新工科背景下的电类实验改革探析

甘永莹，李燕龙，李晓冬

(电子电路国家级实验教学示范中心(桂林电子科技大学教学实践部)， 广西 桂林 541004)

0 引言

随着新一轮科技改革浪潮的到来，我国教育部正积极推进新工科建设，为我国经济转型，产业结构升级培养高素质的新型工程技术人才。对高校而言，新工科建设既要发展针对新兴产业的工科专业，更要对传统工科专业进行升级改造。祝成林等[1]在新工科建设背景下我国工程人才培养研究一文中指出，依据人才培养的目标定位，我国工程人才应具备的能力和素质主要有实践能力、综合素质和创新思维。其中实验课程的改革显得尤为关键，在此背景下，重新评估教学内容、丰富教学方法和考核手段等是工科类实验课改革的主要途径[2]。

1 电类实验课程改革的现状

在我国电子、电气类的传统工科专业中，电路分析基础实验和模拟电子电路实验等电类实验课程是理论联系实际的重要桥梁。以桂林电子科技大学为例，为提高学生的学习积极性和对实验的重视程度，电路分析基础实验和模拟电子电路实验均设为独立课程，一人一套仪器，重点培养学生的动手能力。但在实际教学中，仍然存在较多的问题：首先，验证性实验居多，学生容易投机取巧，在撰写实验报告时，缺乏对数据的分析和讨论。其次，教学方法陈旧，技巧不够丰富。目前，桂林电子科技大学该类实验课的上课方式多以堂上PPT讲解为主，学生只能被动接受知识，机械地搭建电路和测量数据，缺乏自主学习和思维创新。最后，考核方式单一，不能体现学生的真实水平，平时不能消化实验的学生，光靠记忆也能通过考核，而真正在实践上有能力的学生却被试卷所束缚，影响了积极性。为提高学生的综合素质和创新能力，培养新工科人才，电类实验课程的改革应紧跟步伐，加快实现。

2 电类实验课程改革的探索

实验分类，循序渐进。由于电路分析基础和模拟电子技术是电子信息和自动化等专业学生进入专业学习的入口，理解和消化课程知识对后续的学习至关重要，实验课将会成为他们加深知识理解的重要途径。多数高校在大一下学期开设该课程，而对于大一的学生来说，接受新学科需要一定的过渡期，因此将实验进行分类，实验的内容和难度随着学习的深入而增加，不但能使学生循序渐进的吸收理论知识，更能培养学生自主学习和独立思考的能力[3]。

在整个实验课程的学习过程中，按实验难度由浅入深分为演示型、验证型、设计型和综合型。演示型实验是最直接的实验形式，也是学生在学习初期最容易接受的教学方式，常用于仪器的介绍或者软件操作等实验，教师可以利用学习平台，将录制好的操作视频，边讲解边操作，给学生带来更直观的感受，并且可将视频上传至学生公共学习平台，例如微信公众号等供学生课后自由学习。

对于初次接触实验的学生来说，验证型实验是入门的关键，尤其是在学生掌握了仪器仪表的使用之后，利用验证型实验不但加强了仪器仪表的操作，更是巩固了理论基础，为后续实验铺好奠基石。经典的定律和定理通常以验证型实验为主，例如基尔霍夫定律，教师应充分利用仿真软件讲解实验原理，加深学生对定律的理解。仿真软件既可以节约实验成本和空间，提高教学效率，还可以培养学生设计电路的思维，能有效地开展电路原理设计的教学。验证型实验要求学生进行理论和实验对比，对数据进行误差分析，完成总结报告。

而过多的验证型实验容易给学生带来枯燥感，无突破无创新，在经典理论作为基石的前提下，教师提出从经典实验中衍生出来的设计型实验，旨在培养学生举一反三，思维扩散的能力。该类型的实验要求学生独立完成，从经典实验出发，查找资料，重新设计参数，仿真测试，最后实验测试，分析结果是否达到设计要求。

在新工科背景下，适当地开设综合型实验，可增强学生动手实践的热情，培养学生良好的工程实践能力以及探究和创新的精神。综合型实验要求在教师围绕着一个核心知识点，进阶式引导学生在课前进行调研，将所学的理论知识融会贯通，自主设计一个完整的系统，再将该系统实现，最后完成报告。该类型的实验较验证型和设计型实验而言稍复杂，因此可允许学生以团队形式完成，至多3人为一组。该类型的实验旨在对学生采取个性化培育，培养学生团队协作的精神，按照个人的能力和特长在团队中发挥各自的作用。教师还可以升级实验难度，鼓励对电子设计感兴趣或实践能力较强的学生参与，把学习的主动权交给学生。

线上线下结合，多平台助教。传统的教学模式多以课堂PPT授课为主，而对于实验课而言，该授课方式略显单薄，学生对知识的接受度和消化度不高。教师应充分利用现有的教学资源，针对不同类型的实验，开展多平台相结合的教学方式。随着教学需求的增加，辅助教学的工具越来越多，例如蓝墨云班课，该平台可发布课前预习，课堂练习以及课后测试。由于学生容易忽略提前预习的重要性，导致不能按时完成实验，有了助教平台可以督促学生自觉学习，提高教学效率和质量[4]。教师的操作演示视频也可在平台上供学生课后学习，有利于学生更灵活的安排预习和复习，加强对相关实验的掌握。教师还应建立起与学生线上沟通的渠道，例如QQ群，钉钉群等交流平台，及时解决学生在实验过程中出现的疑问。

多角度考核，综合考评。目前桂林电子科技大学的电类实验成绩由平时成绩和考核成绩按一定比例组成，考评结构较单一，不能体现学生的创新能力和综合水平。在前文中介绍了实验分类，根据不同类型的实验，考评机制也应做相应的调整。演示型和验证型实验较为简单，实验目的多以理解和掌握理论知识为主，因此应重点考查学生在课堂上的操作以及实验报告的撰写。在上到此类型的实验时，教师可在课堂上设计相关的问答题和操作题，利用云班课等平台发布和统计成绩，作为学生的考评依据之一[5]。而设计型和综合型实验要求学生具备自主学习和综合实践能力，单一的考查学生的课堂表现是不够的，以试卷考核的方式也是不适用的，因此设计型和综合型实验的考评机制应该从多角度出发，多方面考核。以综合实验为例，考核内容包括：课前调研、自主创新、实物验收和实验报告。课前调研主要体现在实验原理的调研学习以及方案选择等方面；自主创新指学生在实验过程中的自主学习的能力，在系统功能构思和电路设计上的创新性；实物验收采用PPT演示答辩的形式验收，在PPT中需体现出学生的仿真结果、测试过程，以及数据分析等；最后要求学生撰写一份完整规范的实验报告。这一系列的考核体现了多角度、全方面的考评机制，在这过程也逐步培养起学生的综合实践能力和创新思维。

3 结语

电路分析基础实验和模拟电子技术实验是电类专业学生进行专业基本技能训练的重要环节。本文就桂林电子科技大学电类实验课现存的问题进行了分析，并在实验教学模式、实验教学方法和考核制度上提出了改革的建议。这些建议促进了学生理论联系实际，提高了学生主动学习的兴趣，培养了学生实践创新的能力，在实际教学中，取得了良好的效果。而在新工科建设不断推进的背景下，电类实验的教育改革任重而道远，在今后的教学工作中还会不断地优化实验教学的模式。