电类实践课程自主开放的探索与研究

赵 娜，谢 红，黄湘松

（哈尔滨工程大学 信息与通信工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001）

电类实践课程自主开放的探索与研究

赵 娜，谢 红，黄湘松

（哈尔滨工程大学 信息与通信工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001）

针对电类专业学生实践参与不足和动手能力较差的现状，探讨推行课程开放自主实践模式。该文通过鼓励工程学科学生发挥工程意识和创新思维，培养他们自我学习和研究的意识，在实践课程管理中提供、创造各种资源和空间以及开放、规范的实验过程，使实践课程环境能跟上实践教育的发展，切实提高实践教学的水平，提出与之相适应的实践管理和服务机制，使参与实践的学生成为实践课程的主体，在实践中学习和成长。实践表明，自主实践教学方式在实践中取得了良好的效果，对于工程学科具有普遍的推广意义。

自主开放实验；自主学习；实践课程环境；实践课程管理体系

近半个世纪以来，工程技术和工程学科经历了巨大的发展变化，现代科学知识和工程技术渗透到了生活的方方面面，让我们获得了更多更加便捷的体验。实践是工程教育的重要环节，它除了使学生思考和解决一些学科的基本问题外，还可以进一步联系实际的将各学科知识内容综合［1］。现代工程技术领域需要越来越多的具有分析和解决问题能力的工程技术人才［2］，他们掌握工程技术信息，具有健全的知识结构，跟上时代的发展，而培养这样的工程技术人才是我们工程教育者的责任。

但现实状况是工程专业学生的实践能力往往无法满足工程实践的需要，分析、设计和解决实际问题的能力欠缺，积极主动参与实践的人相对较少［3－4］。原因是，我们的实践课程缺少实践培养、自主发展的氛围，学生的工程意识和创新思维得不到鼓励和发挥。从实践课程形式来看就是讲授的环节过多，灌输取代了对知识的自我发现和探索。渐渐发现，这种方式对学生的成长没有任何好处，要使工程专业学生获得真正的自我成长和能力的提升，必须要靠他们自我学习和研究，让学生真正在实践中摸爬滚打，鼓励他们的创新想法，并形成自主研究和自由研究的氛围［5］。我们的实践教育除了提供给学生必备的知识、技能外，更重要的一点是培养他们求知探索、自觉学习和创新的能力，这也是新形势下工程技术人才应该具有的基本素质［6－7］。

再者是实践课程管理问题。在工程教育中，学校的作用是推动、创造和提供各种资源和空间，作为工程教育者应该努力提供适合学生发展的空间和更好的发挥学生创造性的条件。我国近年来在实践教育方面投入了大量的建设资金，使得我们的实践课程在硬件条件方面得到了很大的改善，各种研究环境、实践资源和实验条件都有了明显的改进。在这样的实践条件下，如何使软环境也能跟得上实践教育的发展，切实提高实践教学的水平，是摆在工程教育者面前的一个重要问题，而实践管理体系即使这样的软环境。

1 开放自主实践激发学生学习的内动力

参与实践的每个人都是独立的、有想法和有创见的个体［8］。哈佛大学的观点认为，大学核心课程的价值是帮助学生学会组织和分析知识的方法，批判地看待事物，培养他们的独立思考问题和解决问题的能力，并成为终身独立的学习者［9］。

我们在工程类专业中推行自主开放的实践教学形式，开放实践是指实践活动不受场地、时间等的限制，但在课程实验中会将实验室场地、时间以及设备根据具体情况全部或部分开放，倡导学生以更自由的时间和更轻松的研究氛围主动参与实践课程；自主是指由学生自己主导学习活动，要求学生自己通过研究和实践了解和掌握实验内容的相关信息。自主开放实验教学鼓励自主学习和实践的态度，主张把实验的主动权和时间还给学生，这样学生的学习活动会更有目的性和针对性，对实验内容和过程也会更了解和熟悉［10］。

与此同时，为使自主实践取得更好的效果，改变传统实验以演示、讲解为主的教学方式，采用问题引导方式指导实践，当学生遇到问题时并不直接给出问题的答案，让学生自己思考和作出判断，教师只在必要时加以引导，提供参考意见，提醒学生适当做出修正和调整，并观察学生在实践操作中的反应。

开放自主实践的目的是为了培养学生具有开放的工程意识，学会开放的思考和分析，主动联系相关知识，而不是跟着教师的思维定式去完成。学生在实践中遇到问题，从理论的角度分析，带着问题去学习，探寻实验现象的成因，有助于学生获得更深入的理解和更深刻的记忆，从中更好地锻炼动手能力。我们一方面鼓励自主学习，另一方面也需要提供必要的和充分详细的辅助，如方便快捷的网络资源服务、全面的实验指导教材，实验内容的详细介绍说明以及相关的视频资源等作为自主学习的资料。

2 自主开放实践改革的措施

积极探索切实可行的实践教学途径，是我们不断探索和实践的课题之一。现代化的工程技术人才的培养需要加入更多新的内容。我们主张通过设计合理的实验，提供必要的和充足的条件，安排合适的时间，有步骤地帮助学生逐级构建工程实践能力，以实践开放来促进学生主动学习、研究学习和合作学习。

如何设置合理的开放和实践环节，起到合适的监督、促进和激励作用，具体来说，一方面是要培养学生实践热情，增加学生的实践机会，在工程实践中激发学生的潜能，即开放实践；另一方面在实践中鼓励和推进自主学习，培养独立分析、独立实践和解决问题的习惯，即自主自助实践，更重要的一点是要建立一套系统可行的实践教学约束与管理机制，对开放实践教学进行有效的引导和管理，充分保障、约束和促进学生的自主、自觉学习。当然，在这其中更需要教师的积极参与和适应，包括方法和态度上的转变。在教与学两方面促进和保障体系可持续的运行，通过这样系统的实践训练促进学生工程素质（态度、适应能力等）的养成。

工科大学实践课程一般主要包括基础实验、综合设计、创新竞赛和实习。我们主要针对基础实验课程，从教学环节实验资源的配置、课程材料的编写直至实验管理运行方式等方面进行改进，探讨并考虑在以下两个方面开展自主开放实践教学改革。

2.1 开展与工程实际结合的实验课程教学

我们的实验课程教学会根据工程实际项目设计实践选题和内容，让学生在动手实践中发现问题。实验的内容不仅局限于实验室的常规练习，还要预设和分析在工程实践中可能出现的各种实际状况。如可以通过调节小信号放大电路或运放电路的增益改变音频信号的电压幅度，进而控制功率放大电路输出足够高的功率驱动负载或扬声器，这样就把基本电路单元联系起来构成实用的满足特定需要的电路系统，除此之外还包括了增设的各种实用运放芯片的多种应用电路的实验。这样既可以增强工程意识，同时结合工程实际，引入真实的工程实践问题，这也正是工程教育改革中“做中学（learning by doing）”思想的体现［8］，这些与工程实践直接相关的动手训练，有利于尽快适应未来的电路设计方面的工作。

将实践项目中的一部分作为基础实验的题目，选择相对操作要求较低、设计要求易于实现的部分，推敲设计方案的合理性和可操作性。为了便于操作和适应不同学生的实践能力水平个体差异，将实验选题的设计要求在难度上进行了分级。像电子技术基础实验中单级晶体管放大电路可以是实用的音频放大器的一部分，也可以组成多级放大电路构成其他电路系统。在我们的电类专业自主设计型实验中，不局限于实验教材的内容，只给出实验题目和具体指标要求，但提供基本的元器件、所需的仪器设备和印制电路板等，由学生提出详细的实验解决方案，充分满足学生动手的欲望。鼓励学生可以在实验选题和内容上设计和创新，对题目内容作进一步的组合和扩展。通过这样的基础实验和设计实验的综合训练来培养学生的基础工程实验和应用能力，同时发掘和锻炼一批动手能力较强的同学进一步的创作和发挥，参与创新实验项目的申报和电子设计竞赛。利用这样的方式将理论与实践结合，课内与课外结合，给学生提供更多实践的机会，鼓励学生更多地参与一些高层次的实践训练，推进教学实践模式从入门到实践的创新。

2.2 自主开放实验管理体制的保障

要保障自主开放实验在纵向上具有渐进性，横向上具有拓展性，必须建立起一套完整的和系统可行的约束和管理机制，即开放实验管理体系。实验管理体系作为开放自主实验必备的软件资源和配套环节，是开放实验课程顺畅运行的重要保障。行之有效的管理和服务措施，可以促进开放自主实验更好地、更规范地运作。

图1 实验考查表实例

自主实验管理体系在设计之初是考虑通过加强和完善制度管理来保障师生参与实践课程的热情，为学生提供一个有利于其工程实践能力形成和发展的环境。作为一种改进的实践运行管理和服务方式，实验管理体系的设置需要涵盖自主开放实验中的各个环节，包括从实践教学的运行方式、考核评价制度环节和其他配套的开放教学环境等一系列的组织。

2.2.1 合理的考核评价体系

建立全面和合理的考核评价体系是自主开放实践课程实施的重要保障，也是检验自主开放实验效果的重要考察标准。一个合理的考核评价体系可以更好地激励学生参与实验课程的热情。开放实验的考核评价主要分为实验前考核、实验中关注和考查以及实验收尾3个阶段。实验前的准备要求学生自行查阅相关资料和技术手册，做好充分的预习。实验前设置了预考核环节，确保学生充分熟悉实验内容，对即将进行的实验思路清晰、过程明确。在实验过程中学生做到独立思考、设计，完成各项实验步骤，教师只适当参与引导并考核学生实践操作的情况，关注学生的测试动作和反应，以此考查学生的独立实验、操作和解决实际问题等方面的能力，实验中的考核评价采取过程评价原则，并在实验后形成清晰的操作报告，通过操作报告获知学生对实验数据的处理以及对实验结果的分析情况。

实验过程评价实施环节中，指导教师会对学生的每一项评定结果及时记录，如图1所示，给出了实验考核评分操作表，实验操作表中制定了实验中需考查的项目和各自所占的权值。同时此考查评价标准对学生开放，标准公开，也使学生清楚实验能力考查的部分和原则。在随后的实验课程应用中我们也根据实际实验情况对考查表中的内容做出了相应的调整，如适当增加独立性的衡量所占的权值，这样考查学生的实践操作情况更为客观。

2.2.2 自主开放实验配套设置

作为自主开放实验配套的服务，为了保障自主开放实验的开展，需要提供给学生必要的参考和学习资料，了解和掌握实践中存在的各种问题、现象和它们之间的联系，理论基础。这些资料主要包括实验步骤及操作演示说明、实验问题自查表、实验注意事项、仪器使用说明、预习报告、实验报告要求和实验设计范例等。其他与开放实验配套的工程环境包括可以利用开放管理系统在线查看实验室预约和开放的状况以及实验设备的使用情况。设计开放实验刷卡系统记录了学生上下课的时间，允许多次累计上下课次数及时长，由刷卡系统记录，这样更增加了学生选课的自由度。在实验室中设置查询机，学生可使用查询实验内容资料及相关仪器的使用说明及视频资料等；网络、多媒体技术的应用以及现有的实验条件的不断改进和更新，基本实现了实验室开放和资源的共享，是实现开放实验开展并延续的基本保障。

开放自主式的实验教学吸引更多的学生到实验室锻炼，考虑大多数人的需要，但同时也关注个体发展。对于一些动手能力较强的同学，可以带动和促进更多的学生参与开放综合实验，设计更多的选题类型，保障了开放实验的拓展性。可以说，各种配套的硬件和软件资源的合理组织和作用，促进了工程实践教学综合的、全面的和更好地开展。

2.2.3 自主开放实验教学指导

操作考核中考查学生独立完成实验的能力，所有参考资料中已有的内容应由学生自己解决，在此过程中实验教师尽量不要过多介入学生的实验过程，只提供必要的辅助，但必须保证对实验过程的有效监控，实验教师需要时时在场，以确保实验的安全性。

教师方面，学生实践课程的指导由责任心强的理论课教师和具有实践经验的研究生助教共同担当，实验室配套多媒体系统，学生如有疑问可随时进行自助查询，也可咨询实验教师。我们也通过对指导教师的集中培训，积极推进引导师生发现开放实践教学的价值，不断地及时沟通和了解实验中出现的情况，实验任务的安排和进展。

实验管理体系各个环节的规范合理，约束和保障了开放实验的有序和有效地进行。

3 结束语

通过约束和激励机制促进学生自主和自觉学习，提高学生参与实践的热情。在实践教学过程中，教师讲授少了，但工作并没有减少，有实验材料的准备，有实验中恰当的引导，实践过程中需要考虑和关注更多的细节，教师的指导也需要更注重技巧，即怎样能做到既起到适时督促的效果，调动学生的实践热情，又不会做过了头，适得其反。在基础实践中启发和调动学生自主学习研究的潜能，并进一步培养和建立学生的工程意识。

对于初步实验课程的开放实施，我们采取不限定实验课程固定的时间，而是放在一段较为宽松的时间段内，每位学生可根据自己的课下时间来安排实验的时间。更高层次的开放是使不同层次学生在课余时间不受地点限制，能够更加充分利用实验环境和设备。其他工程专业也可根据自身的特点进行更好的设计，鼓励不同层次和不同形式的开放实践，通过多层次开放实践环节鼓励越来越多的学生进入实验室参与实践，参与创新，提高实践教学的效果，在培养和提高学生的实践能力方面做更多有益的尝试和探索。

［1］孙盾，姚缨英.开设自主实验的实践与思考［J］.实验技术与管理，2009，26（5）：21－23.

［2］陆一平，查建中.缤纷课堂：源于国外的工程教育实践教学方法［J］.高等工程教育研究，2009（6）：137－142.

［3］秦娥，李卫锋.计算机网络实验平台下自主实验的探索与实施［J］.现代计算机月刊，2012（6）：33－35.

［4］李元元，李正，徐向民.改革实践教学模式培养创新型工程人才［J］.中国高等教育，2006（23）：31－32.

［5］陆源，厉旭云，叶治国，等.自主学习、自主实验、自主创新教学的研究［J］.实验技术与管理，2012，29（6）：11－16.

［6］陈盈，陈磊.开放环境下的学生自主实验模式构建与实施［J］.淮南师范学院学报，2013，15（3）：120－122.

［7］伍扬.高校实验室开放管理机制的研究［J］.实验技术与管理，2012，29（8）：178－181.

［8］王硕旺，洪成文.CDIO：美国麻省理工学院工程教育的经典模式——基于对CDIO课程大纲的解读［J］.设计艺术研究，2009，28（4）：116－119.

［9］郭秋平.自主学习力：大学的核心竞争力——以哈佛大学为例［J］.郑州大学学报（哲学社会科学版），2006，39（6）：181－185.

［10］孟祥贵，张泽锋，向桢.以人为本，打造全开放的自主实验平台［J］.电气电子教学学报，2010，32（S2）：128－129.

Exploration and Research on Independent－Open Practice Course for Engineering

ZHAO Na，XIE Hong，HUANG Xiangsong
（Information and Communication College，Harbin Engineering University，Harbin 150001，China）

According to the present situation of our electronic specialty students insufficient practice participation and poor practical ability，this paper discuss the implementation of new practice curriculum mode.By encouraging and exerting engineering students to p lay engineering consciousness and creative thinking，this paper suggests cultivate their awareness of self－study and research，provide，promote and create all kinds of resources and space，and an open，standardized experimental process in the practice courses management，and，let the practice curriculum environment keep up with the development of the practice education，and improve the level of practice teaching.This article mainly focus on how to carry out the independent open experimental teaching reform mode in electricity basic experimental courses，put forward the corresponding practice management and service mechanism，to make the participating students become the main body of practical courses，and then to learn and grow in practice.The proposed independent teaching method has achieved good results in practice and has an universal significance to engineering.

independent－open experiment；autonomous learning；studio environments；practical course management system

G642

A

10.3969／j.issn.1672－4550.2016.06.042

2015－04－15；修改日期：2016－10－26

全开放“自助式”实验教学模式的研究与实践（JG2013ZD06）；电类基础课程自主开放式实验综合管理系统（SYJG20140801）。

赵娜（1979－），女，博士，讲师，主要从事基础课程教学和虚拟现实仿真方面的研究工作。