面向工程教育的电工电子实验教学改革研究

田立欣，高志奇

（内蒙古工业大学 信息工程学院，内蒙古 呼和浩特010051）

0 引言

随着我国经济的发展和新型工业化道路的确立，国家对于具有工程实践能力和创新精神的各种高素质技术人才的需求日益增加，同时也对目前我国的高等教育提出了新的、更高的要求。通常来说，工程素质是指从事工程实践需要具备的能力，是面向工程活动时所具备的潜能和适应性［1］，是一种以正确思想方法为导向的实践操作能力。工程素质的特点决定了培养高素质的工程人才仅仅依靠传统的书本教学是根本实现不了的，同时也决定了实验教学是工程教育的重要途径。

我校电工电子教学实验中心承担着电路原理、信号与系统、电子技术和电工学等多门基础课程的实验教学。这些基础的实验课程在电类和非电类学生的基本技能和工程实践能力的培养方面起着很重要的作用，教学质量直接影响到学生对于专业课程的学习和工程素质的培养。近几年，我们通过明确实验指导思想、优化组合实验内容、规范实验管理和改进实验设备几个方面对实验教学进行了大量的改革，取得了一些实质性的成果。

1 实验教学的指导思想

实验教学要想达到培养学生工程实践能力的目的，必须有正确的思想进行指导。只有确立了科学的指导思想，实验课程的改革才能保持正确的方向，才能取得预期的成果。实验教学的指导思想解决的是为什么开设实验和怎样开设实验等根本的原则性问题。我们通过研究，结合人本主义学习理论确立了面向工程教育的电工电子实验教学指导思想。

1.1 人本主义学习理论

人本主义理论认为人都具有发挥潜能的内在倾向，在合适的条件下，每个人所具有的学习、发现的潜能是能够释放出来的，学习者可以通过自主的学习去激发自身的潜能，求得自身的充分发展。因此，课程学习的原则核心是要让学生自主学习，亲自体验各种实践。在培养目标上，主张教学的目的应该立足于学生个性的发展，使学生成为自由独立、有主见、适应性强的人；在课程内容上，注重知识对学生个人的意义，强调课程、教学与学生的适合性；在课程教学的评价上提倡学生的自我评价，主张评价的多元化；倡导建立新型的师生关系［2］。

1.2 以学生为本的实验教学指导思想

目前我国大部分高校在教学过程中还不同程度地存在着“灌输式”教学的现象，教学过程中学生的主动性没有发挥出来，因而影响了教学质量。这种现象存在的主要的原因在于教师的教学思想陈旧和对学生的引导不足，体现在实验教学中，存在的突出问题包括：开设实验的目的不明确，造成了“为教学而教学”的现状，导致教学实验取代了实验教学；教师对于实验内容和步骤规定过于严格，实验讲解过细，限制了学生自身能力的发挥；实验项目较少，验证性内容占的比重过大，综合性和设计性实验开设不足等。

根据我校提出的“教学工作应体现学生的主体地位，发挥教师的主导作用”，在工程教育的背景下，我们结合人本主义学习理论，逐渐形成了“以学生为中心，以工程应用为导向”的实验教学指导思想，提出：实验的目的在于培养学生的实践能力和创新精神；实验教学应该面向工程实践、体现工程实践；实验应由学生自主完成，教师仅完成管理和必要的辅导工作即可。在这一思想的指导下，我们对于实验内容、实验管理和实验设备等方面进行了大胆的改革。

2 实验内容的改革

针对传统实验内容的弊端，我们首先对实验内容进行了提炼、精选和扩充，着力将验证性实验转化为综合性实验。传统实验内容虽然以验证性为主，但也具有代表性，而且学生也要从基础入手。所以对传统实验内容不能一概否定，而要去粗取精，精选一些具有代表性的实验，保留其中地基础性实验内容，以保持对学生基本技能的培养。同时对实验内容进行合理的扩充，开发成综合性实验，把基础、提高和创新有机地结合起来。例如原来的日光灯实验只是让学生验证在感性负载的两端并联电容可以提高功率因数的事实，现在我们除了保留验证性内容之外，还向学生提出能否采用别的方法来提高功率因数，并要求学生自己设计电路来实现，让学生在设计和实现的过程中发现问题，最后得出正确结论。这类经过扩充的实验，其中由学生自己设计实现的部分在评分时占有较高的分数比例，从而督促和鼓励学生进行深入而有效的思考，加深对于实验内容的理解，同时也有助于学生实践能力的提高。

为了充分发挥学生在学习中的主体地位，进一步调动学习积极性，我们开发了一些有一定难度和深度的设计性实验项目。这类实验教师仅布置选题，简单介绍实验的背景知识，而由学生完成电路设计、元件选型、设备选择、实验内容设计、数据记录、结果分析等实验工作。学生还可以根据自己的兴趣增加实验内容，力求在实验室现有的条件下最大限度地发挥学生的主动性和创造性。每个学生设计的实验电路和方案必须提前一周上交，由实验指导教师审核并提出修改意见，电路和方案合格或修改后合格的学生才允许进行实验。实验完成后，指导教师还要对学生进行随机提问，以加深学生对实验的理解和感受。比如问由实际运放构成的受控源输出与输入是否一直成比例关系，可以帮助学生理解实际运放的线性工作区的概念。通过这样一系列的实验工作，培养了学生从查找资料、设计电路、实际测试、分析问题等多方面的能力，真正做到了理论联系实际、教学结合实践的效果，同时也在无形之中培养了学生的工程实践能力。

3 实验管理方法的改革

过去的实验教学注重的是学生能否完成实验内容、是否得出了正确的实验结论等，教师关注的仅仅是学生的成绩，而忽视了对学生其他方面的培养和塑造。学生处于人生成长的关键时期，除了要接受专业训练外，能力、素质的培养也很重要。而且由于未来工程系统的复杂性日益增强，解决实际工程问题不仅要求技术人员有扎实的专业知识，更需要有较高的综合素质。因此对学生的培养应当遵循协调发展的原则，即各方面的素质应该同步提高才能培养出合格的人才。我们希望通过实验课程的训练，不仅能使学生掌握实验技能，而且能使学生养成良好的工作习惯，因此在以下几方面加强了实验的管理。

（1）规范实验报告的撰写。学生在进行实验之前，必须写出详细的实验预习报告，并要经过教师检查通过后才能进行实验。实验完成后，还要写出实验报告，分析实验数据并做出相应的图表等，以加深学生对实验内容的理解，通过以上的完整的实验报告撰写工作，可以培养学生严谨的工作习惯。现在有的院校将实验报告改为填空格式或电子版格式，减少了学生手写实验报告的工作量。但我们认为这样做对培养学生的综合素质是不利的，因此一直坚持实验报告的手写制度。

（2）加强对实验设备的管理。电学实验中有些设备的损坏率一直很高，例如导线、示波器探头等，另外还有一些属于易耗品，如集成芯片等。由于电工电子系列实验课程属于基础类实验，因此每学期参加实验的学生人数较多，设备损坏也较多。为了降低设备损坏率，培养学生爱护公共物品的习惯，我们要求学生进入实验室后按学号顺序就座，易损坏的实验物品实行领用制，即实验开始前每人领取一套实验物品，实验完成后再归还。实行了该制度后，设备的损坏率大幅下降，更重要的是培养了学生爱护公物的习惯。

（3）实施学生值日制度。我们要求每次实验完成后，每班要指定学生进行整理实验台面、打扫实验室卫生的工作。打扫卫生虽然是小事，但对于学生养成吃苦耐劳、遵守纪律、团结协作、爱护公物等习惯具有积极的影响。

通过加强实验管理，一方面规范了实验室的工作，另一方面有利于学生综合素质的提高，对于学生以后参与实际的工程实践也是不无裨益的。

4 实验设备的改进

古人说：“工欲善其事，必先利其器。”工具或设备对于实际工作的影响是很大的。现在市场上销售的电学类实验设备（装置）以实验箱为主，这类设备的好处在于体积小、学生进行连线和测量较为方便。但不利之处也是显而易见的，比如实验箱的元器件或电路一般都在面板的背面，正面可见的部分都是元件符号或是电路原理图，因此学生在实验中看不到实际电路，甚至做完实验都不认识电阻、电感等基本元件，更谈不上工程实践能力了。为了较好地使学生认识实际元件和电路，我们组织教师自己设计和制作了实验箱和实验台等实验设备，所有的元器件都安放在学生可以看见的位置，因此学生在实验中完全实现了“身临其境”。为了更贴近工程实践，我们的测量设备均是实际电工测量用的测量仪器仪表，在实验中强化对上述仪器仪表的使用训练，确保学生掌握实际测量工具的使用方法，另外也使学生可以触类旁通，在今后的实际工作中可以迅速自学掌握以前没有用过的工具。

5 结论

工程实践能力是每个工科学生都应该具备的能力和素质，现在我们提倡的面向工程教育要达到的就是这一目标。实验是培养学生工程实践能力的重要途径，必须认真对待。我校的电工电子类实验遵循面向工程实践开展实验的原则，在实验指导思想、实验内容、实验管理和实验设备等多个方面开展了深入的探索和改革，并取得了初步的成效，学生参与实验的积极性和主动性得到了提高，实验教学的效果显著增强。但培养和提高学生工程实践能力的工作依旧任重道远，需要我们根据学生的特点和实际工作的需要不断进行探索和改革才能取得更好的教学成果。

［1］ 龚方红，汤正华，蒋必彪.论工程教育中的本科实验教学改革［J］.中国高教研究，2006，（4）：86－87

［2］ 李真.运用人本主义学习理论进行教育技术学专业实验教学改革的探索［J］.中国成人教育，2009，（14）：98－99

［3］ 崔军，汪霞.反思目标，回归本质——本科工程教育问题分析与改革对策［J］.江苏高教，2009，（4）：91－93