新工科视域下电类专业实验教学体系改革的研究

王晓惠 李娟 谢文丹 刘洁

（商丘工学院，河南 商丘 476000）

引言

新工科建设是从新一轮全球科技变革和产业技术发展的需求分析，在卓越计划基础上，提出的一项持续深化工程教育改革的重大行动计划。工科在我国高等教育中占有极其重要的位置，工科专业占全国高校专业总量的1/3。然而我国工程教育存在大而不强的问题，高等工程人才的培养质量尚待提高。教育部在2017年提出了“新工科”概念，旨在培养和造就一批又一批专业融合、创新力强、未来能够引领行业技术与经济社会发展的高质量新型工程技术人才。对高校来说，设立新兴工科专业，如人工智能、智能制造、机器人、云计算等，鼓励产教深层次融合协同育人，对传统工科专业升级改造为传统工科专业发展开辟新途径。依据人才培养目标的定位，我国工程人才应具备实践能力和创新思维，其中实验教学的改革尤为重要。针对电类专业和学生学习情况，构建有利于工程技术型人才实验教学体系，以学生为中心，以培养工程能力和创新能力为结果导向，培养符合市场需求、与企业无缝衔接的电类专业毕业生。

一、电类实验课程教学现状

以商丘工学院为例，在实验课程教学及学生做实验过程中仍然存在一些问题。第一，课程验证性、演示性实验仍占较大比例，设计性、综合性实验偏少甚至没有。学生参照实验指导书或教师演示做实验，机械的连线搭建电路、记录数据，学生容易投机取巧，课后写实验报告时，对数据缺思考、分析和处理，甚至不确定记录的数据是不是对的。第二，教师实验课教学方法传统，一般是实验室板书或多媒体先讲解涉及到的理论知识，然后给学生演示，之后让学生跟着步骤做，学生被动地接受知识，缺乏主动学习和创新。第三，实验考核方式不能真实反映学生实践真实水平，更无法激励学生培养创新能力。传统的考核方式期末卷面成绩为主，给学生的印象是考前前两天复习到位，多背背记忆就能考出不错的成绩，使得学生不太重视实践能力的提高，而那些平常实践动手能力不错的学生总评成绩却不高。这样的考核方式导致学生在学习中缺乏积极性、主动性和创造性，难以达到理想的考核评价效果，更不能满足应用型人才培养的目标。为紧跟新工科建设的步伐，电类专业实验课程体系的改革已刻不容缓。

二、实验教学体系改革思路

结合我校电类专业实验教学情况和新工科建设发展需求，以高等工程教育理念为指导，强化实践培养，实验教学体系改革思路如下。

（一）更新适应“新工科”的实验教学内容与教学方法。结合工程实践，更新实验教学内容，减少演示性、验证性实验比例，增加综合性、设计性、创新性实验占比，以工程情境为驱动，开展基于工程项目的探究式教学、基于工程案例的讨论式教学、基于工程设计训练的参与式学习，以成果为导向，着力培养学生工程实践能力与创新意识。

（二）完善实验室运行机制，以学生为中心。开放电类实验室，引进更高档次实验仪器设备，根据新工科实验教学需要建设电类专业实验教学体系，将真实实验与虚拟仿真相结合，技能兴趣小组与开放实验室结合，进一步提高学生的实践兴趣与动手能力；激励学生崇尚实践创新，对学生设计性、创新性实验的作品进行集中展示；通过大学生创新性比赛、学科竞赛训练等，有效提高实验室的开放率和利用率。

（三）深化校企深度融合的协同育人机制。与商丘美格电子科技有限公司、河南西科电子有限公司、武汉创维特信息技术有限公司等14 家多家企业建立了稳定的校企合作关系，保证实验教学的正常进行。聘请多位位企业导师参与指导学生实践实训、毕业设计等。此外，人才培养方案的论证、修订与完善充分听取校外专家、企业、用人单位意见，邀请校企联合培养人才的企业专家进行把关。

（四）“四位一体”实践培养模式构建。在学校电类实验中心的基础上，学校建设了一批如西科、美格等校外实践基地、电工、单片机等课程组建技能兴趣小组，技能小组普及到每位学生并贯穿专业教育全过程，数字电子技术、单片机开设开放性实验，形成了课程实验、开放性实验、技能小组、校外实践基地相结合的“四位一体”实践培养模式。

三、电类实验教学改革

传统的电类基础实验教学一般是教师按照实验涉及到的理论知识进行讲解和演示实验，之后学生参照实验指导书或按照教师规定的步骤进行操作、接线、记录数据或现象等。这一实验教学方式，实验过程易于掌控。演示验证性实验能促进学生对相关理论知识的理解，但缺点是只重视学生外显行为，不太关注学生实践训练的内在规律，实验过程强调统一性，不利于学生综合能力的培养与创新意识的训练，课程与实验之间、实验与实验之间容易割裂，不利于后续综合性、设计性实验的开展，学生缺乏主动性。针对“新工科”建设要求，以综合能力培养为目标，在开放实验室建设的基础上，进行了以下教学改革。

（一）构建层次化递进式实验教学体系

心理干预前后患者焦虑、抑郁、SCL-90得分干预组与对照组有显著差异。本研究综合运用各种干预措施，对患者实施心理护理。有研究表明[4，5]，支持性心理护理对改善患者情绪是有效的。陈晶等研究表明[6，7]，合理运用心理治疗手段，如行为疗法、暗示疗法、音乐疗法对患者情绪的改善是有效的。

针对“新工科”建设要求，以培养学生多学科交叉融合的应用能力、工程能力、创新能力、发现、分析与解决问题能力为导向，构建电类专业层次化递进式实验教学体系。该体系包括三个层次，由浅及深，由易到难，第一层次是电类基础实验，主要包括演示性、验证性实验；第二层次是电类与信息融合的专业实验，主要包括操作性、综合性实验；第三层次主要包括设计性实验和创新性实验。

（二）教学模式改革

1.改变传统的讲授式授课方式，注重探索实践课程线上线下混合式教学方式。实践课程与理论课程不同，当然也不能完全采用线上的教学方式，如MOOC 或SPOC 等。以CDIO 工程教育理念为指导，采用项目式教学，培养学生工程实践能力。采用启发式实验教学，变过去考核实验结果为考核实验过程，让学生主动参与实验过程的设计。丰富教学资源与教学手段，不断引进信息新技术，采用新的教学资源和教学手段，丰富实验教学内容。

2.线上线下结合，多平台结合。充分利用信息技术资源，比如学习通，可发布课前预习，课堂练习以及课后测试。督促学生提前预习，提高实验教学效率和质量。教师的操作演示视频也可在平台上供学生课后学习，帮助学生更灵活的预习和复习，加强对相关实验的掌握。教师还可以利用QQ 群、微信群等交流平台，及时解决学生在实验过程中的疑惑。

3.课上课下相结合、真实与虚拟仿真相结合的电类基础课程实验，有一定安全要求的实验内容实验成本高，通过虚拟仿真增强感性认知。

4.开展多元化实验教学，实验前布置实验思考，实验中讨论验证实验方案，实验后总结实验结果，实施多元化实验教学新模式。

（三）专业实验教学改革

第二、第三层次专业实验结合电类专业课程内容进行科学规划和设计，由教授、专业骨干教师和实验人员对实验内容、实验设备等开展讨论，确定综合性、设计性、创新性实验。

1.专业课程实验教学强调培养学生发现、分析、解决问题的工程能力，将解决复杂工程问题意识的培养贯穿于所有专业课程实验。专业课程实验由学生自主完成实验方案、技术路线、元器件选择、设计制作与调试等。

2.加大专业教师科研成果向实验教学的转化率，可结合教师的科研项目开展创新性实验。形成创新性实验内容。

3.面向本专业领域发展热点，开设专业综合实验。以电信专业2019 级为例，其传感器核心课程在开课初期，让学生结合所学知识进度开展智能台灯综合设计，在课程学习阶段完成基本原理、方案选择、电路设计、焊接调试等全过程。

4.利用开放实验室，鼓励学生结合所学专业、根据社会工业需求自选课题，进行实验设计开发，使实验内容不局限于教学大纲内的实验内容。

5.鼓励学生参加“创新杯”、全国电子设计大赛、水中机器人大赛等学科竞赛，结合竞赛训练开展专业创新性实验。学科竞赛对大学生的实践能力与创新意识培养具有不可替代的作用。

（四）多元化、全过程实验考核机制改革

目前我校实验成绩主要以实验报告为主，结构单一，不能体现学生的创新能力和综合水平。改革后的考评机制应不同类型的实验做出相应调整。第一层次，演示验证性实验较简单，重点考查学生课堂实验操作和撰写的实验报告。第二层次，专业实验教师可根据学习通平台学生回答问题情况作为学生的考评依据。第三层次，设计型、综合型实验考核内容包括:课前设计、自主创新能力、作品验收、答辩和实验报告。课前设计主要是对原理和方案的选择等；自主创新能力是学生对学习资源的利用和自主学习能力，作品功能和电路设计的创新性；作品验收采用演示答辩的形式，演示中需体现出测试过程、仿真结果和数据处理等；实验报告要规范，体现学生对文档的编辑和工具的使用能力。多方位的考核形成多元化、全过程的考评机制，在整个过程中也逐步培养起学生的综合实践能力和创新能力。

四、结语

以新工科建设为契机，我校面向“新工科”建设，提出了电类专业实验教学体系建设新思路，以学生为中心，形成基础实验、专业实验、综合设计性实验层次化递进式实验教学体系改革，构建多元化、全过程考核机制，为提高电类专业学生的综合能力与创新意识助力。