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電子技術實驗課程教學改革探討:應用電子技術專業實驗實訓課程教學改革探討
摘要:實驗、實訓教學對職業學校的人才培養起著至關重要的作用。本文對職業學校應用電子技術專業實驗課教學現狀及電子技術應用專業實驗課程教學改革的要求進行了分析,探討了職業學校電子技術應用專業實驗實訓體系改革的內容和方法。
1專業實驗課教學現狀分析
職業學校教育的目標是把學生培養成為適應社會需求、具有良好的專業技能的一線技術工人,能把理論知識應用于實踐,在實踐中對所學理論知識加以應用。實驗實訓作為實踐性教學的一個重要環節,在培養學生形成科學的思維方法和運用實驗手段去發現、觀察、分析和解決問題的能力方面,有著理論課不能替代的作用。目前,職業學校應用電子技術專業教學計劃中絕大多數專業基礎課和專業課均開設一定數量的實驗,大多屬于演示、驗證性實驗。眾所周知,目前,很多職業學校畢業生,實踐操作能力很差,畢業工作后很長時間不能獨立頂崗,給用人單位帶來很大負擔,學生的實踐操作能力不僅不能適應市場的需求,甚至是脫節的。有部分職業學校干脆就只開設理論課,不開設實驗實訓課。實踐教學已成為職業學校教育發展的瓶頸。因此,加強實踐環節教學,加強學生實踐技能的培養,是提高我國職業教育教學質量的關鍵。近年來,由于多種原因,實驗、實訓教學改革嚴重滯后于理論教學改革,已明顯不能適應當前形勢下人才培養的需要。由于許多職業學校辦學基礎較差,專業師資缺乏,實驗設備陳舊,部分領導辦學觀念未能更新,部分教師教學觀念尚未切實轉變,使得理論與實踐脫節,不能勝任實踐課教學,造成學校的實驗實訓開出率嚴重不足。2008年,對參加電子科技大學舉辦的電子技術應用專業部級骨干教師培訓全班35名來自全國各職業學校的培訓學員進行專業實踐課教學調查見表1。
通過調查發現目前職業學校實驗教學存在以下問題:
1.1 課程按學科設置,缺乏融合性目前職業學校的課程基本上沿用高等學校的課程設置方式,高等教育學校該專業開設什么課程,職業學校也開設什么課程,內容為高等教育學校該課程的壓縮或刪減版。缺少的是理論、實踐教學與職業資格要求的相互融合。
1.2 實驗設備投入不足,專業師資匱乏許多職業學校辦學基礎較差,實驗設備陳舊。部分學校的實驗設備平時使用率低,這主要有以下幾個原因:①實驗所需耗材較大,政府無資金投入,學校無財力投入。②部分專業教師不能勝任實訓課教學。③更有部分學校專業師資嚴重匱乏,想要的專業老師進不來,不想要的進來后不會操作實驗設備的局面。
1.3 理論與實踐教學嚴重脫節開展理論和實踐相結合的教學方式既是社會發展的需要,又是技能課改革的需要。過去傳統的教學模式是理論教學和實驗、實訓教學分別進行,并且由不同的教師擔任,形成教學與實踐“二張皮”,二者之間沒有很好地銜接。
2專業實驗課的改革探討
經過多年的實踐課教學探索,發現要更好地提高實驗、實訓質量,提高學生的動手能力,必須改變現有的教學模式,打破學科限制,按專業需求進行取舍,強調能力本位,突出技術、技能實訓課的地位,為實現上述目標,可采取以下方法:
2.1 加強實訓教學及實訓教學改革力度加強實訓是一種整體的教學思想,應貫穿于整個教學活動中。在教學計劃的制訂、教材的選用、教學方法改革等方面都應有所體現,比如:在教學計劃中就應明確規定實驗實訓課的比重;在教材的選擇上要選擇項目式或工學結合的教材;在理論和實踐的教學安排上好是一個老師,獨立完成一門課程的理論和實踐教學;教學方法和上課時間、地點的安排上要力爭做到教、學、做一體化,讓學生在“學中干,干中學”,這樣在教學中可以充分發揮學生的主體作用和教師的主導作用,也可以讓教師與學生建立平等的關系,還可以培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力和探究意識,使學生想學、樂學、會學。當然由于教學過程需要專業課教師做大量的準備工作,同時專業課老師還需要花費大量的時間和精力提高自己的理論和實踐水平,這些都需要學校和社會提供一定的平臺支持。
2.2 實訓課教師必須注重“練以致用”的原則實訓課的目的是為了讓學生對所學理論加以運用。目前我們不少學校的實驗設備是模擬型的,只能進行模擬實訓。而這種實訓所導致的直接后果是學生真正到了企業生產環境仍然是一臉茫然,更談不上說勝任工作崗位。所以,對這種模擬型的設備,我們教師要加以改革和創新,使實訓課由模擬型向實用型轉變,讓學生所做的實驗更加接近真實。
2.3 改變教學方法與手段改變傳統實驗教學方法,建立以學生為主體、以教師為主導的實驗教學新模式。讓學生變被動為主動,變消極為積極,使實驗課程成為學生自主學習、培養創造性思維和創新能力、掌握科學技術與研究科學理論的有效途徑。將現代技術引入實驗室,推動實驗教學手段現代化,豐富實驗教學內容,擴大信息量,提高實驗教學質量和效果。采取項目教學的方式,進行綜合性的實際訓練,實訓內容項目化,讓學生在實習過程中身臨“職業環境”,把知識教育變成能力教育,綜合技能訓練采用企業運作模式,使學生在真實的職業工作環境和崗位上增長知識、感受工作氛圍、體驗工作內涵,使畢業生“零距離上崗”,真正做到與企業“無縫鏈接”。使學生在校期間接受較為完整的知識與操作技能的訓練,為畢業后盡快適應專業工作打下堅實的基礎。
2.4 實施靈活多樣的辦學思路,探索教學發展新空間①走市場化路子,實行市場化運作方式,廣泛開展合作辦學。主動與勞動人事、農業、婦聯等部門聯系,組織開展培訓工作,與企業合作,主動與企業聯姻,實行訂單培養。②與高等學校聯系,聯合辦班,分段培養。為學生提供新出路。③利用學校現有設備,將學生實習、實訓與企業加工相結合,開展教學創收。④主動考察鄉鎮村組所需的新技術,開展技術幫扶活動,發揮科技輻射作用。
總之,實驗實訓作為整個教學的一個重要環節,不僅在于幫助學生進一步理解、驗證和鞏固所學的理論知識,更在于作為能力培養的載體,在學生綜合能力的培養、素質的提高和工程意識的形成方面具有獨特的作用。正確認識實驗、實訓教學對人才培養的作用,充分肯定實驗、實訓教學在整個職業教育教學工作中的地位,將對職業學校提高人才培養質量起到至關重要的作用。
電子技術實驗課程教學改革探討:電子技術課程實踐教學體系中的實驗教學改革研究
摘要:電子技術課程層次化實踐教學體系內容包括電子技術實驗、電子技術課程設計、電子技術創新活動以及部級省級電子競賽等環節,它們對學生的培養和能力要求是分層次、臺階式、循序漸進的。為了加強各環節之間的內在聯系和反饋促進機制,本文提出的實驗教學改革的思路與方案是:對實驗教學進行科學定位,建立層次化結構的實驗體系,加強實踐教學體系內在的聯系,強調實驗教學的基礎地位。改革方案解決了作為實踐教學基礎的實驗教學中存在的課程體系設置不科學,實驗內容陳舊落后、與實際需求脫節等問題。經過多年的探索與實踐,我們的改革方案取得了較好的效果。
關鍵詞:電子技術實驗;電子技術課程設計;電子競賽;反饋促進機制
電子技術課程是我校理工科專業重要的技術基礎課程之一,其實踐教學體系內容包括電子技術實驗、電子技術課程設計、電子技術創新活動、部級省級電子競賽等。電子技術課程實踐教學體系決定它們對學生的培養和能力要求是分層次、臺階式、循序漸進的,但是它們之間的內在聯系和反饋促進機制長期受到忽視,在實踐課程體系的設置上缺乏層次化、立體化和系統化的整體考慮[1]。電子技術實驗教學是整個實踐教學體系的基礎,長期以來存在的課程體系設置不科學、實驗內容陳舊落后、與實際需求脫節等問題制約了學生在后續實踐環節中的學習與能力的培養。目前對實驗教學的探索、研究和改革,重視程度不夠,缺乏科學合理的系統化實踐教學模式。因此,根據電子技術實驗課程內容和知識結構的調整和個性化人才培養的需要,有必要對電子技術實驗課程的教學大綱、教學內容、教學方法和考核方式等幾方面進行改革。
一、電子技術實驗教學現狀及改革的必要性
(一)電子技術實驗教學現狀
我校電子技術實驗教學環節改革起步較晚,從2009年電子技術實驗開始獨立設課,模擬電子部分實驗18學時,數字電子部分實驗18學時,實驗一人一組,我們在多年的實驗教學中一直延續老方法,傳統的教學模式沒有改變,而恰恰是這樣偏偏延緩了教學改革的實施,表現在以下幾點:
1.電子技術實驗雖然形式上已經獨立設課,但在實驗體系結構、內容設置仍然依附于理論教學,沒有真正意義上成為一門相對獨立,有自己的教學大綱和教學重點的自成體系的一門課程。
2.在當代五彩斑斕的世界中,學生們被大量的新鮮事物所吸引,使他們對于傳統的教學模式感到厭倦,實驗內容不出新,學習興趣缺乏,動力下降,從而使得教學成績低下,顯而易見這已經適應不了教學改革的需要。
3.傳統的實驗教學模式在實驗課程設置上內容單一、缺乏綜合性。當代教學研究是多個學科相互交叉實行,我們現在不能將傳統的教學實驗內容細化,需要將每個部分都結合起來,使實驗課程更加的綜合化。
4.傳統的實驗教學模式只注重于學生整體的均衡發展,忽視了學生的個性發展,致使培養出的學生只能稱為合格的產品,而不能稱為具有創新精神的人才。
(二)電子技術課程實驗與課程設計的關系以及現狀
電子技術實驗是電子技術課程設計的前提與基礎,每年暑假或者寒假,學生在進行課程設計的時候,面對課程設計題目,許多學生感到無從下手,頭腦里沒有相關的思路,不清楚解答問題的切入點,常常因此耽誤了很多的時間。究其原因筆者認為在平時的電子技術實驗教學中,學生從沒有單獨從頭至尾解決一個問題,每個實驗的內容涉及的知識容量較少,綜合性不高,而且每個實驗的實驗目的、原理及方法、實驗步驟都是事先準備好的,學生幾乎不需要太多的思考[2]。而課程設計無論是實驗步驟還是實驗方法,這些都需要學生自己親力親為去進行,鍛煉學生在課程中的嚴謹性,使得實驗和理論課程統一化。
(三)電子技術實驗教學與電子競賽的關系及現狀
我校從1997年以來,每年有數百名本科生參加了部級省級電子競賽的選拔與培訓,取得了豐碩的成果。這些成績對許多感興趣的學生鼓舞很大,參賽的學生逐年增多,同時參與的范圍也不斷擴大。參加過電子競賽的學生,無論是系統設計、方案論證、整機裝調,還是選用新器件以及創新能力,都得到了提高,同時也增強了他們的自信心。但是能夠參加最終競賽的學生畢竟是少數,受益面不夠。因此,我們希望借鑒電子設計競賽這個平臺,把在競賽中所了解到的信息及經驗,反饋到電子實驗教學中來,逐漸轉化為日常教學規范內容,讓更多的大學生從中受益。
二、電子技術實驗改革的措施以及方案
不斷改革和完善電子技術實驗相關的教學體系,教學改革不應單純是某一方面改革,而應從教學大綱、教材建設、內容設置、教學方法和考核模式等方面展開。
(一)改革試驗教材的內容,完善相關的實驗教學體系
教材的編寫和實驗的改革緊密結合,是實驗改革的結晶和升華。新版的實驗教材是在實驗內容單獨設課,在實驗教學的體系結構、內容設置的改革中,不斷總結相關經驗的基礎上編寫的。在保留原有特色的基礎上,借鑒了電子競賽所涵蓋的知識點以及相關院系反饋意見進行了修訂,重點是對以下內容進行了合理的調整:
1.模擬電子部分實驗內容:分立元件實驗少保留幾個,多增加相關的集成電路實驗,同時加入模擬可編程器件實驗以及應用實驗。
2.數字電子部分實驗內容:在保障基礎的前提下,適當加大可編程器件實驗的個數以及相關內容。
3.綜合性或者系統設計性實驗內容:適當增加一些有關模擬電路,數字電路和接口電路的綜合性實驗,同時加強模擬可編程和數字可編程器件的實驗內容,條件允許的情況下,可加入研究開發性的實驗。
(二)強調綜合設計性的實驗,使實驗與課程設計有機結合
增加綜合設計性的實驗比例,給學生更多的選擇機會,充分發揮他們的想象力、創造力。這類實驗一般周期較長,難度較大,教師只作指導性工作,并提出實驗要求,實驗準備到實際操作由學生自己完成。綜合設計性實驗作為課程設計的基礎,在實驗選題上要注重,即將實驗內容與下一步的課程設計連續起來,為課程設計打下基礎,使學生提前介入課程設計的一些基本步驟,改變過去在課程設計時無從下手的被動局面,這不但有利于培養學生的綜合應用能力以及工程實踐能力,同時反過來電子技術課程設計的內容又能作為大型綜合性實驗去嘗試[3]。
(三)創建開放創新實驗室,使電子技術實驗與電子競賽結合
創建時間開放、內容開放的創新實驗室,為那些的學生提供個性發展的機會,同時通過吸取競賽中有益的經驗,把以前那種小范圍、短時間的賽前突擊培訓活動慢慢轉化成日常教學的規范內容,盡可能讓更多的大學生從中受益,從中探索出適合我校實際的大學生創新與實踐能力培養的新途徑,實現均衡發展與個性發展的結合;創建開放的創新和實踐實驗室,依據電子競賽的相關內容和經驗,把經常用到的電子功能盡可能模塊化、規范化,例如電子競賽中經常用到的可調電壓源、電流源設計等,并盡可能引入一些比較先進的模擬器件進行難度較大的設計和嘗試。通過這些措施,方便學生具體情況具體分析,針對于各個功能的模塊進行組裝,使得設計更加的編輯化[4]。
(四)積極發展虛擬電子技術實驗、網絡實驗教學
實驗手段可采取實際電子實驗和虛擬電子實驗相結合的形式,尤其在實驗室空間緊張和實驗經費短缺的情況下,利用EDA軟件進行仿真電子技術實驗。從電子技術發展的趨勢看,進行仿真是設計電子產品的前提和必經之路,目前,現在的教學電子技術理論教學、電子技術課程設計等課程都設立了專用的教學網站,學生可以在網站上瀏覽并下載自己所需要的學習資料,采用這種靈活自主的學習方式,促進了枯燥教學的多彩性,使得教學方向向網絡化發展,更具有時代性,從而達到更好的教學效果。
(五)實驗考核方法改革
傳統的考核方式都是閉卷考試,這種封閉式的考核以延續多年,而針對于實驗考核,嘗試多種方法,開卷與閉卷考試相結合,多元化的考核方式使得學生針對于評定具有多選性。
三、結束語
實驗教學改革是教學改革的重要組成部分,通過構建科學合理的多層次、立體化的實驗教學模式,采取虛擬與實際相結合、實驗室內與實驗外相結合、統籌安排與自主開發相結合的模式,合理設置虛擬性實驗內容、驗證性實驗內容、綜合設計性實驗內容、研究創新型實驗內容的比例,建立科學合理、有利于創新能力培養的實驗考核辦法,修訂或編寫配套實驗教材,完善電子技術綜合創新實驗室,加強大學生創新實踐等方面能力的培養。通過以上這些措施,不但訓練了學生的創造思維,同時強化了學生的工程意識,而且提高了學生綜合應用知識的創新能力,也縮短了就業后的適應期。
電子技術實驗課程教學改革探討:電工電子技術實驗課程創新性教學探索
摘 要 電工電子技術實驗是應用型高等院校培養學生實踐應用能力的重要基礎課程。目前課程建設和教學的固定式實驗狀態,大大限制了學生的創造性思維能力。本文在分析教學現狀的基礎上,結合長春理工大學部級電工電子實驗教學示范中心的實際經驗,在電工電子實驗教學理念,實驗教學體系、內容及方法,實驗教學隊伍建設,運行機制和管理方式和校企合作等五個方面進行了探索性研究,力爭樹立“以人為本”的教學理念,實現真正意義上的人才培養。
關鍵詞 電工電子實驗;教學探索;課程建設;教學模式
應用型本科院校電子信息類專業學生就業趨勢對相關專業學生提出了兩個要求:一方面要求學生具有扎實的理論基礎,能夠熟練運用所學的相關知識分析、設計和仿真各種電路應用形式,從而滿足用人單位需求;另一方面要求學生能夠系統地運用所學理論知識解決實際工程問題。在電子信息類專業課程建設及教學過程中,對于應用型本科院校來說,電工電子技術實驗課程是學生掌握基本電工電子實踐技巧和理論聯系實際的重要手段。電工電子技術實驗課程教學不能僅滿足于原理的驗證和基本綜合實驗的實訓,更要立足于拓展學生思路、激發學生興趣以及增強學生創新意識。
一、教學現狀
目前,電子信息類專業重要的基礎課程包括電路原理、模擬電子技術、數字電子技術和電子綜合課程設計。如何較大程度地培養學生在電工電子技術實驗課程中的應用實踐能力,是目前電工電子類實驗教學的關鍵任務。對于模擬電子技術實驗而言,學生難于理解抽象的理論知識,不能掌握實驗的目的和精髓。對基本的實驗知識點只是機械地按照教師的要求去完成,并不能有效地啟發學生的創造性思維。對于數字電路邏輯設計實驗而言,建立邏輯模型,邏輯代數基本定律、組合邏輯和時序邏輯的實驗分析和設計是學生學習數字系統的基礎。而學生在學習模擬電路后,面對離散的邏輯分析,與模擬電路存在較大差異,容易使學生的學習能動性降低。所以,只有在做大量的綜合型驗證實驗的基礎上,才能讓學生在抽象的理論知識和實踐動手能力上得到雙重提升。
然而,在電工電子技術實驗教學過程中,教師遇到的難題在一定程度上直接或間接地影響著教學質量[1]。首先,教學資源的限制使得教師在課程的開展過程中力不從心。就大多數國內普通高等院校而言,實驗采用的硬件平臺數量有限,性價比較高的硬件元器件不多,使得模擬電路、數字電路的綜合設計實驗完成情況不夠理想。其次,授課課時數量的減少對于系統完成實驗教學內容帶來較大影響。課時減少意味著課程進度的加快,而課程進度的加快使得實驗操作步驟進一步簡化,學生對于實驗的理解弱化。基于上述分析,由于教學過程中存在的種種問題,學生學習興趣大打折扣,而且他們對于模擬和數字電路的基礎掌握不夠扎實,幾乎無法進行獨立的中小規模電子線路系統的設計。對于課程本身而言,電工電子技術實驗教學并沒有帶來顯著的教學效果,從系統上實現綜合課程設計更是紙上談兵。
二、教學創新探索
面對電工電子技術實驗課程教學過程中存在的問題,結合長春理工大學部級電工電子實驗中心(以下簡稱中心)的實踐教學經驗,本文對電工電子技術實驗課程創新性教學進行了深入研究:以實驗教學改革為核心,以實驗資源開放共享為基礎,以高素質實驗教學隊伍和完備的實驗條件為保障,創新管理機制,提高實驗教學水平和實驗室使用效率。通過教學模式改革培養學生實踐能力、創新能力以及提高教學質量。
(一)實驗教學體系構建
中心從人才培養體系整體出發,建立以能力培養為主線,分層次、多模塊、相互銜接的科學系統的實驗教學體系,與理論教學既有機結合又相對獨立。實驗教學內容與科研、工程、社會應用實踐密切聯系,形成良性互動,實現基礎與前沿、經典與現代的有機結合。引入、集成信息技術等現代技術,改造傳統的實驗教學內容和實驗技術方法,加強綜合性、設計性、創新性實驗。基于此,中心提出“面向四個專業類,進行三個層次教學,達到培養學生三種能力,構建四個知識系統”的“四三三四”實驗教學體系,其中面向四個專業類包括電子信息類、物理化學類、電子信息關聯類(如光電、機電和計算機等)和經濟管理類;三個層次教學即基礎類實驗教學、提高類實驗教學及科技創新實踐教學;培養學生三種創新能力涵蓋基本實驗能力、綜合實驗能力、創新精神和工程實踐能力;四個知識體系體現在場與波、信號、微電子技術和電路系統[2]。
(二)內容及方法改革
首先,當今國內外實驗教學技術發展迅速,嵌入式處理器的應用達到前所未有的高度。隨著市場成本的降低以及嵌入式處理器的處理和控制能力的提升,使得這項技術發展的速度越來越快,因此,片上可編程系統(Programmable System-on-Chip, PSoC)應運而生。PSoC技術的實質就是將CPU、模擬和數字子系統集成在單芯片上。以PSoC芯片和相關軟件開發工具為代表的硬件設計平臺和軟件設計工具引領著未來的設計方向。因此PSoC技術既可以滿足模擬電子技術的設計需求[3],也可以滿足數字電子技術的設計需求,同時還可以進行混合設計,使學生可以從根本上了解自己的實驗內容,其為電工電子技術實驗帶來了翻天覆地的變化。基于此,使用PSoC技術進行嵌入式系統設計具有以下優點[4]:定制,基于PSoC嵌入式系統的設計人員可以很靈活地選擇所要連接的外設和控制器,因此設計人員可以設計出一個的外設,這個外設可以直接和總線連接;降低元件成本,由于基于PSoC平臺的嵌入式系統的功能多樣性,以前需要用很多元件才能實現的系統,現在可以使用一個PSoC芯片實現;硬件加速,選擇PSoC技術的一個重要的原因就是,PSoC能在硬件和軟件之間進行權衡,使嵌入式系統達到較大的效率和性能。針對該技術的實踐創新特點,中心在未來的實驗內容及方法中,通過該技術搭建芯片級的電子技術實驗內容,將有效提高學生的工程應用能力和實踐經驗。
其次,實踐性強是電工電子技術實驗課程的最重要特點。實驗內容的科學化能夠提高學生的主動創新意識,是提高實驗教學環節的基石。理論教學和實驗教學具有彼此依存的緊密關系,一般來說,將電學理論和實踐經驗相互統一,才能較的認識和理解本門學科的本質。相對而言,對于應用型本科院校的學生來說,能夠解決實際的工程問題在就業時往往起到更關鍵作用。所以,實驗環節和理論學習在教學過程中具有同樣重要的意義。
中心根據實驗性質,將電工電子技術實驗分為電工技術實驗、模擬電子技術實驗、數字電子技術實驗、電子電路計算機輔助分析與設計實驗四大類。這四大類實驗涵蓋了電工電子基礎教學的各個方面。單一的從實驗性質方面分類只能從實驗內容上實現全覆蓋,而如何科學的劃分實驗難度和提高學生實驗興趣則不能得到很好的說明和分析。基于此,中心從實驗教學目的出發,將電工電子技術實驗重新分驗證型實驗、綜合型實驗、設計型實驗和創新性實驗四大類。這四類實驗各有不同的側重點[5]。
驗證型實驗。首先要求學生加深和鞏固對本學科基本理論的理解;其次要求學生掌握基本實驗方法,學會觀察和分析實驗現象和數據,熟悉基本實驗技能。此類實驗題目相對簡單,隸屬于某一類實驗性質,實驗內容為基礎性實驗,該部分實驗可以為后續復雜實驗題目積累經驗。
綜合型實驗。在驗證型實驗的基礎上完成一定強度的綜合實驗訓練,就這方面而言,綜合型實驗仍然局限在某一實驗性質當中,但是其電路原理和連接方式都有了一定的難度和復雜性。因此這類實驗題目不應過多,在整個實驗體系中起到承上啟下的作用。
設計型實驗。在4類不同實驗性質的綜合型實驗基礎之上開展設計型實驗,其重點是綜合運用不同實驗性質的實驗方法和技巧完成電路設計和實現。此類實驗主要配合模擬電子技術和數字電子技術兩門課程進行,通過數模混合電路提高學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力。
創新型實驗。該實驗類別是具有研究性、探索性和創造性的大型實驗項目。通過綜合運用各種實驗設備、儀器或模塊完成實驗題目。創新型實驗的題目通常來自科研項目或生產實踐遇到的具體問題,所涉及的知識點涵蓋多門課程甚至多個交叉學科。學生通過查閱文獻、提出方案、電路設計、實驗聯調、撰寫報告和答辯討論等步驟體會電工電子技術實驗的價值和意義,積累實踐經驗,獲得鍛煉。
通過上述分析,驗證型實驗和綜合型實驗屬于某一類實驗性質框架下的實驗項目,而設計型實驗和創新型實驗則需要綜合運用所學知識解決實際工程問題。根據長春理工大學部級電工電子實驗教學中心的授課情況和中心教師教學經驗,現將實驗類型與所需學時比重進行總結,
三、教學探索保障
(一)實驗教學隊伍建設
中心重視實驗教學隊伍建設,在學校政策的前提下,采取有效的措施,鼓勵高水平教師投入實驗教學工作。建設實驗教學與理論教學隊伍互通,教學、科研、技術兼容,核心骨干相對穩定,結構合理的實驗教學團隊。中心形成一支由學術帶頭人或高水平教授負責,熱愛實驗教學,教育理念先進,學術水平高,教學科研能力強,實踐經驗豐富,熟悉實驗技術,勇于創新的實驗教學隊伍。
中心現有教師66人。專職教師55人,其中:正高級19人,副高級19人;博士27人,碩士16人;45歲以上教師21人,45~35歲教師18人,35歲以下教師16人;近五年,增加教師7人;35歲以下青年教師博士學歷由1人增加到9人。教師隊伍職稱、年齡和學歷等結構更趨合理,梯隊建設效果顯著;中心團隊被多次被評為吉林省教學團隊。近五年,中心教師承擔70余項教改和科研項目,其中省級以上項目達到80%;發表教改論文69篇,學術論文189篇。涌現了吉林省科技咨詢專家3人,吉林省第三屆“創業先鋒”1人,吉林省第三批高級專家1人,吉林省第十一屆青年科技獎獲得者1人,吉林省高層次創新創業人才1人,在2012年09月“首屆全國高校青年教師教學競賽”獲全國二等獎1項。
中心構建了6個課程梯隊和4個科研梯隊,課程與科研梯隊互通。教師既承擔理論教學,也承擔實驗、實踐教學工作,提高了實驗隊伍的穩定性。擁有電路與系統、信號與信息處理2個學科,設置博導和碩導崗位,提高兼職教師工作積極性。中心教師數量穩中有升,青年教師業務水平迅速提升,兼職教師工作積極。
(二)運行機制和管理方式
中心于2004年開始采用信息化管理手段,此后不斷改革與完善。2008年進一步完善了網站,2010年進一步完善了實驗預約管理系統和虛擬實驗室系統,2011年新建了視頻監控、網絡化實驗室信息反饋等平臺。
中心網站共分16個一級欄目,實驗預約管理系統與中心網站結合,很好地解決了學生數量大、公共時間少、排課困難、實驗室資源利用率低、實驗效果評價不客觀等難題。實驗預約登記管理系統相關成果獲得吉林省教育技術成果三等獎。虛擬實驗室建設有“儀器設備認識”“網絡教學”“視頻點播”等項目,解決了資源相互需求、相互依賴的矛盾,為學生創新思想交流提供了平臺。網絡化實驗信息反饋系統能夠使教師和學生隨時查詢實驗室開放情況。視頻監控系統設置了32個終端,實現全校所有聯網終端對實驗室的實時監控,既確保了實驗室安全,也有利于提高開放實驗教學和管理高質量運行。通過上述網絡化、智能化、數字化手段管理實驗室,有利于開放式實驗教學和人性化管理。
中心網絡化電子教案、課件、錄像等實驗資源豐富,涉及電子電路課程群、電磁場課程群、信號處理課程群相關課程的理論、實驗和實踐等各個方面,總資源達2.6GB,三年訪問量達到12000人次。
通過結合長期積累形成的品質教學資源和成果,建設并搭建了信息化輔助教學平臺,通過平臺服務學生和教師信息交流,實現了課內、課外統一,并且為實驗室開放運行和網絡輔助實驗教學奠定了基礎。平臺的相關模式為學校開發教學管理系統提供了支撐,同時,相關軟件及信息化資源獲得2項吉林省教育技術成果獎。
(三)強化校企合作
中心先后與飛思卡爾半導體公司、上海未來伙伴機器人公司以及美國安捷倫公司等十多家企業,創辦和協辦了“飛思卡爾智能汽車大賽”“機器人控制大賽”“無線電發射比賽”等多項比賽,并提供培訓、訓練和實踐支持,每年受益學生達500多人。近五年,中心組織競賽10項,共計48次,學生獲得省級以上競賽獎達118項,在吉林省名列前茅。此外依托中心建立的“吉林省大學生創新實踐基地”,極大地豐富和活躍了實驗室開放的內容和形式,在指導學生開展課外學術科技活動、培養具有較強科技創新能力的特色人才等方面,發揮了積極作用,形成了學生培訓、創新、實踐基地和科技骨干人才培養基地。
電子技術實驗課程教學改革探討:電子技術實驗課程教學改革與實踐
【摘要】 電子技術課程是工科院校重點課程之一,電子技術課程的實驗是重要的教學環節。加強學生工程實踐能力和創新能力的培養是教學改革的核心目標。實驗教師要不斷提高業務的能力,調動學生學習的積極性和主動性,提高他們的動手能力,培養高質量的創新型人才。
【關鍵詞】 電子技術實驗教學 教學方法的研究 教學改革
培養學生的創新精神和創新能力是高等教育教學改革的核心目標,而實驗教學作為高校教學體系的重要組成部分,是培養學生實踐能力和創新能力的關鍵環節。實驗教學是培養學生創新思維和實踐能力的重要手段,是提高學生綜合素質的關鍵環節,是高等人才培養過程中不可替代、不可逾越的組成部分;實驗教學作為高等教育體系中的重要組成部分和實踐教學環節,愈來愈受到人們的重視。
隨著科學技術的進步,一些傳統的教學方法和教學內容都面臨著巨大的挑戰,一個改革與創新的教學內容和教學方法的實踐必將成為新一代教育與教學工作者的重任。電子技術課程的教學是工科院校重點課程之一,縱觀中國幾十年來的電子技術學教學實驗,以培養大學生動手和創新能力的電子技術實驗課程教學改革與實踐勢在必行,以更好地培養學生的創新精神與實踐能力。
一、電子技術實驗課程教學存在的問題
我校電子技術類實驗教學課是專業基礎必修課程,在培養大學生理解基礎理論,掌握科學基礎知識起著舉足輕重的作用,為學校培養出人才奠定理論和實踐的基礎。按照目前的教學實驗大綱的要求,學生在掌握理論與實踐的關系,掌握自然界與基礎學術理論的聯系方面能基本滿足培養人的需求,但對適應快速發展的社會需求,適應社會對創新能力人才的需求顯得信心不足。其主要表現如下: (1)教學內容存在著嚴重的“重理論、輕實踐”的傾向。電子技術課程是實踐性非常強的課程,只有通過實踐和實驗才能加深對所學理論的理解。如今電子技術系列課程教學對實驗環節抓的不夠,實驗師資隊伍的培養與再教育欠缺。學生不重視本課程的實驗教學,學生分析問題、解決問題和動手能力不強。(2)實驗教學內容安排不合理。實驗教學中絕大部分實驗都是驗證性實驗,設計性實驗和綜合性實驗較少。不利于提高學生的設計能力和創新能力的培養。提高學生的思維能力、分析和解決問題的能力已成為當務之急。(3)實驗教學方法有待改善。現有的實驗教學方法是老師先講解實驗內容,然后學生進行電路連線和實驗現象觀察及實驗數據測試,學生只是機械式的模仿與操作,對培養學生動手能力不利。(4)實驗教學的考核方法不夠完善。現有的實驗教學考核主要根據學生的實驗情況和實驗報告進行考核,缺少實驗教學過程的多方位考核。
針對存在的問題和缺陷,我們通過多年的實驗教學實踐,總結經驗與教訓,在實驗教學中提出了如下改革思路,并在實踐中取得了初步成果。
二、實驗教學的改革思路
2.1 更新教育觀念、正確認識傳授知識和培養能力的關系
隨著科學技術的不斷發展,電子技術的應用越來越廣泛,教材的內容也日益增加,而理論教學及實驗教學的學時沒有增加,這就要求教師在教學中應認真備課,抓住課程的重點內容,將培養學生的能力放在重要位置上,充分認識到作為培養學生能力的實驗教學與課堂理論教學具有同等重要的地位。
2.2 建立新的電子技術實驗教學體系
電子技術實驗是該教學內容的重要組成部分。為加強學生工程實踐能力和創新能力的培養,首先應對電子技術實驗教學體系進行改革,建立以儀器使用和基本課程內容為主的基礎實驗,以培養學生能力為主的設計性和綜合應用型實驗的實驗教學體系。
2.3 建立一支“雙師型”實驗教師隊伍
高素質的實驗師資隊伍是提高實驗教學質量的根本保障。改變過去理論課教師不愿意介入實驗教學,不愿意兼做實驗教師的傳統觀念,打破理論教師與實驗教師的界限,培養一批動手能力強,實驗教學經驗豐富的理論課教師進入實驗室與實驗教師一起擔任實驗教學任務,一起開發新的實驗項目,一起組建新實驗室,一起指導學生實驗。另一方面,實驗教師和實驗技術人員也不應滿足于已掌握的實驗技能,積極選擇學習方向,進行在崗自學、聽課或參加培訓進修,拓寬知識面,提高業務素質的能力,增強綜合知識的應用能力,提高電子技術實驗教學水平。
2.4 加強實驗數據分析
高等學校實驗課程中的實驗數據獲得,是實驗成功的重要標志,一組的實驗數據的獲得依賴于實驗者正確的實驗方法、完好的實驗設備和地獲取實驗數據。實驗課程應加強實驗數據的分析研究,提高學生的思維能力;加強對實驗數據的分析,培養學生的分析能力。
2.5 對實驗教學方法進行改革
改變過去單一的教學方法,采用多層次開放式教學模式,統籌安排實驗教學和理論教學課程,合理分配課時,多給學生認真思考的時間。推行“選題模塊”化實驗。即由學生根據需要進行實驗項目、設備和實驗器材的選擇,獨立完成實驗電路的設計、調試、測量和分析等環節。在實驗內容上,實驗教師給學生提供實驗的思路、實驗結果的要求,讓學生自己去思考和設計實驗過程,明確實驗目的和應用范圍,提高學生的開發創造能力。
盡可能多使用現代化的教學儀器設備,優先選用既能為教學所應用又能為科研與技術開發所應用的先進設備,使學生掌握先進的儀器設備的使用,同時設備的效益得到充分的發揮。
討論式和啟發式教學方法相結合。對于學生在實驗中發現的問題,指導教師應積極引導學生進行思考,以解決實驗過程中出現的問題。特別是對于綜合實驗中出現的現象,更應組織學生進行討論,以求得的解釋。這就要求實驗指導教師要有豐富的現場工作經驗深厚的理論知識和較強的綜合能力。實驗前充分做好預習。督促學生認真預習實驗內容,做到事先“心中有數”,保障實驗課的效率,使實驗順利進行。加強實驗課的現場指導。實驗指導教師應堅持集體備課,共同討論,以便統一對實驗的要求;在指導實驗過程中,避免學生問什么,教師答什么的現象發生,要因勢利導,注意培養學生分析問題和解決問題的能力。
2.6 改革考核方式,加強過程管理
實驗課程應進行必要的考核,有利于提高學生的綜合能力和創新能力。科學的考核方法不僅能促進學生努力學習,還能激發他們的創造性思維。
考核不應該只注重實驗結果,更應該注重實驗過程。采取平時與實際操作相結合的方式進行考核。平時成績主要從學生的實驗態度、操作過程、實驗結果和實驗報告的質量等幾個方面綜合評定;采用考題必做和選做相結合,完成必做的給基本分,完成選做的加分。
建立考試題庫,讓學生隨機抽選。抽到考題后,當場連接電路、測試波形、記錄數據并回答問題。這種現場抽簽,在規定時間內完成實驗的考試,達到了鞏固所學的知識,提高獨立操作能力的目的。
這樣的評定方式比以往光憑實驗報告定成績更具科學性,有利于學生綜合素質的發展和創新能力的提高。
2.7 開放實驗室,構建創新的平臺
為保障實驗課程的教學質量,充分發揮實驗室的教學實驗的優勢,利用實驗室的空閑時間對學生實行開放。改變以前只有上實驗課時學生才能到實驗室做實驗的做法,做到只要實驗教師在,學生隨時都可以到實驗室做實驗。開放實驗室不僅可以大大地提高實驗室的利用率,提高投資效益,而且對調動學生學習的積極性和主動性、提高他們的動手能力、培養高質量的創新人才有十分重要的意義。
三、改革與實踐的應用情況
在我們提出改革與實踐的方案后,積極創造了改革與實驗的環境,要求教師和學生們積極投身到這個改革與實踐中來。
3.1 增加綜合性、設計性實驗,提高學生綜合能力
在電子技術的實驗內容中,增加綜合性、設計性實驗項目,在綜合性實驗教學中,要求學時在掌握驗證性實驗基礎上,能綜合應用所學的知識及多種實驗技能解決有一定難度的實驗問題。設計性實驗是指教師只給出實驗目的、要求和實驗條件,學生自行設計實驗方案并加以實現的實驗,這部分內容要求學生在掌握基礎性實驗和具備綜合實驗能力后進行,注重培養學生綜合設計能力、實驗動手能力、自主學習能力和查閱參考文獻的能力,激發學生潛在的創新能力。按照改革思路首先適當地安排一些綜合性實驗,共學生挑選內容的實驗,例如,在電子技術的實驗內容中,可以安排由運算放大器組成溫度控制電路及三角波、方波的波形產生電流,由555芯片構成的定時器和脈沖信號發生器電路、由78及79系列芯片構成的直流穩壓電源電路等常用電路作為綜合性實驗選做內容,收到了很好的效果。在此基礎上,給出設計性實驗項目的要求,學生自己按照要求,查閱參考資料、設計電路、安裝電路、調試電路、整理實驗數據寫出完整的實驗報告。如:要求學生用運算放大器實現波形轉換、用數字集成電路設計搶答器等,通過這些實驗內容的改革為課程設計與畢業設計中電路的設計和調試打下好的基礎。
3.2 開發創新實驗,培養學生創新能力
經過綜合性、設計性實驗的訓練,學生積累了一些實驗技巧及方法,在此基礎上增加創新性綜合實驗項目。創新實驗屬于選修內容,這些內容要求學生在計劃外進行,動手能力強及有興趣的學生才可以選擇,學生可以選擇自己感興趣的課題研究,實驗室提供實驗平臺及必要的元器件,學生經歷了科研項目的全過程,培養了實事求是的科學態度和團隊精神。
將電子技術創新性實驗與電子技術學科競賽結合起來,學科競賽是培養學生實踐能力和創新能力的有效途徑。組織引導學生參加教師的科研課題,另外工程實現中心還成立了學生科研創新基地,為學生提供實踐性開放性訓練的機會,為學生提供固定場地,先進的儀器設備及專業的指導教師。這樣培養學生創新能力,激發他們的競爭意識,以賽促學,提升了學生的創新能力及創新意識。
電子技術實驗課程的教學實踐證明,這種電子技術實驗教學改革是成功的,培養了學生的創新能力和創新精神。
電子技術實驗課程教學改革探討:電子技術實驗課程教學改革及探索
摘要:實驗教學是培養學生動手能力和創新能力十分重要的環節。針對電子技術實驗教學中存在的不足,進行分析,并提出相應的改進措施。
關鍵詞:實驗教學;創新能力;EDA軟件
【中圖分類號】G640
電子技術課程主要包括“模擬電子技術”和“數字電子技術”兩大部分,其實驗教學是該課程教學體系中的重要組成部分,它能夠鞏固知識、訓練動手能力和培養學生開發創新的能力。因此,實驗教學的效果將直接影響整個專業課程的教學質量。
一、電子技術實驗教學中存在的問題
1、傳統實驗教學主要以基礎的驗證實驗為主,學生在規定的時間內(一般兩課時),按照指導書上的內容和步驟做實驗,教師主要指導學生根據理論所學的原理,按照實驗指導書的操作步驟,連接電路圖,測量數據,觀察波形,記錄數據,填寫表格,學生在實驗過程中基本上只是跟隨教師的步伐按部就班地去做,沒有創造性的思維和舉動。很多學生雖然實驗的正確性、實驗速度提高了,但做完實驗甚至都不明白做了些什么,課下也只是被動地應付完成一份實驗報告,而對于每個項目的具體實現方法,設計原理,卻知之甚少。很少有學生去針對每次的實驗內容,提前預習,主動地去了解元器件和具體分析電路圖,學生只能是被動的去動手,沒有對實驗結果去分析或提出改進措施。即使增加了幾個設計性的實驗,也大多由教師提前將設計內容告知學生,并沒有真正的調動學生的積極性和創新能力,缺少學生自己思考分析的環節,綜合能力沒有得到提升。這種實踐教學方法只是流于形式,不利于培養學生的動手能力、綜合運用知識和分析問題的能力。
2、課程的綜合考核成績雖然由理論考核和實踐考核成績構成,但由于理論考核采用試卷考試形式上比較公正客觀,而實踐環節的考核主要以學生平時的實驗報告為主要考核依據,造成有的學生不注重實驗的過程而只注重實驗結果,實驗過程中多忙于記錄實驗數據,很少鉆研問題,沒有帶著問題去學、去做實驗;個別學生甚至上課不認真做實驗,在一旁觀望,等別人做好了抄別人的數據,因此大多數情況下并沒有真正的對實踐進行考核,只能給出印象分,學生只要按時到課做實驗不管做的效果如何基本上都會通過,因此學生比較重理論而輕實踐。
3、對于課程結束后的集中實訓環節,一方面由于學生平時實踐能力較差,電路板的元件焊接過程中必然存在著元件和電路板的損壞。另一方面學生不能經歷原理分析、元器件安裝及調試,學生的感覺并不好。
二、實驗教學模式改革的重要性和必然性
在高等職業教育中培養學生的創新精神和創新能力是教學改革的核心目標,而實踐和實驗教學作為學校教學體系的重要組成部分,是培養學生實踐能力和創新能力的關鍵環節。應充分認識實踐教學環節在高職教育中的重要性,改變目前實踐教學在教學中的從屬性和純驗證性。按照高等職業教育以就業為導向、以能力為本的職業技能培訓的角度,根據專業確定的職業崗位群,緊密結合地方經濟發展狀況,依托企業開發課程體系。對實驗教學進行重新組合,以培養高素質人才為主,建立新的實驗教學體系。樹立“學生為主體,教師為主導”的教與學的關系,提倡學生在教師的指導下自行設計的實驗教學方法。為了提升學生創新實踐能力,必須對現有的教學與模式進行改革。
三、改進方法
1、將理論教學與實驗教學進行整合,以項目的形式進行知識的講授和實驗操作,讓學生從簡單的子項目開始邊學邊做,通過項目的實施改變理論知識與實踐相脫節的問題。采用項目教學法,使每個學生都能帶著項目去學習,同時在項目的實現過程中加深理論知識的理解和掌握。在項目的設計上,注意從簡單到復雜,從單一到綜合的逐步遞進,這樣即能符合學生探求知識的認識規律又能提高學生的學習興趣,從根本上轉變學生不重視實踐的思想。
2、根據學科發展和實驗對象的不同,及時更新實驗內容和實驗大綱,編寫了任務書形式的實驗指導書。實驗內容的選題根據學時的要求,涵蓋基礎類實驗、綜合類實驗和提升類實驗,同時也鼓勵學生在課余時間自主思考,自主設計選題。學生可根據實驗任務要求,從所提供的實驗器件里選擇合適的器件,自行設計出符合要求的實驗電路圖,擬定出測試方案,再到實驗室進行連接、調試,調試成功后按要求寫出完整的實驗報告。由于實驗項目與實際生活緊密相關,所以激發了學生做實驗的興趣,提高了學生做實驗的主動性。
3、充分運用現代化教學手段,在教學中引入EDA軟件,利用EDA軟件強大的仿真功能進行電路系統的仿真、演示等。打破了傳統的“動手”、“實物”實驗理念,利用學院較好的電子設計環境,為課程設計提供良好的條件,通過虛擬仿真軟件,讓學生自己去完成一個項目的綜合設計,通過觀察分析實驗結果,及時地驗證電路設計是否正確、合理。啟發學生的多向思維和設計思路,充分發揮學生的主觀能動性,激發學生的創造靈感和創新欲望。這樣既能提高學生學習的興趣,又能使學生在掌握本課程內容中提高了應用計算機的能力,掌握了先進的設計方法,提高學生的動手能力,取得了很好的教學和實踐效果。
4、為真實地對學生的知識、能力和素質進行評價,實驗成績的評分從實驗的不同方面綜合考核,主要由平時考核和期末考核兩部分組成:期末實驗總成績=平時成績(60%)+期末成績(40%)。其中,平時成績由預習報告完成情況、課堂實驗操作能力、課堂紀律、實驗中是否安全用電、課后實驗報告完成情況來決定:(1)實驗預習10%;(2)實驗操作25%;(3)實驗紀律10%;(4)實驗報告10%;(5)實驗安全(5%),期末考試采取分組考試形式,考試內容包括學生平時實驗操作過的所有實驗項目,考試時由學生抽簽決定考哪個,由于抽簽的隨機性,學生有可能考到任何一個實驗項目,所以極大地調動學生平時做實驗的主動性與積極性。
四、結束語
通過電子技術實踐教學模式的改革,有效地解決了理論教學和實踐教學相脫節的問題,徹底轉變了傳統的課堂教學和實踐教學相分離的教學方法。從分析實驗原理、電路連接與調試、實驗記錄、數據處理、小組匯報到實驗報告,每個步驟或實驗項目的完成學生都能看到自己的學習成果,學生的學習主動性比以往有了極大的提高,實驗效果有了明顯的改善,因此,優化實驗項目,改善教學方法,加強學生的動手能力和創新能力,是培養高素質人才的迫切要求。