基于任务导向与问题驱动的电工电子学实验教学改革探索

耿 敏，艾清慧，孙艳茹，张婉妹

[中国石油大学(北京)信息科学与工程学院，北京 102249]

0 引言

电工电子学是非电工科类专业学生获得电工、电子技术以及电气控制基本理论和技能的主要课程[1]。实验环节是教学过程中的重要部分，是对理论学习成果的检验和提升，对学生从事工程实践具有引导作用[2]。具备电工电子知识和技能，并以此为基础解决工程问题已成为了工科院校本科生的重要素质之一[3]。电工电子学实验课程的建设已受到了高校教师的广泛重视[4-7]，应继续深入分析课程存在的问题，剖析其产生原因，并探索改革措施，以完成教学目标。

1 教学情况

1.1 内容涉及面广

电工电子学实验涉及面广，每个配套实验项目都对应一个理论知识点，会涉及不同的实验仪器及实验方法。学生要完成从理论到实践的转化，掌握实验仪器的使用方法，解决出现的问题，提高自身的实践操作能力和分析能力。目前，时间紧、任务重是电工电子学实验教学所面临的突出问题，学生既要建立系统知识框架，又要全面掌握电工电子技术。

1.2 两个碎片化问题

电工电子学实验课程正面临两个碎片化问题，一是知识碎片化，二是时间碎片化，学生在课程学习中缺乏系统意识，对每一项实验内容的作用以及电工电子学实验课程的作用认识不清。另外，学生很难有整块的课余时间进入开放实验室，严重影响了学生的学习积极性。

1.3 动手能力薄弱

作为一门重要的技术基础实验课，基本实验技能的提高和综合实践能力的培养是电工电子学实验课程的首要教学任务，也是检验教学效果的标准。但由于内容多、学时少、缺乏专业背景等原因，学生的动手能力相对薄弱。学生一贯以做出正确的结果为目的去完成实验，会轻视实验中出现的问题，还会忽略对实验过程和实验现象的思考。

2 基于任务导向与问题驱动的电工电子学实验教学改革探索

2.1 结合任务建立知识体系框架

电工电子学实验是一门专业基础性实验课程，必须立足于对基本实验方法和基本实验技能的培养。学生对整个知识体系框架的掌握不容忽视，在教学中，要突出每个实验任务及内容的背景工程性、应用综合性、方法多样性，将各个实验内容结合到一个容易理解、结构清晰、体系完整的综合项目中，构建出一个模块化体系结构，帮助学生理清课程脉络，调动学生的学习热情。以综合实验项目电机测速系统来作为整个实验课程体系内容的载体，现将系统划分为四个模块(电机运行信号拾取、信号转换及调理、定时采集及计数、测量结果译码显示)，并将其与五个主要实验项目(三相异步电动机的控制、共射极单管放大电路、集成运算放大器、时序逻辑电路设计、组合逻辑电路设计)对应，列举出每个实验项目涉及的理论知识点，将各个实验项目有机结合，实现前后实验内容的融会贯通。

2.2 依托问题联系各个实验环节

问题意识是实践课程学习的动力和核心，实验水平及技能是随着问题的发现和解决而逐步提高的。教师应在课前设定预习问题，在课上启发学生分析、解决问题，在课后鼓励学生探索问题，让问题成为学生学习的动力而不是障碍。预习能够起到导入课程内容、解决理论盲点、强调实验重点、化解操作难点的作用。表1列举了部分实验项目的预习思考题。

表1 部分实验项目的预习思考题

在实验教学环节中，应引导学生正确看待实验中出现的问题。学生对问题进行缜密思考后，操作失误的细节就会被发现，原因不明或是含糊不清的问题也能被准确定位，复杂的问题则需教师指导学生运用实验方法进行调试，如化整为零分块调试、化繁为简分步调试。问题的解决要以学生为主体，学生可利用所学知识自主解决，可通过小组讨论协作解决，还可在教师引导下解决。

实验问题回顾总结是问题启发式教学的最后一环，能够有效避免学生今后在实验中再次出现低级错误，能够帮助学生梳理正确的实验步骤和方法，能够从数理基础、课程理论、实验设计、电路实现、设备操作等各方面帮助学生查缺补漏。

2.3 全面开放式教学及考核模式

开放硬件环境。实验环境是学生学习实验课程的基础保证，在学校的教学运行时间段内最大限度开放实验室能够解决不同专业学生空余时间不一致的问题。

开放实验内容。设置阶梯式实验内容，确保学生既能掌握基本的实验内容、实验方法，又能循序渐进地提高实验技能，树立创新意识。

开放专业项目。结合教师科研经历设立专业拓展探索项目，帮助学生明确实验课程在专业体系中的定位。针对物探专业，可增设电位法裂缝监测项目。针对石工专业，可增设复杂结构井井间测距项目。针对测井专业，可增设过套管电阻率测井项目。

开放式考核指标。课程考核指标具有导向作用，预习报告、预习题能够考核学生对实验的准备程度、操作规范性、对问题的处理能力、对实验数据的记录情况以及实验项目的完成度，旨在全面考核学生的实验水平。实验报告则考核学生对实验结果的分析处理能力和总结探索能力。