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淺議電工電子實驗研究型教學(xué)體系和方法探索
2024-09-30
淺議電工電子實驗研究型教學(xué)體系和方法探索
摘要:
電工電子
實驗是電氣工程相關(guān)專業(yè)的實踐性教學(xué)課程,在實驗教學(xué)實踐中,開展研究型實驗教學(xué)模式,在鞏固基礎(chǔ)理論知識的同時,能很好的培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維和創(chuàng)新能力。提出了
電工電子
實驗研究型教學(xué)體系的概念,分析了研究型實驗教學(xué)體系的三個層次,綜合性實驗的開展,以及實驗室的開放與創(chuàng)新,并對電工電子實驗教學(xué)方法的改進(jìn)與實踐方案進(jìn)行了探討。
為適應(yīng)現(xiàn)代教育的需要,高校迫切需要建立啟發(fā)式、研究型的教學(xué)體系,注重培養(yǎng)大學(xué)生解決實際問題的能力、開拓精神與創(chuàng)新能力[1-2]。而在以培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才為目標(biāo)的研究型教學(xué)體系中,課程體系以及教學(xué)內(nèi)容的更新和優(yōu)化,尤其是研究型實驗教學(xué)體系的建立與完善,直接關(guān)系到人才培養(yǎng)的質(zhì)量。“電工電子實驗”課程是理論性和實踐性都很強的一門學(xué)科。開展研究型實驗教學(xué)模式,在鞏固基礎(chǔ)理論知識的同時,能很好的鍛煉學(xué)生的實踐動手、分析和解決問題,以及電路的設(shè)計能力,加強其開拓意識和創(chuàng)新能力。本文對“電工電子實驗”課程的研究型教學(xué)體系進(jìn)行了深入地研究,并將研究型實驗教學(xué)原理運用于大學(xué)電氣工程學(xué)院(以下簡稱“我院”)“
電工電子
實驗”教學(xué)環(huán)節(jié),對建立研究型實驗教學(xué)體系進(jìn)行探索。
一、電工電子實驗研究型教學(xué)體系:
研究型教學(xué)體系中,學(xué)生是主體,教師以問題為主線,調(diào)動學(xué)生的積極主動性,引導(dǎo)學(xué)生逐步深入、分析和解決問題。在加深理論知識理解的同時,增強學(xué)生的創(chuàng)新能力。
“電工電子實驗”是電類相關(guān)專業(yè)的實踐性教學(xué)課程,它以電工、應(yīng)用物理為基礎(chǔ),以電子技術(shù)、儀表技術(shù)、測試技術(shù)為指導(dǎo),側(cè)重于理論指導(dǎo)下的實踐、技能培訓(xùn)及綜合能力的提高。通過電工電子實驗研究型教學(xué)體系,在加深學(xué)生對理論知識理解的同時,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力,提高學(xué)生創(chuàng)造性和創(chuàng)新能力。
1.多層次的電工電子實驗教學(xué)體系:
電工電子實驗研究型教學(xué)體系將實驗劃分為由低到高的三個層次:基礎(chǔ)性實驗,設(shè)計型實驗,創(chuàng)新研究實驗。
基礎(chǔ)性實驗主要為電工電路基本理論的驗證性實驗,如疊加定理與替代定理的驗證、三相交流電路電壓、電流、相序的測量等,配合理論教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生使用儀器、連接調(diào)試電路、數(shù)據(jù)分析處理等方面的基本技能,加深學(xué)生對理論知識的理解和掌握。此類實驗的實驗內(nèi)容固定,教師要注重激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,積極開創(chuàng)新的實驗教學(xué)方式,引導(dǎo)學(xué)生運用理論知識分析實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù),并在教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的研討中積累知識和培養(yǎng)能力。
設(shè)計型實驗是教師事先給定實驗要求和任務(wù),學(xué)生自主設(shè)計課題實現(xiàn)方案的實驗。如設(shè)計一個電路將方波信號轉(zhuǎn)換成三角波信號,用單級晶體管設(shè)計小信號放大器等。在設(shè)計型實驗教學(xué)中,教師對學(xué)生提出的實驗方案進(jìn)行討論和引導(dǎo),確定最優(yōu)實驗方案。然后學(xué)生根據(jù)實驗方案進(jìn)行電路連接和調(diào)試,分析實驗結(jié)果。設(shè)計型實驗需要學(xué)生查閱相關(guān)的文獻(xiàn),自主設(shè)計實驗方案和電路,有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和獨立設(shè)計能力。
創(chuàng)新研究實驗基于創(chuàng)新實驗室,為學(xué)生開展研究性實驗項目,體現(xiàn)個性化和創(chuàng)新性的培養(yǎng)教學(xué)思想。創(chuàng)新研究實驗的平臺可以是實驗裝置或者是計算機仿真平臺。學(xué)院為學(xué)生提供實驗場所和設(shè)備等,并有專業(yè)的教師隊伍作為技術(shù)支持。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和能力自主選擇某一實驗項目進(jìn)行創(chuàng)新性研究。學(xué)生也可以以大學(xué)生電子競賽為契機,選擇與大賽相關(guān)的基礎(chǔ)技術(shù)研究課題進(jìn)行實踐研究,為今后從事工程設(shè)計和科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。
2.多層次的
電工電子
實驗教學(xué)內(nèi)容:
學(xué)生在掌握了一定的電工電子理論知識,并完成基礎(chǔ)性實驗后,需要開展一些綜合性實驗,將實驗內(nèi)容向以設(shè)計性、綜合性方向為主的綜合實驗發(fā)展,形成多層次的實驗教學(xué)內(nèi)容。
綜合性實驗的實驗內(nèi)容涉及本課程的綜合知識或與本課程相關(guān)課程知識的實驗[3-4]。綜合實驗通常由多項任務(wù)組成,且各項任務(wù)間遵循一定的先后順序。如對于電子類的綜合實驗,可以要求學(xué)生設(shè)計一個小電壓信號的信號調(diào)理電路,對信號進(jìn)行放大和濾波處理等,將信號轉(zhuǎn)換為便于數(shù)據(jù)采集和處理的電壓信號。
綜合性實驗既要體現(xiàn)內(nèi)容的綜合性與創(chuàng)新性,又要體現(xiàn)知識能力素質(zhì)培養(yǎng)。通過綜合性實驗的開展,引導(dǎo)學(xué)生運用綜合的觀點和創(chuàng)造性思維去思考現(xiàn)實中的復(fù)雜問題,使學(xué)生有更多的組織、判斷與選擇的機會,可有效的培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題和解決問題的能力。
3.電工電子實驗室開放與創(chuàng)新:
我院電子電路實驗中心積極創(chuàng)造條件,設(shè)立實驗室開放與創(chuàng)新項目。部分實驗室采取了全方位的開放模式,開放性實驗室對學(xué)生實行實驗時間開放,實驗器材開放,突出了實驗教學(xué)以學(xué)生為中心的開放模式。學(xué)生可以自主選擇實驗項目和實驗時間,獨立設(shè)計實驗方案并完成實驗內(nèi)容,同時值班教師負(fù)責(zé)安全及提供必要的幫助和技術(shù)指導(dǎo)。為學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主發(fā)展、研究性學(xué)習(xí)和實踐創(chuàng)新提供條件。
創(chuàng)新實驗室擁有更多、更高檔的儀器設(shè)備、實驗器材、工具等,主要針對經(jīng)過開放實驗室鍛煉并表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生。學(xué)生們可組成創(chuàng)新活動小組,開展復(fù)雜的創(chuàng)新性實驗。學(xué)生根據(jù)自身興趣和能力,并結(jié)合實際申報課題,指導(dǎo)教師們審定后,組織學(xué)生進(jìn)行講解并答辯,確認(rèn)方案可行后立項,給予一定經(jīng)費資助。
進(jìn)行實驗室開放與創(chuàng)新教學(xué)以后,學(xué)生可自主設(shè)計實驗,對電工電子類理論知識進(jìn)行反復(fù)操作和論證,也可進(jìn)行創(chuàng)新性實踐活動,使大學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識才能得到全面提升。
二、電工電子研究型實驗教學(xué)方法探索:
建立電工電子實驗研究型的教學(xué)體系后,重點轉(zhuǎn)向如何對原有的實驗教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn)和完善,即采用合理的教學(xué)方法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和能動性,促使學(xué)生掌握基本
電工電子
理論知識和技能,并發(fā)展其獨立思考和創(chuàng)新能力。
1.提高教師的業(yè)務(wù)能力:
實驗指導(dǎo)教師不僅要講授基本理論和實驗技能,更重要的是要培養(yǎng)學(xué)生分析問題與解決問題的能力。這就要求實驗指導(dǎo)教師具有很強的業(yè)務(wù)能力、責(zé)任心和科研意識。因此,實驗教師的業(yè)務(wù)能力和綜合素養(yǎng)的高低,是實現(xiàn)研究型實驗教學(xué)體系的根本保證,也是培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的關(guān)鍵。
提高實驗教師的綜合能力可以從以下幾個方面入手:首先實驗指導(dǎo)教師要不斷地學(xué)習(xí)進(jìn)取,提高自身的理論知識以及業(yè)務(wù)水平與熟練程度;其次要積極探索新的有效的實驗教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)學(xué)生在試驗中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題;最后還要拓展綜合性、應(yīng)用性、研究性、創(chuàng)新性為主要內(nèi)容的實訓(xùn)活動,并加強兄弟院校之間的交流與合作,全面提高實驗指導(dǎo)教師的整體素養(yǎng)和業(yè)務(wù)能力。
2.運用多樣化實驗教學(xué)方法:
采用靈活多樣化的教學(xué)方法,可有效的加深學(xué)生對實驗的理解和知識的掌握,起到事半功倍的作用。
(1)采用先進(jìn)的教學(xué)手段,如多媒體、網(wǎng)絡(luò)瀏覽器等,將書本枯燥的原理知識可視化,更加生動形象地體現(xiàn)在學(xué)生面前。如可將動畫加入日光燈工作電路中,使學(xué)生更直觀地了解啟輝器的工作原理和時限,以及日光燈啟輝前、啟輝過程、啟輝后不同階段,電路中電流的流向等。實驗教師制作多媒體的實驗課電子課件,連同相關(guān)的計算機仿真實驗軟件,結(jié)合校園網(wǎng)絡(luò),建立完整的電工電子技術(shù)實驗教學(xué)系統(tǒng)。讓學(xué)生對實驗電路、儀器、儀表、電子元器件、集成電路元器件的功能和使用方法等有更全面和清晰地了解,從而更好地實現(xiàn)互動教學(xué),使實驗教學(xué)方法向啟發(fā)式、形象化、開放式的方向發(fā)展。
。2)借助先進(jìn)的現(xiàn)代教育手段,采用將實際電路實驗操作與計算機仿真相結(jié)合的實驗教學(xué)方式。如可將電子電路仿真(EDA)、可編程邏輯器件(CPLD)、集成電路設(shè)計(PCB)、MATLAB等電子設(shè)計自動化的知識逐步引入到實驗教學(xué)中,進(jìn)行更為靈活的
電工電子
實驗電路的設(shè)計和分析。
。3)電工電子實驗中傳統(tǒng)的實驗儀器功能比較單一,擴展性能差,可實驗的實驗項目偏少。將虛擬儀器引入到電工電子的實驗教學(xué)中,采用其圖形化系統(tǒng)設(shè)計平臺,可方便地構(gòu)造電工電子實驗元件和儀器儀表,如電壓電流表、示波器等,且所構(gòu)造的儀器之間具備數(shù)據(jù)通道和控制通道,能實現(xiàn)對多個參量的測量、顯示和控制。實驗教師能以動手實踐的方式教授電工電子實驗電路概念,便于學(xué)生進(jìn)行電路設(shè)計和原型開發(fā),動態(tài)系統(tǒng)仿真等。
3.加強實驗教學(xué)監(jiān)督:
實驗教學(xué)不僅涉及實驗教學(xué)和操作過程、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和動手能力,而且與儀器設(shè)備、場地等實驗教學(xué)條件緊密相關(guān),需要進(jìn)行多方面的協(xié)調(diào)與監(jiān)控。建立和健全科學(xué)、完善的實驗教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系,加強教學(xué)質(zhì)量監(jiān)督,是確保實驗教學(xué)質(zhì)量穩(wěn)步提高,健全實驗研究型教學(xué)體系的重要管理環(huán)節(jié)和基礎(chǔ)性工作。
研究性教學(xué)模式體現(xiàn)了以學(xué)生為本的教學(xué)理念,能充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性,培養(yǎng)學(xué)生的研究習(xí)慣,鍛煉學(xué)生分析和解決問題的能力,為創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。對于“
電工電子
實驗”這類實踐性很強的實驗課程,運用研究性教學(xué)模式,建立研究性實驗教學(xué)體系,并加強實驗教學(xué)方法的改進(jìn)和完善,對提高實驗教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新精神具有重大的意義。
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