电工电子分级分类实验教学模式研究与实践

蒋力立, 彭　端, 杜宇上, 陈灵敏

(广东工业大学 实验教学部, 广东 广州　510006)



电工电子分级分类实验教学模式研究与实践

蒋力立, 彭端, 杜宇上, 陈灵敏

(广东工业大学 实验教学部, 广东 广州510006)

阐述了高校电工电子技术实验分级分类教学改革的策略与实践,通过规范各类基本必修课、开设系列竞赛培训公选课、主办电子设计实践能力提高班等形式,构建分级分类教学平台,实施多模式、多层次、多方位教学,从而提高电工电子技术实验的整体教学质量。

实验教学模式； 电工电子分级分类; 实验教学平台

分级分类教学就是依据因材施教和以人为本的原则,根据学生不同的培养方向,考虑学生的学习需求、个性差异,以及专业需求、社会需求及就业导向,尊重个体差异,满足不同起点学生的需求,将学生划分为不同层次、不同类别,确定不同的培养方案和教学计划,选择不同的教材,配备不同的师资力量,采用多种教学方法和手段进行教学,使各个层次的学生均能达到与其能力相适应的水平[1-6]。本文以我校人才培养方案为基础,遵循高等教育教学的内在规律,实行电工电子实验分级分类教学,实施多样化人才培养,建立了多层次、模块化、大规模化、多媒体化的教学平台,构建由“基础实验型、提高设计型、综合应用型、学科竞赛型、研究创新型”5个层次分级分类的金字塔结构实验教学体系。着眼于将理论与实际、基础与综合研究、软件与硬件、课内与课外、学科竞赛与创新实践有机地结合。

1　电工电子实验分级分类教学模式

1.1分级教学,循序渐进

按照学生的能力及兴趣爱好,将系列“电工电子技术实验”课程分为5级：基础实验型、提高设计型、综合应用型、学科竞赛型和研究创新型。第1级至第3级为专业基础必修课,第4级和第5级为选修课。

(1) 基础实验型。以电路、电子技术课程验证性实验为主,重点解决理论与实践结合、理想模型与实际物体结合、运用知识、提高实践能力的问题。

(2) 提高设计型。实验教学内容体现为多个单元电路的组合,强调实验原理的分析与应用,同时采用EDA仿真工具和数字电路EDA技术,为实验内容深度的挖掘和教学操作提供了灵活性,提高了效率。

(3) 综合应用型。采用学生自由选课模式,使学生能够较系统地掌握从选题、方案论证、电路设计、电路实现、装配调试到最后总结报告和文档整理过程。

(4) 学科竞赛型。承办共享优质实验教学资源的实验技能竞赛。我校的学生实验技能竞赛是我校的品牌赛事,自2006年以来,每年举办。该竞赛对激发学生实验兴趣、提高学生实践能力、促进实验教学改革以及共享优质实验教学资源上起到重要作用。

(5) 研究创新型。以创新实践为主,根据学生的兴趣和爱好,在课余时间,应用PBL实验教学方法,通过对典型电子产品的设计、组装、实验和调试,学习现代电子系统综合设计和创新方法,培养现代电工电子系统综合设计能力,为电工电子技术科技创新奠定坚实的技术基础。

1.2分类指导,因材施教

按照学科和专业发展方向需要,将实验划分为4个大类,如表1所示。学科竞赛型和研究创新型面向全校以公选课形式进行,为学有余力、兴趣浓厚的学生提供研究创新的实践机会,鼓励学生自主选题开展创新研究。不同类别的学生采用不同的教学大纲及教材,每类中均有基础实验型、提高设计型、综合应用型等实验项目,教师根据学生学习情况及专业需求制订相应的教学大纲和实验内容。

表1　按专业分类情况

学科竞赛型是针对全国大学生电子设计竞赛的系列培训课程,旨在启迪创新思维、发展创造力、培养实践和创新能力、提高学生科学素质,为创新能力培养搭建新的有效平台,也为学生提供拓展知识面、补充实践学时、丰富业余生活的实践机会。学科竞赛型主要面向全校电类、近电类、机类等专业学生,以实验公选课的形式开设。

我校电工电子实验中心自2011年至今,已逐步开出10门课程：常用电子仪器使用、常用电子元器件的选用、常用电子电路设计、常用传感器应用电路设计、常用单片机系统设计、常用EDA系统设计、原理图与PCB制板的设计方法、信号源电路设计与制作、趣味电子电路设计与制作、现代电子系统综合与创新。学生可根据自己的能力和兴趣选择不同层次不同类型的公选课。公选课包含了电子设计竞赛所需的主要基本知识,在课程内容传授、工程实践能力和创新能力培养方面既有延续性,体现了发展观,又实现了课程由浅入深,多层次、多角度、宽视野的科学设置。10门公选课既相互独立、各有侧重,便于实施教学,其内容又密切相关、相互配合。各门课程有机结合,融知识性、趣味性、实践性、拓展性于一体,形成了内容丰富、体系完整的以能力培养为主线,分层次、相互衔接的科学、系统的公选课实践教学课程体系。

研究创新型以举办电工电子技术实验创新实验班的形式,面向全校在校本科生,主要招收电类各专业学生。中心鼓励学生申报大学生创新创业训练项目、数字化校园等大学生课外科技活动项目,对未获得校级以上立项的项目给予院系级资金资助；组织引导学生参加挑战杯、电子设计等相关竞赛。通过这些训练和竞赛项目,突出实践教学,实现“做中学,学中做”；培养学生电工电子技术实验创新的实践能力；拓展学生的知识面,补充实践学时,丰富业余生活；引导学生学习现代电子系统综合设计和创新方法,培养现代电子系统综合设计能力,为电工电子技术科技创新奠定坚实的技术基础。

1.3践行五个结合,提升实验实效

分级分类教学平台实施多模式、多层次、多方位教学,着眼于将理论与实践结合、基础型实验与综合研究型实验结合、EDA软件与硬件实验结合、课内实验与课外实践结合、学科竞赛培训与创新实践结合。

(1) 理论与实际结合。实验项目内容注重理论与实际结合,例如伏安特性的测量、互感线圈同名端的判断、运算放大器的应用、彩灯控制电路等,通过这些紧密联系实际的内容激发学生的学习兴趣,引导学生运用理论知识解决实际问题。同时设计一批能够先于理论学习的实验项目,有意识地引导学生通过实践学习相关理论知识,寓理论教学于实践。实验过程中指导教师要引导学生学习与该实验课题相关的理论知识,通过实验教学提高学生的理论分析和计算能力,激发学生的理论学习热情,提高他们的实验研究能力。

(2) 基础与综合研究型实验结合。每个实验项目中均有基础实验及综合研究型实验,基本型实验为必做,每个学生必须按规定完成。综合研究型实验为提高型实验和开拓型实验,属选作内容,学生在完成基础性实验基础上,可根据自己的能力及兴趣、爱好及能力,选择完成提高设计性或综合应用型实验。实验内容为递进的3个层次,层次间良好的衔接与交错保障实验中基础、提高设计、综合应用的有机统一。

(3)EDA软件与硬件实验结合。采用反映现代电子技术的应用与发展趋势的现代电子设计方法与开发工具,如Multisim、VHDL语言、EDA工具、单片机编程器等[7-8]。EDA仿真具有很强的测试和分析功能,是目前世界先进的仿真技术,具有很强的可发展性。EDA仿真使电路设计重心由硬件设计(传统电路设计)向软件设计(微控制技术)转移,将EDA仿真引入实验教学,符合电子技术发展的潮流。通过EDA实验,学生可以学到当今先进的EDA技术,了解本学科的发展方向,开阔视,训练培养学生实践能力、创新能力和新产品设计开发能力。

(4) 课内实验与课外实践结合。对于基础必修内容,主要采用教师现场多媒体授课与指导的常规教学方法,全校统一排课,要求学生在规定的时间内按规范完成规定的操作，保障大规模实验教学有序正常进行。对于提高设计型实验和综合应用型实验,一般采用教师指导下的学生合作式、互动式学习与实验教学方法,师生之间、学生之间相互讨论,强调启发式教学。课内完成实际操作,课外学生可提前自行预习、查阅资料、完成电路设计、虚拟仿真等。对于研究创新,主要由学生课外完成，采用教师引导、学生自主式、合作式、PBL研究式学习与实践的教学方法,强调独立解决问题能力、团队合作精神和创新意识的培养。教学形式主要为项目驱动式、合作式、研究式等[9-12]。

(5) 学科竞赛培训与创新实践结合。学科竞赛有着常规教学不可及的特殊的创新教育功能,对培养学生创新能力具有不可替代的作用,是培养大学生创新精神与实践能力的重要途径之一。我校的学生实验技能竞赛是我校的品牌赛事,自2006年以来,每年都成功举办,每一次竞赛均吸引了一大批学生积极参与,每届都取得了不错的成绩,为参加每年9月份的全国大学生电子设计大赛和隔年一次的全国大学生电子设计竞赛奠定了基础。学科竞赛对激发学生实验兴趣、提高学生实践能力、促进实验教学改革以及共享优质实验教学资源起到重要作用,给学生提供了自主设计、自由探索、自己动手、自主创新的实践机会。

分级分类教学模式如图1所示。

图1　 五级四类五结合教学模式

2　成效

通过构建多层次、模块化、大规模化、多媒体化的电工电子实验教学平台,规范了基础必修实验、丰富了自选研究项目,为不同专业、不同基础、不同需求的学生提供了更广阔的自我选择机会。

通过基础必修项目的训练,学生能掌握电工电子实验仪器仪表的基本操作,能正确连接电路,能正确测量、记录、处理及分析数据,能分析及处理简单的电路故障,能撰写合格的实验报告等。

学有余力感兴趣的学生会选择提高设计型实验和综合应用型实验,甚至选择相应公选课或进入电子设计实践能力提高班学习。这类学生通过公选课的学习,在分析问题解决问题的工程应用能力方面得到了更多的训练,其创新能力也得到加强。 特别是电子设计实践能力提高班成绩显著,第一、二届近80名学生在国家、省、校各类比赛中获奖60余项,其中全国大学生嵌入式设计大赛特等奖1项、全国电子设计大赛国家二等奖1项。

3　结语

实施电工电子实验分级分类教学模式,通过规范的基础必修实验和多样的自主选项实验,即满足大面积成才,又给个性化教学提供广阔的选择空间,它顺应了现代高校课程教学改革的趋势,对学校培养应用型和创新型人才有着十分重要的意义。

References)

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Researchandpracticeonclassifiedteachingmodeinelectricalandelectronictechnologyexperiment

JiangLili,PengDuan,DuYushang,ChenLingmin

(DepartmentofExperimentTeaching,GuangdongUniversityofTechnology,Guangzhou510006,China)

Somestrategiesandpracticeofclassifiedteachingreformaboutelectricalandelectronictechnologyexperimentsareintroduced.Toimprovetheteachingaboutelectricalandelectronictechnologyexperiments,somemethodsaredescribedfromthesefollowingaspects:regulatingthecompulsorycourses,offeringtheoptionalcourses,settingtheadvancedclasstodevelopthepracticalskillofelectronicdesign,andbuildtheplatformofclassifiedteaching.

experimentalteachingmode；electricalandelectronicclassification;experimentalteachingplatform

DOI:10.16791/j.cnki.sjg.2016.05.053

2015- 10- 13修改日期：2015- 11- 30

2013年度广东工业大学教育教学改革项目(2013Y014)；2014年广东省精品资源共享课建设项目(ZYGX011)；2014年度广东省“质量工程”建设项目(JGXM029)；2014年广东工业大学“质量工程”项目(261541441)

蒋力立(1965—),女,湖南湘潭,硕士,高级实验师,主要从事电工电子实验教学.

E-mail：jianglili@gdut.edu.cn

G642.0

A

1002-4956(2016)5- 0201- 04

实验课程改革