基于实验室开放基金项目的电子电工技术设计性实验的实施

孙晶　杨辉媛

摘 要：电子电工技术课程是理工科非电类专业的专业基础课程，其相关实验课程在学生实践能力与创新能力的培养方面发挥了重要作用。传统的实验教学中存在各种弊端，如教学内容陈旧、教学手段单一、教学模式单调等。基于实验室开放基金项目的实验教学是一种新的开放式教学模式，通过电子电工技术设计性实验的实施，发现学生学习兴趣增大，创新精神及实践动手能力都有所提升，可有效补充传统实验教学的不足。

关键词：开放基金项目 电子电工技术实验 设计性实验

电工电子技术是理工科非电类专业的专业基础课程，其相关实验课程的开展与理论课相辅相成，有利于把理论知识具体化，加强学生对所学内容的理解，培养学生的实践动手能力和科研创新精神。因此，不断丰富电子电工技术实验教学内容、改革实验教学方法、提升实验教学质量、加强开放式实验教学体系建设，既有利于学生实践创新能力的培养，也可进一步激发学生的学习兴趣[1-3]。

一、傳统电子电工技术实验教学中存在的问题

1.传统的电子电工技术实验教学内容陈旧。目前高校中开设的电子电工技术实验课程教学大纲修订后一般均会沿用很多年，不能够及时更新，而电子学的发展日新月异，这就使得实验教学与电子学前沿发展脱节。而且高校实验课程中一般验证性实验比例较高，综合性、设计性实验项目过少，内容缺乏科学性和针对性，无法做到因材施教，这既不利于培养学生创新能力，也无法激发学生的学习积极性，使得实验教学沦为一个过场，无法达到教学目标。

2.传统的实验教学方法手段单一。目前，理论课教学改革成果层出不穷，微课、慕课等各种信息化教学手段相继在理论教学中得到了广泛应用。反观实验教学在这方面相对滞后，大多还是以教师为主体，采用灌输式、演示式教学方法，新的教学前沿手段没有得到应用，学生上课缺乏学习热情，很多学生上实验课纯为应付，背离了实验课的开设初衷。

3.传统实验教学模式单调。传统的电子电工技术实验教学模式大多为课上教师讲解、演示，学生有样学样，重复实验步骤，课后处理实验数据，撰写实验报告，课程考核方式多为对学生基本操作能力的考察。教学模式以教材为中心、以课堂为中心、以教师为中心，教学过程流水化，教学模式单调，学生被动接受，对所学知识的掌握流于表面。

二、基于实验室开放基金项目的设计性实验特点及实施

1.基于实验室开放基金项目的设计性实验特点

实验室开放基金项目通过开放专业实验室及仪器设备的共享使用提高了实验室资源的利用率，同时也扩大了各学科的交流，大多面向教师及科研工作者，目前也已有部分高校开设了面向本科生的实验室开放基金项目[4，5]。基于实验室开放基金项目的实验教学是一种开放性实验教学模式，能够补充传统实验教学模式的不足，吉首大学实验室与设备管理中心每年均会有专项资金支持面向一线教师及本科生的实验室开放基金项目，对大学生创新性研究项目、课程设计、毕业设计、学科竞赛等均起到了支持作用，取得了良好的教学效果。本项目既是在吉首大学实验室开放基金项目的支持下开展的。

设计性实验是指学生根据给定实验参数要求，利用所学相关课程知识，独立查找资料，设计完成实验路线、方法步骤并加以检验验证的实验。相对验证性实验来说，设计性实验对学生的科研创新精神、信息检索处理能力以及实践动手能力有更高的要求，同时，一般设计性实验需要学生分组合作，也培养了学生的分工协作、合作交流的能力。

相对于传统的实验教学，基于实验室开放基金项目的设计性实验在多个方面表现的更具有开放教学的特点。如学生可根据自身专业背景和学习兴趣，自主选择参加的开放基金项目；学生可根据自身时间安排，选择开放时间段的任一时间参与；指导教师确定实验题目后，学生可自己设计实验内容、实验步骤等；实验分组后，学生自行商量分配任务；实验考核方式不再仅限于考核学生的操作能力，而是综合考查学生在实验各个阶段的表现。这些极大的激发了学生的学习兴趣，同时对于学生综合素质的训练提升也有极大的益处。

2.基于实验室开放基金项目的设计性实验实施过程

为保障实验室开放基金项目的顺利实施，吉首大学制定了《吉首大学实验室开放基金管理办法》，每年面向全校教师、学生开放申请，获批的项目除了能够使用实验室与设备管理中心统一管理的实验仪器外，还有一定的经费支持，用于实验材料购置、成果转化等。实验室开放基金项目实施时间一般为一年，中间会不定期进行项目进展情况检查，以确保项目顺利开展。实验室开放时间均会在网上公布，实验仪器使用管理采用信息网络平台管理。项目结束后，学校按照实验开展情况进行验收。

电子电工技术设计实验选取了具有一定实用意义，同时学生也比较感兴趣的报警电路设计作为实验主题，主要面向材料科学与工程、机械设计制造及其自动化、电子信息科学与技术以及物理学等理工科专业学生开设，开放时间为学期末实践周。项目实施信息在网上进行公示，学生自由报名，报名结束后，指导老师先统一组织进行实验室仪器操作、安全卫生等方面的知识培训，进行实验任务发布和实验分组。随后，各小组收集资料，处理信息，根据实验参数要求自行设计实验电路及实验步骤，期间指导老师可采用线上交流的方式为学生答疑解惑，并准备好实验所需电子元器件。完成电路设计后，学生可任选一实验室开放时间，进行实验电路的连接检验并撰写实验报告。整个过程中，教师主要起引导作用，大部分工作需要学生自己完成，改变了“照猫画虎”式的传统实验教学方法，改被动为主动，给了学生自由发挥的空间，极大的调动了学生的学习积极性。

三、基于实验室开放基金项目的设计性实验实践成效

经过近一年的实践后，调查发现，通过报警电路的设计调试，学生基本了解了电子电路的设计方法，设计流程，掌握了一些常用电子仪器的操作方法，能够把所学的理论知识与实践相结合，加深了对理论知识的认识，同时，在设计过程中，学生的文献检索及信息处理能力也有所提高，此外，学生对实验课的兴趣明显增大，实践动手能力和综合应用能力也有所提升。参加开放基金项目的学生中有6人申报了大学生创新性实验研究项目，5人参加大学物理竞赛，3人参加“互联网+”大学生创新创业大赛，申报实用新型专利一项，撰写论文一篇。

此外，在项目实施过程中发现，由于实验室开放基金项目灵活性比较大，能根据项目实施情况对实验内容进行调整，如根据学生兴趣细化报警电路使用场合，进行不同参数的设计。在进行前期培训及任务布置时，可以把仪器操作方法、安全卫生注意事项讲解等录制成微课视频，上传到网络，方便学生随时查看。为满足不同专业学生的时间安排，组建了线上学习小组，学生可以在里面相互讨论交流，指导老师也可在线为学生答疑解惑。基于實验室开放基金的实验项目考核内容更加多元化，学生的协作交流能力、创新精神、文献检索和信息处理能力、实践动手能力等都成为考核内容。这些都可以为常规实验教学提供借鉴。

四、总结与展望

基于实验室开放基金项目的电子电工技术设计性实验采用了开放式教学模式，是在学生掌握一定实验技能和专业理论知识的基础上，由指导教师给出实验主题，学生自行设计实验流程，通过小组协作，完成整个设计，以培养学生的创新实践能力，提升综合素质。在实验开展过程中，以学生为中心，教师起到引导作用，启发式、互动式教学方法，信息化教学手段都得到良好的应用，通过实施发现，学生的学习兴趣增大，创新精神以及实践动手能力等都得到训练，这使得基于实验室开放基金项目的实验教学能成为常规实验教学的有益补充。

参考文献：

[1] 王香婷， 刘涛， 张晓春，等. 电工技术与电子技术实验教学改革[J]. 实验技术与管理， 2013， 30（4）：112-115.

[2] 张玉丽. 电工电子实验教学的变革与学生能力培养研究[J]. 教育教学论坛， 2017（41）：197-198.

[3] 李玲. 基于OBE的电工电子实训改革研究[J]. 中国校外教育， 2017（29）：72-72.

[4] 张黎明， 王敏， 戴玉杰，等. 基于实验室开放基金项目综合性实验的实施[J]. 药学教育， 2011， 27（1）：52-55.

[5] 晏铭， 曾光明， 黄丹莲，等. 设立本科生开放基金实验项目的探索[J]. 实验技术与管理， 2016， 33（6）：168-171.

基金项目：吉首大学实验室开放基金项目（JDLF2017019，家用报警电路设计实验）；吉首大学独立设置实验（实训）课程建设项目（JDDL2017004，电子电工技术）；2017年度国家民委教改项目（17135，民族地区地方高校新工科专业人才培养模式改革与实践——以吉首大学材料科学与工程专业为例）

作者简介：

一作：孙晶（1982.3）女，汉族，山东省济宁人，吉首大学物理与机电工程学院副教授、博士，研究方向：光电子信息。

二作：杨辉媛（1976.9）女，湖南省人，吉首大学物理与机电工程学院高级实验师，研究方向：电子线路。