 结语

三段式实验教学体系,是在电工学实践教学改革中提出的。新的实验教学体系的建立和开放共享式实验模式的实施,是以学生为中心,因材施教,对学生进行由基础到提高,再到创新的全面培养。在这个过程中,激发了学生的学习兴趣,培养了学生自主学习和可持续发展的能力以及科学有序的实践素质。

[1］詹迪铌,王桂琴。电工学实验教学“金字塔”模式的改革与创新[J］.电工电子课程报告论坛论文集2007,北京:高等教育出版社,2008

[2］代新敏.高校实验教学如何培养学生创新能力[J］.北京:中国现代教育装备,2005(9):38-40