应用型人才培养模式下的电工电子技术实验教学改革

耿大勇 朱延枫 李洋洋

摘要：基于应用型人才培养模式，进行了电工电子技术实验教学改革。通过改革，激励和培养学生的自主学习意识、独立实践能力和探索创新精神。使学生获得从事专业工作所需的工程实践能力、创新意识和综合运用、分析并解决工程问题的能力。

关键词：电工电子技术实验;教学;改革

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）32-0115-02

原麻省理工学院院长，现美国工程院院长查尔斯·威斯特曾指出：“拥有最好工程人才的国家占据着经济竞争和产业优势的核心地位。”我国要想从工程教育大国走向工程教育强国，迫切需要加快工程教育改革。电工电子技术课程是我校面向工科非电类各专业开设的一门技术基础课，属于实践性很强的应用型课程，是直接为各专业服务的核心课程。而电工电子技术实验是该课程最重要的实践环节之一，其教学效果直接影响人才培养的质量。为了加快教学质量工程建设，本教学团队进行了电工电子技术实验的教学改革。为满足应用型、创新型需要，建立科学合理的多层次实验教学体系，改进了实验教学方法。经实践证明，电工电子技术实验教学改革有利于应用型人才的培养。

一、构建多层次实验教学体系

我校电工电子实验中心教学的定位是：以科学发展观统领实验教学全局，构建以传授知识为基础，以能力培养为主线，分层次、应用与研究并行相互协同的电工与电子技术实验教学新体系。基于此，教学团队构建了电工电子技术多层次实验教学体系。突破实验教学依附于理论教学的传统理念，将实验教学内容与科研、工程、社会应用实践密切联系，实现基础与前沿、经典与现代的有机结合。依据该定位，結合我校电工电子技术教学的实际情况，建立了由基础型实验、提高型实验和研究创新型实验等三个层次实验内容组成的实验教学体系。教学目的明确，层次分明，使学生从基本的电工、电子实验仪器的使用、基本实验方法的运用学起，逐步实现由学生自己设计实验内容，开展提高性、创新性的实践研究，通过学生自己选题，进而完成设计和调试，使学生掌握系统开发的全过程，培养符合工程需要的应用型人才。基础型实验包括基本的电工、电子实验仪器的使用和验证性实验;提高型实验包括设计性实验、综合性实验和应用性实验;研究创新型实验包括学生自选实验、开放实验和科技活动课题等。这种多层次的实验教学体系形成了实验教学独有的开放、自由和创新的理念，重基础，讲创新，使学生深受影响，培养了学生的科学作风、创业精神、实践能力和创新能力，为其将来从事工程实际工作打下良好的基础。

二、实验教学方法改革

1.基础型实验教学方法

基础型实验以传授知识为主，要求学生掌握有关实验的基础知识、基本技能。在教学中以教师辅导为辅，学生动手实验为主。教师在传授知识的同时，培养学生严肃认真的实验态度。基础型实验教学期间应能教会学生正确使用常用的电工仪表、电工设备及常用的电子仪器，根据不同的实验内容正确选择使用各种仪器，学习查阅手册，认识常用的电子元器件及其使用和连接方法。能按电路图正确接线和查线，能准确读取实验数据，观察实验现象，测绘波形曲线，能整理分析实验数据，独立写出内容完整、条理清晰的实验报告。

在基础型实验教学方法上，改变以往填鸭式给学生灌输知识的教学方法，采用引导、启发和示范相结合的方法，起到了事半功倍的教学效果。比如在第一次实验课，教师让学生坐在自己的实验台前，先对实验台有一个整体认识，了解各个实验模块的功能和作用。然后重点学习常用的电工仪表、电工设备及常用的电子仪器的使用方法。结合教师的讲解和引导，让同学们亲自动手操作和体会。直流电压（流）表和交流电压（流）表的使用方法不同，教师采用启发和示范相结合的方法，首先问学生这两种电表的接线柱是否都有正负极性之分，引导学生思考。因为直流电压（流）的大小和方向是不变的，交流电压（流）的大小和方向是时变的，故直流电压（流）表的接线柱有正负极性之分，而交流则无。这样引导教学，学生的记忆深刻，在以后的实际使用中少犯错误。同时，可利用幻灯片和投影等现代教学手段将仪器设备和各种元件的使用方法介绍给学生，以扩充知识量和提高上课效率。教学团队还研发了与实验教材配套的教学课件和教学视频，实现了立体化的实验教学。

2.提高型实验教学方法

教学团队以“巩固基础、注重能力、强调素质、突出创新”为原则，对实验教学内容进行充实、调整、更新和重组，在做好基础型实验的基础上增加设计性、综合性和应用性实验项目。对于这些实验项目，教师是以学生为中心，充分发挥他们的主动性和积极性。学生做实验时，要根据试验内容，自己选择各种设备和仪器，设计和绘制电路图，选择元器件和参数，自拟实验测试表格，测试数据并进行理论和误差分析。如微分电路和积分电路的设计实验，要求学生独立设计电路，选择参数，测试电路，用示波器观察实验波形，并进行对比分析。两种电路虽都由电阻和电容串联而成，但输出端元件不同，对元件参数的大小要求也不同，需要学生进行思考如何设计。通过实验理解电路时间常数的意义，知道微分电路可以将矩形脉冲波转换为尖脉冲输出，体现输入信号的变化趋势，而积分电路可以将矩形脉冲波转换为锯齿波或三角波，反映输入信号的作用时间和累积信号的输出量，两者在实际中的应用是不同的。

转变实验指导教师的职能，转变传统的“教师主导、面面俱到，学生模仿”的实验教学方法，代之为“学生自主、教师点拨”的新形式。同时，课题组将EDA技术引入实验教学。对于稍复杂的实验内容，可指导学生先利用EDA技术，如MATLAB或Multisim等世界知名软件对电路进行仿真，对实验结果有个预判，有利于实际实验的设计和测试。MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业软件，用于数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于电路系统和其他系统的建模和仿真。而Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的仿真工具，特别适用于模拟/数字电子电路设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。采用这种“虚实结合”、“软硬兼施”的实验教学手段，使课程沿着“电路方案设计→EDA仿真→电路设计与制作→系统调试”的模式进行，符合实际工程项目的设计流程，较好地培养了学生的工程实践技能，为其将来参加工作奠定了基础。

3.研究创新型实验教学方法

“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。”学校鼓励和引导学生自选实验项目，参与教师科研课题，参加学生科技小组，参与开放实验项目、大学生创新项目进入实验室进行研究，并写出科技论文。鼓励学生参加各类竞赛，如全国大学生电子设计竞赛、挑战杯等。或以课程设计和毕业设计为主，根据学生自己设计的题目开展研究创新性的实践研究，到实验室亲自调试，进而完成设计，使学生掌握系统开发的全过程，培养深层次的人才，这对提高学生的综合素质、培养创新能力极有好处。

实验中心实施开放式实验教学，每年提供实验室开放项目，吸引学生参加实验室建设，同时也能使学生得到创新学分。在2012-2013年期间实验中心提供40个项目，包括实验室建设项目和实验教改项目等，例如2013年有13名学生参加“低压电器实验装置设计、安装及调试”，共计完成20台低压电器实验装置，解决了实验室设备不足的问题，同时也给学校节省了大量的实验设备经费。近年来许多学生参加教师的科研课题，他们的实践能力也得到了提高。

在这种研究创新型实验教学中，教师可引导学生对实验课题进行分析，利用网络查阅相关信息，组织整理资料，进行电路的设计、仿真，最后到实验室验证，并对实验结果进行分析。在这个过程中，教师扮演着“导师”的角色，为学生的研究提供智力支持。

三、实验教学效果

通过实验教学改革，以促进学生能力培养和个性发展为目标，构建以基本操作能力、自主设计能力和综合创新能力的三级实践能力培养体系。逐步培养学生成为基础扎实、知识面宽、能力强、素质高的应用型专门人才。改革实验教学方法，使其有利于学生后续专业工程设计能力的培养和提高，从而获得本专业实验技能、工程实践能力、创新意识和综合运用、分析并解决工程问题的能力。

2011年以来学生参加各类竞赛，获国家二等奖2项，省级一等奖9项，省级二等奖12项，省级三等奖26项。这些成绩的获得，验证了学生工程实践能力和创新能力的提高，增强了学生的就业竞争力。教学团队參与的省级教改项目“电气类应用型创新型人才培养模式的研究与实践”获2013年辽宁省教学成果奖二等奖，“电工与电子技术课程教学方法改革”获2013年辽宁工业大学教学成果二等奖。

四、结语

在实验教学改革过程中，教学团队认识到实验教学改革是个复杂而艰巨的系统工程。通过构建新的实验教学体系，改革实验教学方法，不仅有利于从根本上解决师资力量不足的矛盾，而且有利于营造以学生为本、学生自主实验、个性化、研究式学习的实验教学环境，有利于激励和培养学生的自主学习意识、独立实践能力和探索创新精神。教学团队将进一步开拓思路，锐意进取，争取将实验教学工作做得更加出色。

参考文献：

[1]秦曾煌.电工学[M].第7版.北京：高等教育出版社，2009. [2]师楠.基于实践创新意识培养的实验教学改革研究[J].中国电力教育，

2013，（31）.

[3]艾清慧.面向“卓越计划”的电工电子实验教学改革与实践[J].中国电力教育，2013，（11）.

[4]林莉.电工电子实验教学改革体系研究[J].中国教育技术装备，

2013，（29）.

（责任编辑：刘翠枝）