电工电子教学实验中心创新实验体系的建设

刘素贞，李 华，耿跃华，张雪辉，张文玲

(河北工业大学电气工程学院，天津 300130)

0 引言

1996年，我校开始“211工程”立项建设，学校对学科群及专业设置进行了全面重组整合。对电工基础、电子学、电工学三个教学研究室进行了优化调整，成立了电工电子教学实验中心，并对电工、电子类课程体系、教学内容、实践环节、现代化教学手段等方面进行深入系统的改革，实现统一规划、统一设置、统一管理，使教学配置更加合理、更加完善。2005年我校电工电子教学实验中心被评为河北省首批实验教学示范中心，并列为中央和地方共建的基础实验室。

为了适应新世纪对人才知识结构和创新能力的需求，实施“科教兴国”这一宏伟战略，对大学生实践能力和创新意识的培养已越来越引起高等院校的重视［1-5］。配合我校“稳定规模、提高质量，调整结构、优化布局”的方针，电工电子教学实验中心在人才培养中力图体现“厚实基础、注重理论、突出实践”的教学特色，注重理论和实践的结合，注重创新意识和能力的培养，从多个环节促进创新实验体系的建设。

1 实验课程设置

实验课程体系分为电工类和电子类两大基本模块，并开发了现代化教学实验模块。电工模块包含电路理论基础实验、电工技术实验、电磁场和电磁波实验;电子模块包含电子技术实验、数字电路实验、模拟电路实验;现代化教学实验模块包含仿真实验和创新实验。

2 实验教学模式

本着“注重基础，突出应用，由浅入深，由易到难”原则，在一般验证型实验的基础上，适当增加综合型、设计创新型实验项目。实验教学采取分层次、分阶段、循序渐进的模式，由浅入深、由简单到综合、课内外结合，合理安排实验项目，从而不断提高学生的工程实践能力。

2.1 验证型实验(基础阶段)

该阶段的教学目标是“奠定基础”。该阶段使学生掌握基本理论、基本知识、基本技能，完成定律、定理的验证实验和元件特性实验。熟悉电工电子技术的基本测量方法。学会观察、分析、判断和处理实验过程中的问题，正确记录和处理实验数据，完整表述实验结果。通过该阶段的学习使学生具备电工电子实验的基本实验能力。

2.2 综合型实验(提高阶段)

该阶段的教学目标是“深化提高”。该阶段教学实验内容大都具有较高的综合性和渗透性，涉及到的知识点广，使用的仪器、仪表种类多，完成这类实验的过程与解决实际科研问题具有较强的模拟性。在该阶段逐渐强化学生灵活运用理论知识指导实验的能力，进一步提高动手能力，并通过对实验数据的分析来培养发现问题、解决问题、总结规律、归纳知识的能力，从而培养一定的工程实践能力，提高学生综合运用知识的能力。中心已开实验项目113个，其中综合性实验56个，占49.6%。

2.3 设计创新性型实验(探索创新阶段)

该阶段的教学目标是“探索创新”。该阶段实验教学首先给学生提供一些实际工程中的课题。教师给出基本要求，学生自己查阅资料，制定实验方案，再由教师审定后实施，学生通过反复实践、探索、研究，提高分析问题和解决问题的能力。该阶段也可以根据课题要求，由学生自行设计实验方案。该阶段教学目的在于培养学生进行科学研究的兴趣，提高学生的创新精神和创新能力

3 多元化的开放实验

加大实验室开放力度，采取多种形式加强学生创新能力的培养，扩展实验室概念向更宽广的方向延伸。

3.1 基础课程实验室的开放

中心下设的电工测量实验室、电路基础实验室、电工实验室、电子实验室、电磁场实验室对全校师生完全开放。在实验正常进行后，对希望进行自主实验的学生，提供几次开放时间，这类实验室开放，场地是在基础课程实验室内。

学生向有关实验室(或者有关课程组)递交实验的设计草案，说明实验的实施线路，注明所需要的仪器设备;教师对其设计草案进行审阅。若认为学生的实验原理正确，实验线路可行，并且实验室能够提供所需的仪器设备，则与学生预约实验时间，界时对学生开放实验室，允许学生进入实验室进行实验。

自主实验完成后，学生要向有关实验室(或指导教师)呈交规范化的实验报告。报告应包含实验目的、实验原理、实验内容和操作方法、实测数据、数据处理的方法和过程、实验结论等内容。自主实验允许失败，但要求以科学、严谨的态度如实记录实验数据，并从理论高度分析原因，进一步探求解决途径。

这种理论与实践相结合、允许学生自主立项并开放实验室的教学方法，可以更充分地调动学生学习的积极性和主动性，达到良好的教学效果。

3.2 建立虚拟实验室

利用网站开发工具Macromedia DreamWeaver，设计了以虚拟电子实验开发软件Electronics Workbench为基础的电工电子虚拟实验室，为学生提供了一个功能强大的仿真实验环境。学生在校园网的任一节点均可参与实验的学习、实验方案的仿真论证、预约实验、答疑解惑。

借助于上述网络教学，极大地方便了学生学习，并且使师生间的互动交流形式多种多样，激发了学生的学习积极性，改善了教学的效果。

图1 电工电子虚拟实验室模块划分

4 建立创新实验平台

为了培养学生的创新能力，给优秀学生提供一个良好的学习与研究环境，我们专为在校本科生建立了电子工艺实习基地、大学生创新实验室等，大大地改变了实验条件，为学生提供优越的电工电子工程实践能力和创新能力的培养场所。实习基地、创新实验室配备多种性能稳定且指标较高的教学、科研型仪表设备，同时配备了经验丰富的指导教师。中心教师积极指导学生参加各种制作、发明和从事学生科协活动，使实验中心成为学生科技创新、科技实践的重要基地。

4.1 “个性化”的培养机制

中心教师在授课过程中，挑选学习成绩优秀并热心参加科技制作的学生开展“个性化”培养。根据学生的特长及兴趣，制定“个性化”的培养方案，对学生的理论学习及实践能力等方面进行全程跟踪指导。为了吸引更多学生投入到创新实践活动，在每项学科竞赛选派正式参赛队员之前，将举办学院竞赛、学校选拔赛，利用假期集中培训，让更多学生有机会参加到大学生创新实验和学科竞赛活动之中，培养其动手能力、创新能力。

4.2 优秀的指导教师

高素质的学生需要优秀的教师来指导，中心为电子工艺实习基地、大学生创新实验室等配备了具有高级职称且经验丰富的指导教师。对于创新实验，指导教师应面向学生个人以及实验项目做出有针对性的指导，满足学生个性化、多样化的需求，强化学生学习的主动性和教师指导的实效性。

4.3 多形式的科技讲座

每学期都主办科技论坛，邀请校外的知名专家、学者做学术报告，使学生了解电气学科的前沿领域及国际热点问题，扩大学生的知识面，激发学生的科技热情。

协调好完成教学任务与教师的对外交流和提高的关系。派遣人员参加学术会议和短期培训班，派遣有关人员出国学习，保证了教师的学术水平和管理水平的提高。参加学术会议、出国留学等回来的教师都在第一时间内就自己的学习情况、科研项目做报告，使学生能够了解电工电子技术与相关专业领域的发展动态，营造浓厚的学术氛围，激发学生的求知欲望。

4.4 完善的管理制度

实验教学是高等学校教学工作的重要组成部分，同理论教学相辅相成，对培养具有创新精神和实践能力的人才起着不可替代的作用。为加强实验教学管理，稳定实验教学秩序，挖掘创新实验室的潜在效能，中心在执行学校《河北工业大学实验教学管理制度》的基础上，制定了《加强实验室建设，深化实验教学改革的实施意见》、《电工电子教学实验中心管理条例》、《教师科研活动管理条例》、《实验教师岗位职责》、《实验室开放管理规定》、《实验室学生守则》、《实验课学生考核办法》、《实验室仪器设备管理制度》、《仪器设备管理办法》、《低值耐用、易耗品管理办法》、《仪器设备维护与修理的管理办法》、《仪器设备损坏丢失赔偿制度》、《实验室安全、环保制度》共13个规章或条例。这些相关制度为我校创新实验平台的健康、有序和可持续发展提供了保障。

5 效果

通过创新实验体系的建设，提高了学生的理论水平、工程实践能力和运用现代电工电子技术的技能，学生参与科技创新活动积极性显著提高。学生参与科技创新活动及全国、天津市、河北省电子设计大赛、全国足球机器人大赛等活动，均取得了优异成绩。在毕业生就业中，西门子、摩托罗拉、正泰、天威集团等大型企业每年到电气学院招聘毕业生，用人单位普遍认为我校毕业生动手能力强，电学基础知识扎实。

［1］ 马庆龙，李赵红，朱明强.大学生创新型实验室建设［J］.电气电子教学学报，2010，32(4):86-87

［2］ 吴建强，吴辉.面向工程教育的“电工学”课程建设与实践［J］.电气电子教学学报，2010，32(增刊):35-38

［3］ 肖看，尹仕，严国萍.创新型电工电子全开放实验教学模式探索与实践［J］.实验室研究与探索，2010，29(4):79-82

［4］ 刁鸣，董国强，潘信吉，王松武.示范中心创新实验室的建设［J］.实验室研究与探索，2007，26(1):74-76

［5］ 杨拴科，马西奎，刘晔.创建国家级电工电子实验教学示范中心的实践［J］.实验室研究与探索，2007，26(1):67-70