基于目标引导的电子实验渐进创新教学法

谭爱国， 顾秋洁， 何杏宇， 江 霓

(上海理工大学 电工电子实验中心，上海 200093)



基于目标引导的电子实验渐进创新教学法

谭爱国， 顾秋洁， 何杏宇， 江 霓

(上海理工大学 电工电子实验中心，上海 200093)

针对电子实验教学的现状，提出以系统实验为主线的电子实验阶段渐进创新教学法，构建以基本操作能力、自主设计能力和综合创新能力培养的三层实践教学体系。通过贯穿式实验教学模式，让学生将所学的课程结合起来，激发学生主动学习兴趣，逐步培养学生的综合素质与创新能力。

目标引导； 系统实验； 实验教学； 创新能力

0 引 言

2012 年，教育部提出将“创新人才培养模式”作为提高高等教育质量的一个重要举措，以提高实践能力为重点，实施“一基础五卓越”人才培养计划[1]。实验教学是目前高等学校培养学生实践能力的关键途径，随着现代社会对创新型人才需求的不断增长，传统的实验教学方式已不能适应现代高等教育的要求，让实验教学更好更有效地为“卓越人才”培养服务，已成为未来实验教学改革方向[2-3]。

随着电子技术在社会各领域的逐步渗透，高等学校电子系列课程已成为许多专业的重要学科基础课，电子系列实验课程对提高学生的实践能力、工程意识、创新能力等综合素质的培养起着至关重要的作用。为了培养适应现代高等教育创新型的人才，充分发挥电子实验课程在“卓越人才”培养中的作用，该系列实验课程须在教学理念、课程设置模式、教学方法、教学评价等方面进行改革。本文根据目前高校电子系列实验教学现状，个人实验教学经验及创新教学经历，提出了基于目标引导的电子实验阶段渐进创新教学法。通过该教学法，让学生将所学的课程系统性结合起来，做到融会贯通，有的放矢，逐步培养学生的综合实践能力。

1 电子系列实验教学现状

电子系列实验课程是工科学生非常重要的专业基础实践课，课程应用广泛、实用性很强，对理论和实践要求高，同时其内容丰富，实践课程涉及的各种新器件、新技术及实验平台的发展非常迅速。搞好该类课程的教学对学生后续专业课程的学习、工程实践或科学研究具有至关重要的作用。目前高校电子系列实验课程主要存在以下几个方面的问题[4-9]：

(1) 电子技术领域新器件、新技术及实验平台发展非常迅速，传统电子系列实验课程在内容安排、实验平台的选用等方面存在与企业需求脱节现象。

(2) 在实验平台选用、实验内容的设置方面，系列课程之间、系列课程和后续专业课程之间缺乏贯穿性，各个实验系统之间相对独立，实验内容关联性不强，平台的选择大多依赖老师的专业背景，学生在不同实验平台的学习上花费的时间较多。另外电子技术类课程一般都是采用理论教学和实验教学独立授课的模式，理论教学内容与实践环节存在关联性不强的现象。

(3) 实验项目的设置缺乏系统性，实验教学内容与科研、工程、社会应用联系不密切，实验教学附属于理论教学，通过分段实验来验证和加深部分理论知识点的理解，实验中，学生按照指导教师讲授的实验步骤或指导书上的实验步骤，机械性地完成实验，学生大多是被动地接受知识，其思维往往仅限于教科书上的知识，不利于学生主动地去发现问题、解决问题，从而提高其综合实践能力。学生缺乏对电子技术的系统理解，对实验项目如何和工程实际应用接口认识不够，通常是为了实验任务而实验的学习模式，很难激起学生进一步实验和科学研究的热情，甚至使学生失去学习的兴趣，不利于创新人才的培养。

(4) 实验课程设置不合理。不同专业的学生，同一专业不同层次具有不同实验需求的学生授课内容和授课方法几乎完全相同，不利于激发学生主动学习兴趣，不利于人才的分类分阶段渐进培养。

2 目标引导的电子实验阶段渐进创新教学法

针对教育部提出的“创新人才培养模式”，把学生培养成具有实践能力、创新能力和创业能力的高水平人才，我们在广泛征集同行教师、学生和企业技术研发管理人员等意见的基础上，经过调研和实践，提出了“基于目标引导的电子实验阶段渐进创新教学法”，采用“贯穿式实验教学模式”，将电子系列实验课程系统性的结合起来，通过阶段渐进创新教学法，让学生将所学的课程结合起来，激发学生主动学习兴趣，逐步培养学生的综合实践能力与创新能力[10-12]。

2.1 教学体系特征

电子系列实验课程包含“电路分析”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”“电子系统综合设计”等课程，课程体系设置，采用面向培养系统实验能力为主，以工程目标为引导，通过分阶段循序递进、灵活配置授课方式的课程群体系，将工程能力的培养渗透到各个实验环节，培养学生自主学习与研究能力，激发学生学习兴趣与创新能力。该教学体系具体特征如下[13-14]：

(1) 实验项目丰富，紧密联系社会需求，设置涵盖了新技术、新器件、新平台应用实验项目。内容不仅仅局限于常规的实验内容和手段，加入了仿真实验、可编程技术、新器件应用等实验项目。另外，依据不同专业的学生，不同层次学生对实验需求的不同，采用多元化实验项目，以便于分类人才的培养，充分调动学生做实验的兴趣和主观能动性，倡导学生的个性发展，挖掘学生个人潜能。

(2) 在该课程体系中，实验内容的安排以系统项目为主线，将系统单元电路渗透到不同年级，不同课程的实验教学中，让学生在不同的学习阶段完成系统中各个独立单元电路的设计实验，将单元电路尽量融入系统中，最终将各阶段的单元设计联系起来，构成功能完整的综合性实验。采用面向系统能力的教学思想，让学生从低年级开始就能把握学习的方向，找到自己的兴趣点，培养学生自学能力和自主研究的能力。

(3) 课程体系框架采用分阶段、分层次设立实验项目，每门课程依据阶段性目标分层次设置实验项目。

(4) 在该课程体系中，采用贯穿式教学模式，在不同阶段, 使用同样的开发工具，将不同实验课程系统性结合，形成关联性，学生可以阶段性的熟悉实验平台中的各个单元，逐步掌握整个实验平台，积累综合实践能力。

2.2 设课方法

课程体系中每门课程的实验项目按层次分为3个板块：基础性实验项目板块、应用设计性实验项目板块、创新研究实验项目板块。每个板块包含了多个实验项目，基础性实验项目板块和应用设计性实验项目板块有必修项目和选修项目，创新研究实验项目板块只有选修项目，选修项目一部分来自学科前沿课题，一部分参照全国大学生电子大奖赛的要求设置[15]，以系统实验为主线分阶段执行，首先按系统要求将目标分解到课程，然后在课程内再分为不同层次的独立单元电路，以一个个实验项目进行授课，学生可以依据自己的专业和兴趣进行选择。在必修和选修项目中，依据项目特征，我们将新技术、新器件、新平台融于其中，在平台使用方面，采用贯穿式教学模式，通过多实验途径让学生加深对知识的理解，从系统层面去把握专业发展方向。

2.3 授课方式

基础性和应用设计性实验项目，采用网上教学资源授课、常规授课与开放式授课相结合的方法。在实践教学课时不多、实验场地有限的条件下，为了让学生获取更多的实践锻炼机会，需要构建开放式网络实验教学平台，借助网络微课、电子虚拟与仿真实验等平台，对于实验仪器设备的操作录像，实验过程的软件仿真、虚拟实验等教学项目都可以通过这些网上教学资源解决，网上教学资源还可以帮助学生预习和复习实验课程的教学目的和要求，网上提问与网上答疑可及时解答学生在学习中的问题。对于一些采用开放式授课的实验项目，网络实验教学平台还需包含对这些实验项目的相关说明，学生可以在了解有关该实验的基本信息后，自己设计好电路、详细的实验步骤及实验数据表格等内容，预约去实验室并完成实验，指导教师为学生在实验过程中出现的问题提供个性化指导。

对于创新研究实验项目，我们以实验小组形式开展实验，不占用课内学时，指导教师布置任务，实验小组利用业余时间自主完成整个实验项目的设计。开放实验室提供各种常规仪器、工具、开发系统等供学生预约使用，另外还提供口袋实验板等给学生带离实验室灵活使用，我们同时建有QQ群和微信群进行在线答疑，方便学生随时和指导教师交流。

2.4 课程评估方法

课程考核按实验板块所占百分比进行计算评分，其中基础性实验板块占30%；应用设计性实验板块占50%，创新研究实验板块占20%，其中基础性和应用设计性实验的必修项目考核合格，该门课程的成绩合格，选修项目依据学生完成的数量和质量评分。创新研究实验板块依据学生综合实验情况和答辩评分。

各层次实验项目的考核标准各不相同。基础实验主要考察学生对基本理论的理解、常用仪器的使用、数据分析能力以及常规故障处理能力等；应用设计性实验考查学生是否能根据试验内容，自己选择各种设备和仪器，设计和绘制电路图，选择元器件和参数，自拟实验测试表格，测试数据并进行理论和误差分析；创新实验主要考察学生综合实践的能力、创新能力、项目任务分解与团队合作能力、语言表达能力，工程知识和现场应变能力等。

3 实验教学效果

通过小规模先行试点该实验教学法，学生在规定时间内都能按要求完成必修实验项目和自己选择的选修实验项目。大多数学生选修实验项目的数量都超过了课程要求的最少数目,大部分学生选修了创新研究实验板块的项目，创新实验完成的质量总体良好，少数学习兴趣浓厚的同学还同时选修了该实验板块的多个项目。课程执行过程中，传统的单一性教学模式改变为灵活多样的实践教学模式，充分调动了学生做实验的兴趣和主观能动性，使学生的个性得到很好的发挥。采用系统目标引导的方式，学生不再是为了实验而实验，学生实验前准备充分，实验目标明确，实验中热情饱满，不再机械地依赖实验教师指导，学生的动手能力、思考能力、创新能力都得到了很好的锻炼。有了系统目标的引导，实践教学也慢慢从理论课的附属地位转变为主动激发地位，形成对理论学习的正能量反馈，学生不但提前自学了高年级的相关专业知识，理论学习成绩也得到了大幅提高。实验的兴趣与学习的快乐促使他们积极思考，认真研究，通过各种途径寻求解决问题的方法。根据我们在学生中针对该教学法所做的问卷调查，学生对此教学改革举措非常认可，希望得到大面积推广。我们也希望继续完善此教学法的软硬件系统，让更多的同学受益，通过该教学模式，分阶段渐进培养学生的创新能力和工程实践能力，让学生从学会到会学，从会学到乐于学习。

4 结 语

在传统按课程的单元式实验教学模式下，学生很难在实验中将所学的各门理论课程知识充分结合起来，学生学习的长远目标不明确，实际操作技能和综合应用所学知识的能力均不理想，更缺乏独立分析问题、解决问题的能力。基于目标引导的电子实验阶段渐进创新教学法，以学科发展前沿为导向，以系统实验为主线，以促进学生创新能力培养和个性发展为目标，充分调动学生学习积极性，构建以基本操作能力、自主设计能力和综合创新能力培养的三级实践教学体系，逐步培养学生成为基础扎实、知识面宽、具有创新能力的高素质人才。本文的创新教学法通过小范围的实践，证明是有效的，接下来将逐步扩大实践范围，进一步开展创新教学法实践，同时不断提高和完善本教学法。

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Gradual Innovation Teaching Method of Electronic Experiments Based on the Target Guidance

TANAi-guo，GUQiu-jie，HEXing-yu，JIANGNi

(Electrical and Electronic Experiment Teaching Center, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)

Aiming at the current situation of electronic experiments teaching, Gradual Innovation Teaching Method of Electronic Experiments which takes the system experiment as the main line was presented. Three levels of the practical teaching system was built, these levels cultivate the basic operation ability, independent design ability and comprehensive innovative ability of the students, respectively. Through the penetration experiment teaching mode, the teaching system helps the students combine all of the courses, initiate the learning interest and gradually cultivate the comprehensive ability and innovative ability.

target guidance； system experiment； experimental teaching； innovative ability

2015-10-29

上海理工大学“精品本科”教学改革项目(2015-JPBKY-013);上海理工大学发展研究资助项目(CFTD160052)

谭爱国(1976-)，女，湖南湘潭人，硕士，高级实验师，研究方向为电工与电子技术教学，工业网络通信技术。

Tel.: 13916977367;E-mail: singletan@163.com

G 642

A

1006-7167(2016)05-0225-03