电子与电气工程创新实验教学研究

周成虎，黄明明，瓮嘉民，张晓玫

（河南工程学院电气信息工程系，河南郑州451191）

电子与电气工程创新实验教学研究

周成虎，黄明明，瓮嘉民，张晓玫

（河南工程学院电气信息工程系，河南郑州451191）

传统的实验教学通常以验证性实验为主，属于填鸭式教学.久而久之，大学生会丧失创新意识和自学能力.实验教学应培养学生的主动性和实验内容的多样性.该文提出有利于创新精神和实践能力培养的“大电类”实验教学体系.该体系包括课内实验教学和课外科技创新活动两部分.在制定实验教学方案时，以实验中心为单位，按照“系列化、分层次、不断线”的原则和循序渐进、逐步深化的认识规律，从观察认知、综合设计上升到研究创新，创建有利于学生创新精神和实践能力培养的金字塔式实验教学体系.实践证明，分类分层次的实验教学体系完全适合电子与电气类实验课程教学.

实验教学；创新意识；实践教学；分层次教学

1 引言

当今世界电子与电气产品层出不穷，科技发展日新月异.传统的实验教学需要巨大的变革以满足知识更新的需要.世界上主要发达国家的大学正在不断更新实验教学平台，改革实验方法和手段.

为了适应新形势的发展，逐步提高大学生的动手能力，提升学生就业的竞争力，笔者提出了多样化的实验教学模式和个性化的培养方案.该方案以传统实验教学平台与实验教学内容为基础，把握现代电工电子技术的发展前沿，改进实验教学设备、实验课程和实验方法.结合各专业的就业方向，优化整合电工电子系列实验课程的教学内容，不断完善实验教学技术、手段和环境，确保实验教学目标的实现.

2 自主创新实验教学的研究内容

传统的实验教学通常是由教师主导的验证性实验，电路的结构、参数、方法及步骤均已固定，属于填鸭式教学.学生看到老师如何操作，自己就如何操作，想不到课本以外的问题，久而久之，就彻底丧失了创新意识和自学能力.学生现在学到的知识将来会被逐渐更新，面对将来诸多崭新的科技知识必将茫然不知所措[1].

针对目前的形势，应该首先培养学生敢为天下先的创新意识.而这种意识的培养首先来源于实验自主性和多样性.笔者提出有利于创新精神和实践能力培养的“大电类”实验教学体系.

在制定实验教学方案时，采取以实验中心为单位的整体革新的方法，按照“系列化、分层次、不断线”的原则和循序渐进、逐步深化的认识规律，从观察认知、综合设计上升到研究创新，创建了有利于学生创新精神和实践能力培养的金字塔式实验教学体系，如图1所示.该体系包括课内实验教学和课外科技创新活动两部分，其中，课内分四个层次，课外分五个层次.实践证明，分类分层次的实验教学体系完全适合电子与电气类实验课程教学.

图1 实验教学体系

此外，实验中心有完善的开放制度，已有15个实验室实现了开放，形成了开放式、信息化教学环境.在此基础上，实验中心不断加大新实验项目研发力度，重点开发综合设计性实验和创新开发性实验项目，陆续推出42个新的实验项目[2].

为培养学生的创新精神和实践能力，给“尖子”学生提供创新训练环境与条件，实验中心建有“电子创新开放实验室”、“印刷电路板设计室”、“印刷电路板制作室”等创新性实验室，并配备了经验丰富的指导教师.这些实验室通过对“尖子”学生进行“个性化”培养、举办电子设计竞赛培训及学生业余科技制作等活动，在人才培养过程中发挥了重要作用.

通过一部分“尖子”学生的传、帮、带，使绝大部分学生的理论和实践技能得到提升.这种学生带学生的做法既激发了学生互相学习的积极性，也弥补了老师数量较少的不足，逐渐形成了优生带差生、老生带新生的良性循环.

3 创新型实验室软硬件建设

在实验中心建设过程中，借鉴了国内外高校实验室建设的经验，建成设备技术先进，功能完善，适应基本技能和创新人才培养的实践教学平台.在教学实践中通过构筑完善的实验教学体系，提高实验、实习教学质量，培养学生的动手能力、综合素质，使学生熟练掌握基础实践、基本技能，全面开发学生的创造性思维和创新能力，从而培养适应于当代社会需要的创新型人才.

在教育活动和教育实践中，为了充分发挥实验中心现有优势，以电子系统设计为主线重组知识结构，完善实验内容，构建不同层次的实践教学体系，我们进行实践教学内容的创新重组，研究实验课程之间的相互衔接，逐渐形成创新的实验项目与基础实验项目的融合关系.此外，还建立开放性实验室,注重学生个性差异,满足不同学科、不同专业学生的教学要求,有效地利用实验室资源.

在保证基本教学要求的前提下，对原有实验项目进行精选、合并、更新、改造.教学内容要能引导学生从工程的角度去独立观察、思考与探索，将工程实践中必须掌握的各种能力合理安排在各个实验中进行训练.

通过深入学习，积极调研，不断吸收电工电子新技术、新成果，使今后对实验室的投资更趋合理，满足实验教学、工程训练、科学研究和创新实践的要求；改革更新教学内容，进一步加强实验教材建设，加快开发网络课件、制作典型教学案例视频.

学校也一贯重视实验室建设工作，按照“高起点、高标准、高效益”的原则，不断加大实验室建设力度.学校每年在财务预算中列专项经费用于购置实验仪器设备.目前，实验中心已建成各类实验室38个，设备配置可满足实验教学研究需要.实验中心通过学术交流和师资培训，提高实验人员素质和专业技术水平.

实验中心加强实验室的开放，认真做好实验资源共享工作，仪器设备平均每天12小时对学生开放，利用率在95%以上.

为适应实验教学网络化和实验室管理信息化的发展趋势，建立计算机网络化实验教学与管理，建立和完善了开放式教与学的互动机制，实验中心通过建设实验中心网站和信息平台，促进教学手段现代化、管理信息化.

网络化实验与教学管理信息系统集网络化实验、信息、管理、服务与交流等多功能于一体，提供了丰富的网上教学资源和相关实验教学管理信息.

经过十几年的建设和发展，中心形成了以培养工程实践能力和创新意识为核心的现代化电气信息类实验教学平台和相适应的实验教学体系，并在运行中取得显著成效.具体表现为：

实验中心教学指导思想明确，实验教学理念先进，知识传授、能力培养、素质提高协调发展的教育理念和以能力培养为核心的实验教学观念得到充分贯彻.随着教学内容、教学方法和手段的改革和完善，教学效果不断提高.

实验中心设备先进、数量充足、覆盖面广、特色突出、优势明显，充分满足了不同年级、不同专业实验教学的要求.实验教学内容涉及电气工程及其自动化等全校多个本科专业的课程各类实验教学、课程设计、实践训练任务、青年教师培养及各类电子设计竞赛等实践环节.

实验中心管理科学、责任明确，工作思路清晰，已建立起高效运行的管理机制.近年来，在实验教学、开放实验室、实验考核方法等方面的改革不断深入，取得了良好的效果，得到学生的好评.

4 结语

通过实验教学改革，实验中心已成为学生课内外的实验教学、创新实践和工程训练基地.通过开放式实验教学，学生逐渐摆脱依赖教师指导的心理，能自觉发现和解决问题；通过学生自主选择、安排实验，提供了发挥想象力、进行创新实践的时间和空间，学生的自主实验能力得到明显提高，并在各种设计竞赛中得到了印证；在综合设计型实验教学和系列化的课外创新实践活动中，实施因材施教，引导个性发挥，注重发现创新人才和培养创新能力，培养了一大批实践能力和创新意识强的优秀学生.学生在各类大学生电子设计竞赛中表现出了很强的综合创新实践能力，获奖数量和等级明显提高.

〔1〕雷万忠，季宝杰．电气信息类工程实践教学体系的构建[J]．实验室研究与探索，2011（6）：38-42．

〔2〕瓮嘉民，周成虎．电子创新开放实验室建设的探索研究[J]．实验室研究与探索，2012（2）：33-35．

G642.0

A

1673-260X（2013）09-0256-02

河南省教育科学“十二五”规划课题：电子创新工程人才培养模式研究([2012]-JKGHAD-0221)