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摘要:针对独立学院人才培养的特点,对中国计量学院“电路与电子技术实验”在实验内容、实验模式、实验教学手段、开放式实验教学及实验考核制度等多方面开展的改革进行了介绍。这些改革有效地提高了实验课程的教学质量,体现了以“以生为本”的教育理念。
关键词:电路与电子技术实验;教学改革;教学质量
作者简介:卢飒(1971-),女,浙江台州人,中国计量学院机电工程学院,副教授,工学硕士,主要研究方向:电路与电子技术理论及应用;吴霞(1964-),女,浙江杭州人,中国计量学院机电工程学院,高级实验师,主要研究方向:电路与电子技术理论及应用。
(浙江 杭州 310018)
对实验教学环节的改革是目前各高校教学改革的热点问题,其宗旨是加强对大学生实践能力的培养,以提高大学生的综合素质。“电路与电子技术实验”是理工科专业重要的学科基础课程,它对学生的电子技术应用能力的培养作用尤为重要。
基于独立学院的办学目标是培养应用型人才,我们所面对的学生理论学习能力和学习自制力相对较弱,学习主动性欠缺,但思想活跃,兴趣广泛,实践动手能力并不逊于二本学生。所以我们培养人才的模式由知识型向能力型、素质型转变,树立“因材施教”的教学理念,大力开展“电路与电子技术实验”教学的改革。我们在“电路与电子技术实验”课程体系的建设、实验内容的优化、实验教材的修订、实验教学模式、实验教学手段、开放式实验教学及实验考核制度等方面进行了一系列的研究和改革,取得了良好的效果,对提高实验课程的教学质量、培养高素质应用型人才发挥了有益的作用。
一、合理整合“电路与电子技术实验”课程体系,优化实验内容
根据工科专业的不同需求,我们将“电路与电子技术实验”教学分成面向电类专业和面向非电类专业两大类。其中对电类专业开设“电路与电子技术实验A”,学分为1.5(计划学时为48学时),主要面向电气、自动化、机电、电信、通信、电子等专业;对非电类专业开设“电路与电子技术实验B”,学分为1分(计划学时为32学时),主要面向机械、测控、质量、安全、工业工程等专业;对计算机专业学生开设“电路与模拟电子技术”课内实验16学时,“数字逻辑”课内实验14学时。
在实验内容上,我们改变传统的验证性实验为主的现象,将实验教学分成三个模块:基础性实验、设计性实验和综合性实验。基础性实验是针对学生初到实验室,第一次接触实验仪器和装置,让学生熟悉仪器设备、了解实验过程而开设。如基尔霍夫定律、叠加原理和戴维南定理的验证,门电路逻辑功能和时序电路测试及研究等。学生通过基础性实验,学会处理数据,掌握常规仪器的原理和使用方法。设计性、综合性实验是学生在掌握一定实验技能基础上,重点培养学生基本工程素质,提高学生自主学习、系统分析、应用、综合设计与创新能力。例如:制作各种竞赛计时器、输出电压可调的直流稳压电源等。学生从了解实验背景,学习相关理论知识开始,然后查阅文献,设计实验方案,选择实验器材,组装和调试仪器,测量数据、数据分析及结果讨论等,直至课后写出实验报告,对实验方案和实验结果进行讨论。通过实验,学生对理论教学内容理解更深,能提出自己独特的设计方案和实验步骤,选择实验仪器,达到预期目的,真正做到“学以致用”。设计性、综合性实验有助于培养学生的综合设计能力和创新能力。在实验类型上分为“必做”(约占70%)和“选做”(约占30%)两类。除了“必做”的实验项目外,学生可自由选择“选做”的实验项目,以满足不同的专业需求。
二、编写与新体系相适应的实验教材
目前国内高校使用的实验教材绝大多数都是有完整的电路图、详细的实验步骤说明和实验数据记录表格的实验指导书,学生只要按照实验指导书一步一步进行就可完成实验。这不仅限制了实验内容的更新,更限制了学生的创造性,使实验变成了一个按指示进行的操作过程。有些学生甚至在实验完成后都不知道实验结果的意义。所以如果仅仅是将实验内容改革为设计性实验,而仍然使用传统的实验指导书并不能使实验教学真正发挥培养学生实践能力的作用。
为了改变这种现象,我们重新编写了实验教材——《电路与电子技术仿真与实践》,该教材于2009年正式出版,并已经为我院2008级学生首次使用。教材内容安排既有基础性实验,又有设计性实验和综合性实验。每个实验项目内容、实例由浅入深,并给出了相应的预习提示及注意事项。在该实验教材中我们不提供实验的具体步骤、实验电路图及实验数据记录表格等内容,只提出需完成的实验内容及实验室提供的用于完成本实验的设备和元器件等条件,让学生根据实验要求自行设计实验过程来完成实验。此外,该教材还介绍Multisim电路仿真软件的使用,每个实验项目都有仿真实例。利用仿真工具能够完成从最初的概念建模到最终成品的完整过程,即手册资料查阅、电路原理图设计、电路仿真分析、电子产品调试、成品制造等电子工程项目全过程,培养学生利用计算机仿真分析软件对电路进行分析的能力。该教材有助于改变传统的验证性实验模式,使实验教学真正发挥培养学生实践能力的作用,使用效果较好。
三、实验模式的改革
实验过程的进行方式是保证达到实验目的的关键,为了体现我们在实验内容改革中的特点,我们采用“预习→设计→仿真→实验”的实验教学模式,即由实验指导书获得实验要求→查找实验中有关集成芯片的信息→利用仿真工具完成设计线路的仿真→进入实验室完成相应实验的硬件实现→根据实验结果完成实验报告。本实验课程中的所有实验都要求学生利用课外时间,在进实验室之前对所设计的电路利用Multisim电路仿真软件进行设计、测试及调试,当设计方案合理、可行后,再进行实际操作,而且要求学生在实验前对实验的预期结果有正确的判断。这种虚、实的有机结合,既提高了学生的设计能力和逻辑思维能力,又锻炼、培养了学生的实际动手能力,同时也避免了由于设计不合理而造成仪器设备及元器件的损坏问题。采用“预习→设计→仿真→实验”的实验教学模式,不仅使学生重视实验预习,避免学生在实验过程中的盲目性,而且还可以在不增加实验学时的情况下,让学生掌握电路仿真软件的应用,同时提高了学生的自主实验能力,改变以往学生在实验教学环节中过分依赖教师的现象。
四、实验教学手段的改革
在实验教学中,以学生为中心,尽量把实验的思路、方法、动手过程交给学生,教师的职责由包办型转变为指导型。实验教学采取多媒体教学与网络教学相结合的教学手段。为缩短教师授课时间,给学生留出更多的实践空间,通常我们是利用CAI课件在屏幕上讲解、演示及操作。为了改善教学环境、丰富课程教学资源、提高学生的自主学习能力、增强师生交流互动,我们开发了“电路与电子技术实验”课程网络教学平台,图1所示为本课程网站包含的栏目。在该课程网络平台上我们放置了各种教学资源,包括课程课件、视频录像、预习提示、软件下载、论坛讨论等。课程课件涵盖实验项目的内容、项目注意事项、操作难点等。视频录像提供教师指导实验的真实过程,学生可以根据自己的需要重复播放,便于学生学习。软件下载栏目中提供常用的电路仿真分析软件,供学生下载。通过网上答疑系统,教师及时回答学生提问,帮助学生答疑解惑,符合学生的个性化培养。学生可以通过课程网络平台进行自学和自测以获得更多的知识,并且不受时间和地点的限制,方便学生的自主学习。自从该课程网络平台开通以来,学生点击率很高,实现了教学资源的最大程度共享,师生交流活跃,对实验教学起到了很好的辅助作用,为我们的教学改革带来更大的便利和发展空间。
五、实现“开放式”实验教学
为了给不同能力、不同爱好、不同背景的学生提供多样化的实验需求,我们实现“开放式”实验教学。建立开放实验的预约制度,要求学生提前一天进行实验预约,并研制开发了“电工电子实验开放管理系统”。它是融电子教案和CAI课件、网上实验预约为一体的网络教学系统。学生只要输入登录学号、班级、姓名,即可进入该系统。学生必须在网上回答实验预习测试题目,合格者才有实验预约的资格,进入网上预约开放实验。学生可自由地选择实验项目、实验时间、实验室地点,实现了项目、时间、地点三开放。在开放式创新实践环境下,学生可以充分发挥其主观能动性和创造性,有力于个性化的发展,同时也培养了学生自己获取知识的能力。目前,“电路与电子技术实验”的教学已从传统的集中式教学逐步过渡到自主开放教学,学生的学习过程由被动转变为自主,思维训练由封闭转变为开放,实践动手能力得到很大提高,取得了很好的教学效果。
六、实验考核制度改革
课程实验采用“平时+考试”的考核方式。强调学生平时实验表现,同时考查学生的设计电路能力、使用常用仪器测试电路并解决实验过程中所遇到问题的能力。实验考试采取实验笔试+实验操作的考核方法,考试时间为一个半小时。考试试题从试题库中抽出4～6套,考前由学生自行抽签而定,并当场搭建电路和演示效果。试卷的内容包括原理、设计、操作及实验数据处理等。实验的最终成绩由平时各实验的预习报告(10%)、实验操作(20%)、实验报告(10%)及实验考试(60%)四部分组成。对于学习程度较好的学生,可以不参加考试,选择设计实现一个小型的电子产品。考核内容由方案设计、软件仿真、硬件调试和小论文式报告四部分组成。
通过多年的教学改革实践,中国计量学院“电路与电子技术实验”课程实现了从实验内容到实验模式全方位的改革。实验教学由原有的单一验证性实验教学模式改造为基础+设计+综合的实验教学模式,实验学习和教学过程由单一的实验过程改为“预习→设计→仿真→实验”的学习和教学过程,实行实验时间、内容、地点三开放。在实验中引入Multisim仿真软件,并启用完善的实验课程网络教学平台,课程资源丰富,师生交流活跃。这些改革提高了学生的自主学习能力和实践动手能力,促进了“电路与电子技术实验”课程的稳步发展。
参考文献:
[1]刘银萍,等.多元化实验教学模式的探索[J].电气电子教学学报,2009,31(4):91-92.
[2]吴霞.电工电子实验教学体系的建立和实验开放模式初探[J].中国电力教育,2009,(7):125-127.
[3]潘岚,等.电路与电子技术实验教程[M].北京:高等教育出版社,2007.
[4]吴霞,等.电路与电子技术仿真与实践[M].北京:中国水利水电出版社,2010.
(责任编辑:苏宇嵬)
关键词:电路与电子技术实验;教学改革;教学质量
作者简介:卢飒(1971-),女,浙江台州人,中国计量学院机电工程学院,副教授,工学硕士,主要研究方向:电路与电子技术理论及应用;吴霞(1964-),女,浙江杭州人,中国计量学院机电工程学院,高级实验师,主要研究方向:电路与电子技术理论及应用。
(浙江 杭州 310018)
对实验教学环节的改革是目前各高校教学改革的热点问题,其宗旨是加强对大学生实践能力的培养,以提高大学生的综合素质。“电路与电子技术实验”是理工科专业重要的学科基础课程,它对学生的电子技术应用能力的培养作用尤为重要。
基于独立学院的办学目标是培养应用型人才,我们所面对的学生理论学习能力和学习自制力相对较弱,学习主动性欠缺,但思想活跃,兴趣广泛,实践动手能力并不逊于二本学生。所以我们培养人才的模式由知识型向能力型、素质型转变,树立“因材施教”的教学理念,大力开展“电路与电子技术实验”教学的改革。我们在“电路与电子技术实验”课程体系的建设、实验内容的优化、实验教材的修订、实验教学模式、实验教学手段、开放式实验教学及实验考核制度等方面进行了一系列的研究和改革,取得了良好的效果,对提高实验课程的教学质量、培养高素质应用型人才发挥了有益的作用。
一、合理整合“电路与电子技术实验”课程体系,优化实验内容
根据工科专业的不同需求,我们将“电路与电子技术实验”教学分成面向电类专业和面向非电类专业两大类。其中对电类专业开设“电路与电子技术实验A”,学分为1.5(计划学时为48学时),主要面向电气、自动化、机电、电信、通信、电子等专业;对非电类专业开设“电路与电子技术实验B”,学分为1分(计划学时为32学时),主要面向机械、测控、质量、安全、工业工程等专业;对计算机专业学生开设“电路与模拟电子技术”课内实验16学时,“数字逻辑”课内实验14学时。
在实验内容上,我们改变传统的验证性实验为主的现象,将实验教学分成三个模块:基础性实验、设计性实验和综合性实验。基础性实验是针对学生初到实验室,第一次接触实验仪器和装置,让学生熟悉仪器设备、了解实验过程而开设。如基尔霍夫定律、叠加原理和戴维南定理的验证,门电路逻辑功能和时序电路测试及研究等。学生通过基础性实验,学会处理数据,掌握常规仪器的原理和使用方法。设计性、综合性实验是学生在掌握一定实验技能基础上,重点培养学生基本工程素质,提高学生自主学习、系统分析、应用、综合设计与创新能力。例如:制作各种竞赛计时器、输出电压可调的直流稳压电源等。学生从了解实验背景,学习相关理论知识开始,然后查阅文献,设计实验方案,选择实验器材,组装和调试仪器,测量数据、数据分析及结果讨论等,直至课后写出实验报告,对实验方案和实验结果进行讨论。通过实验,学生对理论教学内容理解更深,能提出自己独特的设计方案和实验步骤,选择实验仪器,达到预期目的,真正做到“学以致用”。设计性、综合性实验有助于培养学生的综合设计能力和创新能力。在实验类型上分为“必做”(约占70%)和“选做”(约占30%)两类。除了“必做”的实验项目外,学生可自由选择“选做”的实验项目,以满足不同的专业需求。
二、编写与新体系相适应的实验教材
目前国内高校使用的实验教材绝大多数都是有完整的电路图、详细的实验步骤说明和实验数据记录表格的实验指导书,学生只要按照实验指导书一步一步进行就可完成实验。这不仅限制了实验内容的更新,更限制了学生的创造性,使实验变成了一个按指示进行的操作过程。有些学生甚至在实验完成后都不知道实验结果的意义。所以如果仅仅是将实验内容改革为设计性实验,而仍然使用传统的实验指导书并不能使实验教学真正发挥培养学生实践能力的作用。
为了改变这种现象,我们重新编写了实验教材——《电路与电子技术仿真与实践》,该教材于2009年正式出版,并已经为我院2008级学生首次使用。教材内容安排既有基础性实验,又有设计性实验和综合性实验。每个实验项目内容、实例由浅入深,并给出了相应的预习提示及注意事项。在该实验教材中我们不提供实验的具体步骤、实验电路图及实验数据记录表格等内容,只提出需完成的实验内容及实验室提供的用于完成本实验的设备和元器件等条件,让学生根据实验要求自行设计实验过程来完成实验。此外,该教材还介绍Multisim电路仿真软件的使用,每个实验项目都有仿真实例。利用仿真工具能够完成从最初的概念建模到最终成品的完整过程,即手册资料查阅、电路原理图设计、电路仿真分析、电子产品调试、成品制造等电子工程项目全过程,培养学生利用计算机仿真分析软件对电路进行分析的能力。该教材有助于改变传统的验证性实验模式,使实验教学真正发挥培养学生实践能力的作用,使用效果较好。
三、实验模式的改革
实验过程的进行方式是保证达到实验目的的关键,为了体现我们在实验内容改革中的特点,我们采用“预习→设计→仿真→实验”的实验教学模式,即由实验指导书获得实验要求→查找实验中有关集成芯片的信息→利用仿真工具完成设计线路的仿真→进入实验室完成相应实验的硬件实现→根据实验结果完成实验报告。本实验课程中的所有实验都要求学生利用课外时间,在进实验室之前对所设计的电路利用Multisim电路仿真软件进行设计、测试及调试,当设计方案合理、可行后,再进行实际操作,而且要求学生在实验前对实验的预期结果有正确的判断。这种虚、实的有机结合,既提高了学生的设计能力和逻辑思维能力,又锻炼、培养了学生的实际动手能力,同时也避免了由于设计不合理而造成仪器设备及元器件的损坏问题。采用“预习→设计→仿真→实验”的实验教学模式,不仅使学生重视实验预习,避免学生在实验过程中的盲目性,而且还可以在不增加实验学时的情况下,让学生掌握电路仿真软件的应用,同时提高了学生的自主实验能力,改变以往学生在实验教学环节中过分依赖教师的现象。
四、实验教学手段的改革
在实验教学中,以学生为中心,尽量把实验的思路、方法、动手过程交给学生,教师的职责由包办型转变为指导型。实验教学采取多媒体教学与网络教学相结合的教学手段。为缩短教师授课时间,给学生留出更多的实践空间,通常我们是利用CAI课件在屏幕上讲解、演示及操作。为了改善教学环境、丰富课程教学资源、提高学生的自主学习能力、增强师生交流互动,我们开发了“电路与电子技术实验”课程网络教学平台,图1所示为本课程网站包含的栏目。在该课程网络平台上我们放置了各种教学资源,包括课程课件、视频录像、预习提示、软件下载、论坛讨论等。课程课件涵盖实验项目的内容、项目注意事项、操作难点等。视频录像提供教师指导实验的真实过程,学生可以根据自己的需要重复播放,便于学生学习。软件下载栏目中提供常用的电路仿真分析软件,供学生下载。通过网上答疑系统,教师及时回答学生提问,帮助学生答疑解惑,符合学生的个性化培养。学生可以通过课程网络平台进行自学和自测以获得更多的知识,并且不受时间和地点的限制,方便学生的自主学习。自从该课程网络平台开通以来,学生点击率很高,实现了教学资源的最大程度共享,师生交流活跃,对实验教学起到了很好的辅助作用,为我们的教学改革带来更大的便利和发展空间。
五、实现“开放式”实验教学
为了给不同能力、不同爱好、不同背景的学生提供多样化的实验需求,我们实现“开放式”实验教学。建立开放实验的预约制度,要求学生提前一天进行实验预约,并研制开发了“电工电子实验开放管理系统”。它是融电子教案和CAI课件、网上实验预约为一体的网络教学系统。学生只要输入登录学号、班级、姓名,即可进入该系统。学生必须在网上回答实验预习测试题目,合格者才有实验预约的资格,进入网上预约开放实验。学生可自由地选择实验项目、实验时间、实验室地点,实现了项目、时间、地点三开放。在开放式创新实践环境下,学生可以充分发挥其主观能动性和创造性,有力于个性化的发展,同时也培养了学生自己获取知识的能力。目前,“电路与电子技术实验”的教学已从传统的集中式教学逐步过渡到自主开放教学,学生的学习过程由被动转变为自主,思维训练由封闭转变为开放,实践动手能力得到很大提高,取得了很好的教学效果。
六、实验考核制度改革
课程实验采用“平时+考试”的考核方式。强调学生平时实验表现,同时考查学生的设计电路能力、使用常用仪器测试电路并解决实验过程中所遇到问题的能力。实验考试采取实验笔试+实验操作的考核方法,考试时间为一个半小时。考试试题从试题库中抽出4～6套,考前由学生自行抽签而定,并当场搭建电路和演示效果。试卷的内容包括原理、设计、操作及实验数据处理等。实验的最终成绩由平时各实验的预习报告(10%)、实验操作(20%)、实验报告(10%)及实验考试(60%)四部分组成。对于学习程度较好的学生,可以不参加考试,选择设计实现一个小型的电子产品。考核内容由方案设计、软件仿真、硬件调试和小论文式报告四部分组成。
通过多年的教学改革实践,中国计量学院“电路与电子技术实验”课程实现了从实验内容到实验模式全方位的改革。实验教学由原有的单一验证性实验教学模式改造为基础+设计+综合的实验教学模式,实验学习和教学过程由单一的实验过程改为“预习→设计→仿真→实验”的学习和教学过程,实行实验时间、内容、地点三开放。在实验中引入Multisim仿真软件,并启用完善的实验课程网络教学平台,课程资源丰富,师生交流活跃。这些改革提高了学生的自主学习能力和实践动手能力,促进了“电路与电子技术实验”课程的稳步发展。
参考文献:
[1]刘银萍,等.多元化实验教学模式的探索[J].电气电子教学学报,2009,31(4):91-92.
[2]吴霞.电工电子实验教学体系的建立和实验开放模式初探[J].中国电力教育,2009,(7):125-127.
[3]潘岚,等.电路与电子技术实验教程[M].北京:高等教育出版社,2007.
[4]吴霞,等.电路与电子技术仿真与实践[M].北京:中国水利水电出版社,2010.
(责任编辑:苏宇嵬)