面向“挑战杯”竞赛的实验教学改革探索

杨 健，蔡述庭，王永华，谭北海，李学识

（广东工业大学自动化学院，广东广州510006）

0 引言

“挑战杯”竞赛被誉为中国大学生科技创新创业的奥林匹克盛会，是目前国内大学生最关注最热门的全国性竞赛，也是全国最具代表性、权威性、示范性、导向性的大学生竞赛，得到了绝大多数设有电子类专业的各类高校的积极响应和重视［1～3］。

1 传统实验教学存在的问题

“挑战杯”竞赛重点强调的是学生的动手能力和创新能力，而传统实验教学强调以教师为中心，或是以管理为中心，在传统模式下，学生的灵感和个性很难得到充分的发展，这与“挑战杯”竞赛的要求是相悖的。传统实验教学存在的问题主要有以下几个方面：

（1）实验类型过于单一，验证型实验比重过大；

（2）实验内容的指向性不强，贴近复杂工程系统的实验项目不多；

（3）教学方法多样性不足，只强调教师讲学生听的单方向输出，学生缺乏通过交互式讨论拓展能力的机会；

（4）各实验缺乏有效继承和外延，实验间的组合扩展性、综合性不强，未能发挥多门相关实验课的合力作用。

2 实验教学改革探索

在“挑战杯”竞赛的促动下，我院积极地开展了实验教学的改革探索，表现在如下几个方面。

2．1 构建电类基础实验课程群

根据创新能力培养的目标定位，将具有强相关性的多门电类基础实验课（包括“电路实验”、“模拟电子技术实验”、“数字电子技术实验”、“高频电子技术实验”、“电子技术综合设计”等）进行知识点的重新拆分和整合，构建电类基础实验课程群，形成统一的知识体系，为创新能力培养提供实验课程标准。

2．2 整合实验课程内容，实现模块化

将实验课程进行重组整合，在统一的电类基础实验课程群知识架构的指导下，从系统的角度重新设计各个实验，强调各实验的模块化和积木化，既强调各实验本身的独立性，又强调各实验之间的继承性和相关性，同时注重考查与“挑战杯”竞赛题目有关的知识点和实验方法，增加设计型和综合型实验所占比重，侧重训练学生的自主学习能力和深入研究的能力。积木化的实验模块可根据需要组装为面向不同应用的电路系统，重点训练学生的设计能力和创新能力。

2．3 建设翻转课堂实验课的教学模式

基于布鲁姆的掌握学习理论，以创新能力培养为目标，构建基于翻转课堂的实验教学新模式。摒弃传统实验课上“教师讲+学生做+查数据”的单向输出的过程，进而替代为“教师布置任务+学生分组讨论+学生逐组展示+教师集中点评”的双向输出教学形式，实验重视过程评价，强调学生的参与度和讨论深入的知识内化的过程。为了提高实验课讨论的有效性，教师课前给学生布置实验预习任务，让学生通过查找资料的方式自行熟悉实验电路和实验原理，并在Multisim、Pspice等电路仿真软件上进行验证，最后在发放给学生保存和使用的便携式实验套件NI Mydaq上搭建实物电路并完成实验的预习工作。翻转课堂实验课的教学模式，真正实现了以学生为中心的教与学，而这也正符合“基于产出”的教育理念以及“复旦共识”提出的新工科建设的要求。

2．4 利用最新科技成果更新实验手段

有效地利用最新的科技成果为实验教学服务。例如：将集成运放、ARM、FPGA、DSP等高性能元件引入到实验电路中，同时引入工程指标，提高其贴近实际的程度。

再如利用最新的云技术手段，实现实验的分布式远程操作和集中式监督批改。学生可以在任何地方任何时间来做实验，极大提高了其实验主动性和积极性。和设备ID以及使用场景挂钩的学生实验数据通过云技术传到教师的电脑上，也方便教师实时监督和批改。这样，既尽可能保护了学生来之不易的学习热情，又能够让教师给学生提供及时有效的指导。

2．5 加强实验教师队伍建设

实验教师是实验课程的组织者和核心，其能力素质直接关系到面向“挑战杯”的教学内容是否合理，教学手段是否有效，教学目的能否达成。因此，要大力加强实验教师队伍建设。首先，要提高教师队伍整体的学历层次，鼓励教师去国内外知名高校进修访问，学习先进的实验教学经验和管理手段；其次，要深化校企合作培养模式，借助企业的技术和资金优势，通过企业特派员、联合培训等合作形式，不断提高实验教师的专业技能和工程素养；最后，还要加强实验教师队伍内部的互帮互评，完善评价机制和考核制度，及时发现问题并解决问题，通过老中青传帮带的形式，促使青年教师的快速成长。

3 结语

经过一年多的实践，我校的实验教学改革取得了不错的成效。在2017年第十四届“挑战杯”广东省大学生课外学术科技作品竞赛中，我校在123所参赛高校中以总分第一名的优异成绩捧得“挑战杯”。此外，我校有13件参赛作品从总数为1429件作品中脱颖而出，获得特等奖。由此可见，我校面向“挑战杯”竞赛的实验教学改革有效提高了学生的创新能力和综合素质。