新工科背景下电工电子实验教学研究与探索

2020-11-06张薇薇

物联网技术 2020年10期

张薇薇

摘要：新工科背景下，人才的培养模式及培养方式都迎来了新的挑战，实践教学也必须更新发展，建立新工科教育模式。对当前的电工电子实验教学进行深入分析，指出关键问题，建立了多样性、差异性、多元化的教学模型，旨在落实课堂体系，提供多通道融合的培养模式，提高了课堂质量，体现了新工科的优势。

关键词：新工科教育;电工电子;实践教学;人才培养;教学改革;互联网

中图分类号：TP311;G642.0;TN23 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2020）10-0-03

0 引言

2017年2月，众多国内知名高校参加了一场关于综合性高校工程教育发展的战略研讨会，会上指出在当前以新技术、新业态、新产业为特点的发展形势下，高校如何培养具备更高创新创业能力和跨界整合能力的新型工程技术人才[1]。

新工科特点鲜明，内涵丰富，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养多元化、创新型卓越工程人才[2-3]。新工科研究内容体现在五个方面，即工程教育的新理念、学科专业的新结构、人才培养的新模式、教育教学的新质量、分类发展的新体系。新工科的人才培养目标应该是使学生在掌握更先进的自然科学、工程科学及专业知识的同时，具备解决实际工程问题等更强的综合能力[4-5]。

随着新工科的推行，作为工科教育重要一环的工程实践教育，也将迎来新的挑战。电工电子实验课是工科学生必修的一门工程实践课程，是从理论课程学习到工程师的一座重要的实践桥梁[6-7]。本文重点讨论新工科背景下电工电子实验教学的改革方向，构建网络背景下教学平台，采用多元化的教学方法，加强学生与教师的互动，进一步提高学生的工程应用和工程实践能力。

1 新工科背景下电工电子实验教学的改革方向

1.1 现有的教学模式

新工科背景下对专业人才培养目标要更加贴近现实需求，教学模式更加灵活多变，教学内容更加突出时代特征与交叉融合，教学方法更为学生接受，强调工程教育的实践性、综合性和创新性。现有的培养模式及培养方式都需要改进，不再以学科为导向，提出开放式培養模式，旨在建立工程思维，提高工程能力，有工程创新[4]。

一直以来，实验课的教学方式形式单一，采用和理论课类似的教学模式，只是把上课地点由教室搬到了实验室。学生课前预习，教师课堂讲解与示范，学生实验。预习报告存在抄袭、大批雷同的情况，已经成为一种形式。课堂上教师讲完，学生完成相同的实验内容，最后由教师验收实验结果及查看实验数据。这种模式一直得到教师与学生的认可，有值得推荐的地方，也存在一些弊端[8]。

（1）教学目标设定不合理

现有的实验课程要求所有学生在同样的时间内完成同样的实验内容。实际情况是总有一部分学生提前完成实验，一部分学生由于各种原因不能按时完成，学生水平差异较大，教学效果不理想。

这种授课方式的弊端就是没有考虑学生的水平差异，学生的学习兴趣、学习动力、接受能力各不相同，教学内容和教学方式势必不能满足所有学生的需求，有的学生完成得很好，有的则不然，久而久之，会挫伤部分学生的学习积极性。

（2）教学方式单一

传统的教学模式是“教师讲解，学生实验”，在多媒体多样化的现代，这种教学方式对学生早已没有了吸引力，学生学习积极性不高，导致学习效率不高，需要加入新鲜元素，提高课堂效率。

1.2 教学模式的改革

新工科背景下高校更加强调理论和实践相结合，对实践的重视达到了前所未有的高度，要求工程实践课程的改革方向必须紧跟新工科的步伐，对传统的教学理念、教学体制、教学方式及教学方案进行改革，借助现代化的教学理念和手段，引入多媒体教学方法，不断改进实践教学中的薄弱环节，才能提高教学效果[9-10]。之前是学生跟着老师的思路走，“以教师为主”的教学思想要改为“以学生为主，教师为辅”。学生成为学习的主体，教师变为学生学习的帮助者，甚至是合作者。将学生从被动的获取知识变为主动学习，以学生为本，给学生以最大的自由发展空间，有助于学生的个性化发展，有利于创新型、实践能力强的高素质人才的培养。

（1）差异化的教学目标

针对同一门实验课，学生存在个体差异，知识水平结构的不一致，教学目标就会不同。差异化教学必须实现弹性教育目标，做到有的放矢，使每名学生都能扬长避短，获得最佳发展，达到分级管理。

将实验内容分为基础部分和拓展部分。基础部分的实验要求所有学生必需完成，对那些能力较强且有求知欲的学生鼓励其完成拓展部分的实验。

（2）个性化学生深度参与

教学观念从“以教为主”转变为“以学为主”，学生变为学习的主体，教师少讲，学生多做，教师成为学习的帮促者、引导者、合作学习者，师生关系发生了质的变化。以学生为本，给学生最大的自由空间，有助于学生个性化发展。学有余力的学生鼓励其完成拓展实验。拓展实验的内容可由老师出，也可由学生自行设计。电工电子实验作为电路分析基础、数字电路与逻辑设计和模拟电子线路基础等理论课的辅助课程，验证性的实验偏多。在实验室允许的条件下，鼓励学生自己设计实验内容，加深对理论知识的理解。

（3）多元化的教学方法

实验课程的学习也要与时俱进，建立新的教学模式。网络早已融入到每个人的生活，将网络适度地引入到课堂里，学生会很乐于接受这样的移动课堂。

传统的固定课堂与MOOC、蓝墨云班课等移动课堂有效结合，实现了优势互补，既增加了课堂的活跃性，又提高了学生的积极性，取得了最佳的教学效果。同时采用多种教学方式，更有利于激发学生的实践兴趣和创新思维。

2 融合“互联网+”的教学新平台的建立

2.1 移动课堂的建立

新工科的“新”体现在对工程教育的新理念、学科专业的新结构、人才培养的新模式、教育教学的新质量和分类发展的新体系[11-12]。一场信息化的革命已经发生了，即“互联网+教育=智慧教育”。建立网络教学平台，能够加强师生互动，共享实验资源，线下线上课堂的同时开展，有助于更有效地利用课堂时间。

蓝墨云班课是一款手机移动教学APP，由教师建立班课，学生通过班课邀请码进入该班课，这样学生与教师组成了一个即时反馈的网络教学平台，方便教师在手机上开展教学活动[13]。教师可在平台上推送教学课件，支持教学资源的过程性评价，教师与学生可随时开展教学互动，随时跟踪，及时反馈，让学生动起来，课堂活起来。课堂不再受时间和空间的限制。

（1）课前推送，有效预习

借助蓝墨云班课平台，教师可以提前向学生推送预习课件或录制教学视频，与教学课件一起上传到网络教学平台上。

学生的预习不再是手写预习报告，而是自学PPT及观看短视频，对本次实验的内容和重点提前进行学习，提出疑问。

研究表明，短时视频可以有效减少学生在线上课堂上的“走神”现象，有助于学生保持专注力，提高学习效率。视频的录制时间控制在10 min内，超过10 min后的效率会逐渐降低。将实验分隔成零散而不凌乱的知识点，逐一录制视频。例如对共射极单管放大电路、静态工作点的调节、动态放大电路及失真类型的调节可以分开录制，学生可以根据自身情况观看自己不明白的内容。

这样学生进入实验室后，教师只需对重点、难点进行讲解，有利于预习的同时，学生还会通过学习获取经验值，提高课堂的趣味性。教师可在手机终端看到学生的学习情况。

（2）课前测试，课堂重点讲解

通过线上自学课件及观看短视频，学生可以获得经验值，但是教师在自己的手机终端也仅仅能够看到学生的学习结果，很难做到过程监控。有些学生只是将学习当任务来完成，或者仅仅为了获取经验，未认真自学课件及观看短视频，因此课前的小测试就很有必要。每次课前的课堂小测试的测试题目都是本次实验的重点及易错点，是对学生自学效果的检验。每人的题目顺序不同，答完立即提交，系统会自动批改并显示成绩。对答题效果不理想的学生，加强课堂提问，督促其下次实验前认真预习。针对学生的答题情况，教师在实验前进行重点讲解，有的放矢，提高课堂效率，将更多的时间留给学生完成实验。

（3）便于实现差异化教学目标

一個班学生的能力有强有弱，若对全班采用同一要求，教学目标设定的过高或过低，都不利于实验教学的展开。将实验内容分为必做实验和选做实验。借助网络教学平台，能力强的学生可很好地完成实验内容的预习，进入课堂后，能够快速有效地完成必做内容，有时间、有能力完成拓展内容。能力稍差的学生只要完成必做内容即可。有了蓝墨云移动教学平台，教师可以有精力兼顾到每名学生，力争让每名学生通过实验课收获最大。

2.2 有效全面的评价体系

实验考核旨在提高学生的学习兴趣和检验学生的学习效果。现有的实验教学中，有的学生为了取得高分，只是模仿教师的操作，对实验原理一知半解，不利于实践能力和创新能力的提高。

借助网络教学平台，考核评价方式也从传统单一重结果的考核方式改为多元化的考核方式，如图2所示。

开放的环境下，教师的教学方式也会随之变化，不断改进。课件及录制好的视频并不是一次性地放到教学平台上，教师还要时刻对教学资源进行评价和更新，教学的时间不再仅限于课堂，要及时对学生提出的问题进行解答，这对教师自身也是一种督促、一种提高，进而有效促进教学质量的提高。

3 教学效果

经过在我校通信工程、微电子、网络、智能等专业3年的实施，取得了良好的教学效果。学生非常认可这种新型的教学模式，自主学习的兴趣得到了激发，课堂效率明显提高。

4 结语

电工电子实验课程是面向全校工科专业开设的一门实验课程，采用多元化的教学方式、差异性教学目标，突出了教学过程中学生的主体地位，将教学目标细化为多个小目标，最大程度地满足不同专业、不同基础、不同需求学生的教学目标，极大地提高了电工电子实验课程的课堂效率，通过实践提高学生的动手能力，为学生参加各种学科竞赛打下牢靠的基础。

参考文献

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[3]赵军，杨克岩.“互联网+”环境下创新创业信息平台构建研究：以大学生创新创业教育为例[J].情报科学，2016，34（5）：59-63.

[4]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017，35（3）：1-6.

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[6]樊俊青，王改芳.基于物联网工程的新工科实践平台建设[J].实验技术与管理，2017，34（12）：179-182.

[7]陈悦.挑战与应对：新工科背景下工程实践教育的思考[J].南京航空航天大学学报（社会科学版），2017，19（4）：89-91.

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[10]蔚婧，李道江，郭西京.新工科背景下的高校实践教学改革探索[J].物联网技术，2019，9（2）：112-114.

[11]朱君，宋树祥，秦柳丽，等.“新工科”创新理念的电子信息类专业基础实践教学改革[J].实验技术与管理，2017，34（11）：171-173.