基于实验室管理平台的电类基础实验教学改革与实践

李泽彬，张　刚，姚有峰，赵江东，张飞龙，李　宣

(皖西学院　基础实验中心，安徽　六安　237012)



基于实验室管理平台的电类基础实验教学改革与实践

李泽彬，张刚，姚有峰，赵江东，张飞龙，李宣

(皖西学院基础实验中心，安徽六安237012)

摘要针对传统电类基础实验教学体系中存在的问题，从实验内容体系构建、教学模式改革、教师队伍配置、实验室配置等方面进行了论述，总结了近几年电类基础实验教学改革的实践经验。实践证明，在电类基础实验教学过程中，运用实验室管理平台进行教学内容体系构建和相关管理，能够较好地解决实验教学过程中呈现的一系列问题，可以取得满意的教学效果。

关键词电类基础实验；实验教学体系；实验室管理平台

新时期高等教育内涵和规模的大幅度变革，迫使教育模式和方式从单一的知识传授到自主和团队性学习[1]、从教学单一模式到多手段多选择自组织模式、从维持性学习到创新性学习[2]。因此，电类实验教学作为各类高等院校的电类专业必修技能实践环节必然面临传统的教学模式、教学内容、教学方式以及教学管理等与现代教学实际不协调问题，不可避免地受到严峻挑战，对其教学体系进行改革是必然趋势[3]。为此，本文以皖西学院电工电子实验中心开设的电类基础实验课程为例，总结了近几年引进新技术和新型管理手段进行实验教学改革的经验。

1传统电类基础实验存在的问题

1.1传统电类基础实验内容体系，不能适应人才培养模式的要求

传统的电类基础实验主要包括电路与电工技术实验、模拟电路实验、数字电路实验等，主要面向电类及其相近专业，开设形式相互独立，彼此之间缺乏必要的衔接，常依附于理论教学[4-5]，形式内容相互独立，没有形成一个完整的体系。

一方面实验内容大量不必要的重复，客观上造成了有限实验资源的浪费；另一方面，目前此类课程的实验教学大多在实验箱上完成，由于生产厂家事先已经完成了实验箱中单元电路的设计和参数的设置，学生在实验过程中所要做的工作仅仅是简单地连接导线、测试波形，至于电路结构和参数的变化对系统或对信号的影响，学生很少能直观地观察到，实验成效大打折扣，效果不太理想，对学生实验能力的培养极为不利。

因实验内容以验证性实验为主，缺少综合性、设计性实验内容，学生在综合性、设计性实验中进行有效性训练更少，导致学生不能进行自主性、团队性、创新性学习，限制了学生能力的培养[6]。

1.2当前电类基础实验教学模式，不能满足人才培养的多样化需要

电类基础实验具有鲜明的工程特点，其实践性很强[7]。近年来虽然把电类基础实验课程从原有的课程体系中进行了剥离，并对实验内容进行了重新整合。但是受传统定向思维的影响，实验课的从属地位并没有得到本质的改变，与此对应的实验教学手段也没有发生根本性的转变，实验教学形式单一，教学手段落后，教学方法机械[8]，即现阶段电类基础实验的开设不仅停留在对理论的验证这一层次上，而且在课程的开设形式上仍然是固定班级、固定时间、固定项目，教师“照本宣科”、学生“照方抓药”，长此以往限制了学生的思维，束缚了学生的手脚，不利于学生创新意识的培养。

1.3教师队伍配置和实验室设置不合理，限制了教学资源的优化

长期以来，由于受到重理论知识传授、轻实验技能培养这一传统教育观念的影响[9]，对实验教师队伍的建设重视不够，造成实验教师队伍结构不合理，多数担任实验教学任务的教师，依附于理论课教学的老师，致使实验课教学“配合”了理论课教学，使实验内容的开设和训练的深度上停留在验证相关理论这一尴尬局面上。

现阶段在实验教学方面虽然有了自己的师资，但数量和力量上仍很薄弱，尤其是高级技术人员较少。面临大范围学生进行实验课程学习和实验室开放，仅有的实验教师数量是难以面对的，这也阻止了实验教学水平的提高，阻碍了人才的培养。

1.4实验室配置不合理，不能有效匹配学生与实验资源

实验教学过程中必须考虑的两个方面：1)实验室的实验项目合理设置；2)学生合理安排实验内容进行有效实验。

当前高校(尤其是新建本科高校)由于经费投资不足，所建设的电类基础实验室、仪器套数有限，在面对众多学生的实践训练，这2个方面的匹配更是糟糕。主要表现在以下4个方面：1)实验室数量有限，不能合理安排实验内容，有些实验项目没有开设，学生不能得到有效的训练；2)学生数量的增加，统一安排实验训练时间较困难，导致有效的实验项目开展时间过长，不利于学生相对集中训练；3)学生不能自主选择实验项目、实验室、指导教师和训练时间等，致使学生在实验过程中兴趣和信心受挫，对学生实践能力的培养不利；4)各类实验室协调性差，不能合理优化实验室资源，阻碍了实验室的建设和发展。

2新型实验教学体系的构建

为了解决传统的电类基础实验呈现的问题，以 培养“应用型人才”为目标，服务于常规和非常规教学，从基础训练中树立工程意识、创新意识，并让学生走进工程、创新中，提高综合实践能力，我们引进新技术和新型管理体系进行了实验教学改革与创新。

2.1完善电类基础实验内容体系

为了打造综合性、创新性和工程应用性教学特色，在电类基础实验内容体系方面我们依据电类专业的人才培养要求，对所有专业开设的电类基础实验项目进行整合，打破基础类课程限制，把实验教学内容从理论课中完全剥离出来形成独立实践课程，淡化理论、强化实践，凸出“从做中学、从做中练”，让电类基础实验成为更具实践和活力的课程。

编排、整合实验项目，充实实验内容、制作相应PPT课件、视频资料等，建设完善实验项目资源库，充实、构建了网络资源学习平台。结合各专业培养目标，针对学生接触知识的层次性特点，遵循由简到繁、由易到难的原则，把电类基础实验有机的划分为3类、3级实验项目开设[10]。3类实验项目分为基础性实验、综合性实验、设计性和创新性实验。3级实验根据不同的专业特点开设：一级实验(以基本实验和综合性实验为主)对于相关理工科专业学生开设，完成电工电子技术基本训练，使学生初步掌握实验方法和技能；二级、三级实验(以综合性实验，设计性和创新性实验为主)对于电类专业学生开设，完成电工电子技术更高的训练，使学生掌握全面的实验技能，为后续工程实际打下基础。

在基础性实验项目上，按训练点来设计，让学生充分得到训练，提升实践能力。

在综合性、设计性和创新性实验项目上，结合工程和科研实际，总结素材，设计、完善现有的综合性、设计性和创新性实验项目，力求使教学内容接近工程实践，让学生进一步接触市场需要，这样实验内容既带有一定的趣味性和启发性，又让学生知道如何将学到的知识应用到工程实践中。

另外，我们还加强了新技术、新工艺的应用，将软件仿真与硬件实验相结合的新型实验项目[11]。EDA是现代电子技术的发展方向，是提高学生基本素质和工程实践能力的有效手段，利用计算机虚拟技术进行电路的分析和设计，可以大幅度提高实验效率，同时也能更好地培养学生的综合分析能力和开发创新能力，在此基础上进行硬件实验，能有效把虚拟和现实实际相结合。

2.2改变电类实验教学模式

进入现代教育阶段，各类高校规模上都有大幅度变化，而学生的学习方式和需要又呈现多样性，打破原有教学模式，让知识呈现和学习方式多样化是大势所趋，因此，需要利用现代技术和手段完善教学体系，完善更贴近学生实际的电类基础实验教学模式，满足人才培养的多样化需求，建立以基本技能培训、综合能力培养、展示学生自我价值的教学平台。为此，我们引进了实验室管理平台，把网络资源和信息技术融合一体，使学生在课堂还是其他地方都能充分享受到优秀的教学资源，实现电类基础实验教学资源大众化、数字化，实现教学资源共享，也建立学生自主学习的实践平台。在此平台基础上，打破学生以往在固定时间、固定地点、按固定的步骤完成规定实验的传统教学模式，实现了网络实验预约、选课，自主安排实验时间和空间，全方位地开放实验室，培养学生的动手兴趣，调动学生学习主动性，激发学生的创新热情。另外，我们在授课方式上，采用了多媒体教学方式，让实验知识呈现出大信息量、生动直观、引导性强等特点，并在教学中融入多种教学方法，结合教师指导开展讨论式教学、开放式自主实践教学、项目驱动及自学等，同时结合课外科技活动的辅导、学生参与教师科研项目、网络辅导等多种实验教学方法。多样化实验教学方法主要体现为不同内容、不同对象、不同背景、不同项目情况下多种形式和多种方法的结合，其主要目的是以学生为中心，因材施教，因内容施教，充分激发学生的实践创新积极性，达到提高实验教学质量、实现创新能力培养的目的[12-13]。

2.3完善教师队伍与实验室设置的配置

针对实验教学师资队伍薄弱的现状，需要引导和激励高水平教师积极投入实验教学中，要求教师每年必须完成一定的实验教学工作量，而年青教师必须参加实验教学工作。在此基础上，一方面，遴选德才兼备、热心实验室工作的教师到实验室工作，学校也可招聘部分专业人员加入到实验教师队伍，从而建立一支实验教学和理论教学互通、结构合理、积极创新的实验教学队伍和实验技术队伍，让实验教师在数量上呈现分散下有集中的特点，需要时教师不少，不需要时教师不多，从而改善实验教学师资队伍薄弱的现状，同时也需要建立专业的实验教师队伍；另一方面，随学生数量的增多，专用实验室数量也相应有所增多，但仍不能满足实际教学的安排，为此在实验室的使用上不能统一管理和高效使用，尤其是教师与实验室不能有效匹配，出现缺少教师和实验室的情况。为解决实验室设置和教师的分散管理问题，我们通过实验室管理平台解决教师与实验室的有效匹配，使教师和实验室能被有效合理使用，实现智能匹配，优化教学资源，提升教学管理能力，提高电类基础实验总体教学效果。

2.4规范实验室管理，有效匹配学生和实验资源

电类基础实验室资源有限，参加实验人数多这一局面是不可忽视的问题。为了改善这一局面，在实验室管理平台上，首先我们把实验室全面开放，把实验项目分别安排在各个实验室，充分利用实验室资源；其次利用网络选课把学生自主时间利用上，解决时间不够的问题，有效地缩短单个项目的循环周数，再利用室管理平台实现实验项目运行的正常管理，加强实验室准入条件，实现门禁管理制度，把教师推向实验协助和实验管理层次，节约教师人力资源；最后，就是建立健全实验室管理制度，体现实验室管理工作有序化、规范化、科学化，解决实验教学与学生能力培养的不脱节，以及实验设备资源合理配置与共享等问题。我们基本解决了实验室的实验项目合理设置和学生合理安排实验项目的矛盾，把实验室推向全开放，提升了教学资源利用率。

3结束语

传统电类基础实验的教学模式、教学内容、教学方式以及教学管理等与现代教学实际相脱节，已经不能有效的培养学生各方面能力。为更好的解决实验教学过程中所出现的一系列问题，我们引进了实验室管理平台，分别从电类基础实验内容体系的完善、电类实验教学模式的改变、教师队伍与实验室设置的配置、 规范实验室管理与匹配学生和实验资源等方面进行了改革和实践，提出了一系列行之有效的措施，完善了实验教学体系，并取得了满意的教学效果。

参 考 文 献

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[2]李忠.从维持性到创新性——研究生学习方式的转化[J].中国高教研究，2009(7)：29-31.

[3]杨建良.运用“虚实结合”构建电类课程实验教学新模式[J].湖南第一师范学院学报，2013，13(6)：45-48.

[4]黄瑞，袁桂慈.电子技术实验教学改革与创新[J].实验技术与管理，2006，23(1)：77-79.

[5]李宗平，张战锋.基于自主性、开放性和创新性的电工电子实验教学体系的构建[J].实验室科学，2013，16(2)：168-171.

[6]张连英.对大学生创新能力培养途径的思考——来自实验教学的问题分析与对策研究[J].徐州工程学院学报(社会科学版)，2010，25(1)：87-89.

[7]姚有峰，赵江东，汪明珠，等.应用型本科院校电类专业实践课程体系改革与实践——以皖西学院为例[J].皖西学院学报，2013，29(5)：127-129.

[8]张士磊，孟昕元.创新实践型人才培养的实验教学改革与探索[J].实验科学与技术，2014，12(1)：149-152.

[9]丁敏，杜守洪.注重学生能力培养是教学改革的关键[J].新疆医科大学学报，2008，31(2)：234-235.

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[11]杨建良.电类基础课程实验教学“虚实结合”模式的构建[J].实验室研究与探索，2014，33(7)：101-104.

[12]郑洁，束长宝，纪晓华.数字电子技术实验教学的改革实践[J].电气电子教学学报，2006，28(5)：85-87.

[13]李锡，林连山，麻志滨，等.加强实验教学改革与创新，推动电工电子实验中心建设[J].实验技术与管理，2012，29(7)：118-120.

收稿日期:2015-04-18；修改日期: 2015-06-18

基金项目：安徽省教学研究项目(2014jyxm290)；安徽省高校省级自然科学研究项目(KJ103762015B20)；安徽省大学生创新创业训练计划项目(AH201510376017，AH201510376034)；皖西学院校级科学研究项目(WXZR201642)。

作者简介：李泽彬(1979-)，男，硕士，讲师，主要从事非线性复杂系统和微弱信号处理教学方面的工作。

中图分类号G642.0

文献标志码A

doi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.03.043

Teaching Reform and Practice of Electrical Basic Experiment Based on Laboratory Management System

LI Zebin，ZHANG Gang，YAO Youfeng，ZHAO Jiangdong，ZHANG Feilong，LI Xuan

(Basic Experiment Center，West Anhui University，Lu’an 237012，China)

AbstractAccording to problems in traditional electrical basic experiment teaching，experiment content system construction，teaching model reform，allocation of teaching staff，lab configuration，etc，are discussed.The teaching reform and practical experience of electrical basic experiment are summarized in recent years.It proved that a series of problems has been solved in the process of experiment teaching with bringing in the laboratory management system，and better experiment teaching effect is validated.

Key wordselectrical basic experiment;experimental teaching system;laboratory management platform