电工基础课程实验教学的探索与实践方法

　为了培养适应21世纪的创新型人才，依据“厚基础、宽口径、重素质”的人才培养理念，我校对本科生采用大类培养模式，即分为理工类、外语类、经管类、人文类四个大类课程平台。同一课程平台内的学生不分专业，学习相同的基础课程，在第三学期期末，学生根据前几个学期的成绩，选择自己感兴趣的专业，继续后续专业课程学习。这一培养模式的改变，不仅弥补了学生入学前懵懂状态下选择专业，一考定终身造成的遗憾，为学生更理性地选择专业提供可能，而且开拓了学生视野，为适应多学科融合的现代科技发展趋势打下了基础。培养模式的改变对实验教学体系提出了挑战。不同专业对实验教学有不同要求，而大类培养模式淡化了各专业间的差异性，解决这一矛盾，需要对现有实验教学体系存在的问题进行分析和研究，以便对其进行优化和创新，在满足大类培养目标的前提下，兼顾后续专业间的差异性。
　　1 现有实验教学体系存在的问题
　　原有的面向电类专业开设的电路基础课程，是自动化、通信工程等专业的技术基础课，以电路的基本规律和电路的分析方法为主要学习内容；面向非电类专业开设的电工技术课程，是机械、建筑、船舶、计算机等专业的技术基础课程，以获得电工技术的基本理论和基本技能为主要学习内容。实施大类培养后，电路基础和电工技术课程被整合为理工科专业的公共平台课—电工基础（见表1）。原电类专业理论及实验学时大为减少；而非电专业学时数相对微调，但考核方式由考查变为考试。
　　1.1 实验内容的设置缺乏系统性、整体性
　　多数实验项目是围绕理论教学中的定理、结论设置的验证性实验，内容比较陈旧，更新速度十分缓慢[1]。虽然实验加深了学生对理论知识的理解，但是实验内容缺乏系统性、整体性，实验教学仍然依附于理论教学，忽略了学生综合实践能力及创新能力的培养。随着学科的不断发展和相互交叉、渗透，局限于传统的专业范畴的知识内容已无法满足社会发展对人才的需求。实验教学内容的设置是实现教学目的的基础，也是培养创新能力的手段。电工基础实验8学时，分4次实验课完成，每次实验课2学时，在学时的限制下，实验内容的设置顾此失彼，无法兼顾大类培养模式下人才培养方案的不同需求。
　　1.2 实验教学方法落后，实施手段单一
　　实验课前，学生按照教师布置的实验题目写出预习报告。课堂上，教师简单讲解后，学生完成实验内容，课后上交实验报告[2]。电工基础实验面向几十个专业，100个班，3 000名学生开设，专业与专业之间对实验技能的要求差别很大，学生层次、能力、兴趣、就业需求不尽相同。学习能力较强或要选择电类专业继续学习的学生，可能用很少的学时就能完成规定的实验内容，而受实验设备或元件限制，不能按自己的实验方案、思路完成相关的实验内容或实施其他实验方案，课堂上有限的学时没有被充分利用，制约了学生独立思考和创新能力的培养[3]。
　　1.3 实验教学效率低，成绩评定不科学
　　学生按照教材上的步骤完成实验，记录的实验数据差别不大，上交的实验报告千篇一律。教师用大量的精力批改实验报告，对抄袭实验报告的现象却屡禁不止，甚至会出现有的学生实验水平一般，但报告写得很好，得到较高的实验成绩的情况。尽管教师在实验过程中也会对学生的实际操作评分，但是学生过于依赖实验教材，不愿自己思考问题，实验方法和步骤基本相同，实验成绩不能很好地反映学生的实验能力，不利于培养学生严谨求实的科研精神。因此，需要建立一套兼顾大类和专业差异化的实验教学体系。
　　2 构建实验教学体系的主要原则
　　实验教学大纲及实施方案一般由授课院系制定，在制定过程中，相关专业的教师、学生参加了讨论及论证，但参与的教师、学生人数很少，得到的信息是片面的，不能全面反映各个专业对人才培养方案的要求。在构建新的实验教学体系的过程中，应转变角色，以学生为中心，以满足学生对知识的需求为原则。我们在全校理工科各专业范围内，对在校学生、应届毕业生及往届毕业生进行问卷调查，对问卷资料进行整理、挖掘，全方位、多层次地了解学科专业性质、人才自身发展、就业及社会发展对人才的需求，查找现有实验教学体系存在的主要问题；对国内外的大学进行调研，了解并借鉴先进的教学理念。我们最终确立了实验教学体系的构建原则：建立学生需求主导下的实验教学体系。
　　教师是实验教学的主要执行者，高素质富有创新精神的实验教师，才能培养出具有创新意识和能力的复合型人才。实验教师要打破学科壁垒，使自己具有广泛的理论知识和较强的科研实践能力，转变自己的角色，从课堂上的讲授者转变为课下的引导者、组织者。电工基础是学生的第一门专业基础课，学习时，学生实验技能的学习受理论知识的限制并不深入，但是基础课阶段正是培养学生创新意识和能力的最好时期。教师要把大量的精力放在为学生创造自主学习的环境上，激发学生主动学习的兴趣，培养创新思维，充分挖掘学生的潜力，使学生具有自主学习的能力[4]。
　　3 学生需求主导下的实验教学体系的建立
　　3.1 实验内容的设置模块化，层次化
　　实验按直流电路、交流电路、暂态电路和综合设计四个模块设置，每个模块中含多个不同层次的实验内容，为学生自主学习提供更多的选择空间。学生可按自己的兴趣和能力选择相关内容，有效利用实验学时。以交流电路模块为例，它包含两个层次的实验：（1）串联电路频率特性的测量。在实验过程中，学生基本掌握了常用仪器，如函数信号发生器、交流电压表及示波器的基本使用方法，学习了频率特性的测量方法，完成了教学大纲的基本要求。（2）元件参数的测量。学生要自己选定实验方法及设备，对未知的元件性质和参数进行测量，然后利用所测量的元件，设计滤波器，完成幅频特性及相频特性的测量，锻炼了学生分析问题和解决问题的能力。
　3.2 实验教学的实施以学生自主学习为主
　　教师制作常用仪器使用及基本测量方法的教学视频，并发布在教学网站上，学生可以在课前自己预习。在实验室装备液晶触摸屏，在整个实验过程中循环播放教学片，学生可根据需要选择观看视频片段。实验课程开始前，教师把所有实验的基本要求， 常用仿真软件及使用方法，实验室提供的设备、元件，实验报告内容及上交时间等发布在教学网站上，让学生在第一次实验课前就对本学期的实验有初步的了解，便于他们在理论课学习时对自己感兴趣的问题与教师进行沟通、探讨，也便于学生选择每个模块中的实验内容。这样的安排，使实验从教师教学生学什么转变为学生自己选择学什么，使不同层次学生的实践技能按照个人的兴趣得到锻炼。
　　3.3 实验成绩从评实验报告转变为评实验能力
　　为了高效、科学、公正地评定实验成绩，需要不断加强实验室建设，开发、研制相关的实验设备，如便于实验考核的基于射频卡管理的黑箱实验开放系统，黑箱内可装置各种元件、电路。如元件性质的判别与参数的测定实验，将待测元件装在密封的内置射频卡的“黑箱”内，学生随机选取一个黑箱进行测量，实验结束后把黑箱交给实验教师，教师使用读卡器可查看并打印黑箱内部的元件性质及参数，并告知学生。由于学生在实验前不知道黑箱内的元件，只能通过测试判别，杜绝了互相抄袭实验数据的现象。在开放式教学环境中，公平、公正地评定实验成绩，对规范教学管理起到有益的推动作用，同时也提高了学生的自主意识，促进了学生综合实验能力的培养。
　　4 结束语
　　大类培养模式所引起的教学思想和方式的变革是多方面的，绝不是简单的课程删减和合并。淡化专业界限不代表取消差异，反而需要不同课程间更紧密的配合，去除交叉重复，提高课程的系统性和无缝对接，提高教学效率，争取在有限的课程学时下，不断完善教学体系，兼顾学生个性化的发展需要，培养出综合能力强、具有工程素质的创新型人才。
　　参考文献
　　[1] 楼盛华，戴文战，叶秉良.基于培养创新实践能力的高校实验教学体系改革探索[J].高等理科教育，2008（3）：109-113.
　　[2] 毛新宇，李斗，王志军.电路基础实验中自主式教学方法的探索与实践[J].实验技术与管理，2009，26（5）：127-128.
　　[3] 徐英雷，谢美俊，何圣仲.电工电子实验教学中主体性教育探讨[J].实验技术与管理，2009，26（12）：119-121.