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电子技术实验课程教学改革探讨

摘要: 电子技术课程是工科院校重点课程之一,电子技术课程的实验是重要的教学环节。加强学生工程实践能力和创新能力的培养是教学改革的核心目标。实验教师要不断提高业务的能力,调动学生学习的积极性和主动性,提高他们的动手能力,培养高质量的创新型人才。
电子技术实验课程教学改革探讨

电子技术实验课程教学改革探讨:应用电子技术专业实验实训课程教学改革探讨

摘要:实验、实训教学对职业学校的人才培养起着至关重要的作用。本文对职业学校应用电子技术专业实验课教学现状及电子技术应用专业实验课程教学改革的要求进行了分析,探讨了职业学校电子技术应用专业实验实训体系改革的内容和方法。

1专业实验课教学现状分析

职业学校教育的目标是把学生培养成为适应社会需求、具有良好的专业技能的一线技术工人,能把理论知识应用于实践,在实践中对所学理论知识加以应用。实验实训作为实践性教学的一个重要环节,在培养学生形成科学的思维方法和运用实验手段去发现、观察、分析和解决问题的能力方面,有着理论课不能替代的作用。目前,职业学校应用电子技术专业教学计划中绝大多数专业基础课和专业课均开设一定数量的实验,大多属于演示、验证性实验。众所周知,目前,很多职业学校毕业生,实践操作能力很差,毕业工作后很长时间不能独立顶岗,给用人单位带来很大负担,学生的实践操作能力不仅不能适应市场的需求,甚至是脱节的。有部分职业学校干脆就只开设理论课,不开设实验实训课。实践教学已成为职业学校教育发展的瓶颈。因此,加强实践环节教学,加强学生实践技能的培养,是提高我国职业教育教学质量的关键。近年来,由于多种原因,实验、实训教学改革严重滞后于理论教学改革,已明显不能适应当前形势下人才培养的需要。由于许多职业学校办学基础较差,专业师资缺乏,实验设备陈旧,部分领导办学观念未能更新,部分教师教学观念尚未切实转变,使得理论与实践脱节,不能胜任实践课教学,造成学校的实验实训开出率严重不足。2008年,对参加电子科技大学举办的电子技术应用专业部级骨干教师培训全班35名来自全国各职业学校的培训学员进行专业实践课教学调查见表1。

通过调查发现目前职业学校实验教学存在以下问题:

1.1 课程按学科设置,缺乏融合性目前职业学校的课程基本上沿用高等学校的课程设置方式,高等教育学校该专业开设什么课程,职业学校也开设什么课程,内容为高等教育学校该课程的压缩或删减版。缺少的是理论、实践教学与职业资格要求的相互融合。

1.2 实验设备投入不足,专业师资匮乏许多职业学校办学基础较差,实验设备陈旧。部分学校的实验设备平时使用率低,这主要有以下几个原因:①实验所需耗材较大,政府无资金投入,学校无财力投入。②部分专业教师不能胜任实训课教学。③更有部分学校专业师资严重匮乏,想要的专业老师进不来,不想要的进来后不会操作实验设备的局面。

1.3 理论与实践教学严重脱节开展理论和实践相结合的教学方式既是社会发展的需要,又是技能课改革的需要。过去传统的教学模式是理论教学和实验、实训教学分别进行,并且由不同的教师担任,形成教学与实践“二张皮”,二者之间没有很好地衔接。

2专业实验课的改革探讨

经过多年的实践课教学探索,发现要更好地提高实验、实训质量,提高学生的动手能力,必须改变现有的教学模式,打破学科限制,按专业需求进行取舍,强调能力本位,突出技术、技能实训课的地位,为实现上述目标,可采取以下方法:

2.1 加强实训教学及实训教学改革力度加强实训是一种整体的教学思想,应贯穿于整个教学活动中。在教学计划的制订、教材的选用、教学方法改革等方面都应有所体现,比如:在教学计划中就应明确规定实验实训课的比重;在教材的选择上要选择项目式或工学结合的教材;在理论和实践的教学安排上好是一个老师,独立完成一门课程的理论和实践教学;教学方法和上课时间、地点的安排上要力争做到教、学、做一体化,让学生在“学中干,干中学”,这样在教学中可以充分发挥学生的主体作用和教师的主导作用,也可以让教师与学生建立平等的关系,还可以培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力和探究意识,使学生想学、乐学、会学。当然由于教学过程需要专业课教师做大量的准备工作,同时专业课老师还需要花费大量的时间和精力提高自己的理论和实践水平,这些都需要学校和社会提供一定的平台支持。

2.2 实训课教师必须注重“练以致用”的原则实训课的目的是为了让学生对所学理论加以运用。目前我们不少学校的实验设备是模拟型的,只能进行模拟实训。而这种实训所导致的直接后果是学生真正到了企业生产环境仍然是一脸茫然,更谈不上说胜任工作岗位。所以,对这种模拟型的设备,我们教师要加以改革和创新,使实训课由模拟型向实用型转变,让学生所做的实验更加接近真实。

2.3 改变教学方法与手段改变传统实验教学方法,建立以学生为主体、以教师为主导的实验教学新模式。让学生变被动为主动,变消极为积极,使实验课程成为学生自主学习、培养创造性思维和创新能力、掌握科学技术与研究科学理论的有效途径。将现代技术引入实验室,推动实验教学手段现代化,丰富实验教学内容,扩大信息量,提高实验教学质量和效果。采取项目教学的方式,进行综合性的实际训练,实训内容项目化,让学生在实习过程中身临“职业环境”,把知识教育变成能力教育,综合技能训练采用企业运作模式,使学生在真实的职业工作环境和岗位上增长知识、感受工作氛围、体验工作内涵,使毕业生“零距离上岗”,真正做到与企业“无缝链接”。使学生在校期间接受较为完整的知识与操作技能的训练,为毕业后尽快适应专业工作打下坚实的基础。

2.4 实施灵活多样的办学思路,探索教学发展新空间①走市场化路子,实行市场化运作方式,广泛开展合作办学。主动与劳动人事、农业、妇联等部门联系,组织开展培训工作,与企业合作,主动与企业联姻,实行订单培养。②与高等学校联系,联合办班,分段培养。为学生提供新出路。③利用学校现有设备,将学生实习、实训与企业加工相结合,开展教学创收。④主动考察乡镇村组所需的新技术,开展技术帮扶活动,发挥科技辐射作用。

总之,实验实训作为整个教学的一个重要环节,不仅在于帮助学生进一步理解、验证和巩固所学的理论知识,更在于作为能力培养的载体,在学生综合能力的培养、素质的提高和工程意识的形成方面具有独特的作用。正确认识实验、实训教学对人才培养的作用,充分肯定实验、实训教学在整个职业教育教学工作中的地位,将对职业学校提高人才培养质量起到至关重要的作用。

电子技术实验课程教学改革探讨:电子技术课程实践教学体系中的实验教学改革研究

摘要:电子技术课程层次化实践教学体系内容包括电子技术实验、电子技术课程设计、电子技术创新活动以及部级省级电子竞赛等环节,它们对学生的培养和能力要求是分层次、台阶式、循序渐进的。为了加强各环节之间的内在联系和反馈促进机制,本文提出的实验教学改革的思路与方案是:对实验教学进行科学定位,建立层次化结构的实验体系,加强实践教学体系内在的联系,强调实验教学的基础地位。改革方案解决了作为实践教学基础的实验教学中存在的课程体系设置不科学,实验内容陈旧落后、与实际需求脱节等问题。经过多年的探索与实践,我们的改革方案取得了较好的效果。

关键词:电子技术实验;电子技术课程设计;电子竞赛;反馈促进机制

电子技术课程是我校理工科专业重要的技术基础课程之一,其实践教学体系内容包括电子技术实验、电子技术课程设计、电子技术创新活动、部级省级电子竞赛等。电子技术课程实践教学体系决定它们对学生的培养和能力要求是分层次、台阶式、循序渐进的,但是它们之间的内在联系和反馈促进机制长期受到忽视,在实践课程体系的设置上缺乏层次化、立体化和系统化的整体考虑[1]。电子技术实验教学是整个实践教学体系的基础,长期以来存在的课程体系设置不科学、实验内容陈旧落后、与实际需求脱节等问题制约了学生在后续实践环节中的学习与能力的培养。目前对实验教学的探索、研究和改革,重视程度不够,缺乏科学合理的系统化实践教学模式。因此,根据电子技术实验课程内容和知识结构的调整和个性化人才培养的需要,有必要对电子技术实验课程的教学大纲、教学内容、教学方法和考核方式等几方面进行改革。

一、电子技术实验教学现状及改革的必要性

(一)电子技术实验教学现状

我校电子技术实验教学环节改革起步较晚,从2009年电子技术实验开始独立设课,模拟电子部分实验18学时,数字电子部分实验18学时,实验一人一组,我们在多年的实验教学中一直延续老方法,传统的教学模式没有改变,而恰恰是这样偏偏延缓了教学改革的实施,表现在以下几点:

1.电子技术实验虽然形式上已经独立设课,但在实验体系结构、内容设置仍然依附于理论教学,没有真正意义上成为一门相对独立,有自己的教学大纲和教学重点的自成体系的一门课程。

2.在当代五彩斑斓的世界中,学生们被大量的新鲜事物所吸引,使他们对于传统的教学模式感到厌倦,实验内容不出新,学习兴趣缺乏,动力下降,从而使得教学成绩低下,显而易见这已经适应不了教学改革的需要。

3.传统的实验教学模式在实验课程设置上内容单一、缺乏综合性。当代教学研究是多个学科相互交叉实行,我们现在不能将传统的教学实验内容细化,需要将每个部分都结合起来,使实验课程更加的综合化。

4.传统的实验教学模式只注重于学生整体的均衡发展,忽视了学生的个性发展,致使培养出的学生只能称为合格的产品,而不能称为具有创新精神的人才。

(二)电子技术课程实验与课程设计的关系以及现状

电子技术实验是电子技术课程设计的前提与基础,每年暑假或者寒假,学生在进行课程设计的时候,面对课程设计题目,许多学生感到无从下手,头脑里没有相关的思路,不清楚解答问题的切入点,常常因此耽误了很多的时间。究其原因笔者认为在平时的电子技术实验教学中,学生从没有单独从头至尾解决一个问题,每个实验的内容涉及的知识容量较少,综合性不高,而且每个实验的实验目的、原理及方法、实验步骤都是事先准备好的,学生几乎不需要太多的思考[2]。而课程设计无论是实验步骤还是实验方法,这些都需要学生自己亲力亲为去进行,锻炼学生在课程中的严谨性,使得实验和理论课程统一化。

(三)电子技术实验教学与电子竞赛的关系及现状

我校从1997年以来,每年有数百名本科生参加了部级省级电子竞赛的选拔与培训,取得了丰硕的成果。这些成绩对许多感兴趣的学生鼓舞很大,参赛的学生逐年增多,同时参与的范围也不断扩大。参加过电子竞赛的学生,无论是系统设计、方案论证、整机装调,还是选用新器件以及创新能力,都得到了提高,同时也增强了他们的自信心。但是能够参加最终竞赛的学生毕竟是少数,受益面不够。因此,我们希望借鉴电子设计竞赛这个平台,把在竞赛中所了解到的信息及经验,反馈到电子实验教学中来,逐渐转化为日常教学规范内容,让更多的大学生从中受益。

二、电子技术实验改革的措施以及方案

不断改革和完善电子技术实验相关的教学体系,教学改革不应单纯是某一方面改革,而应从教学大纲、教材建设、内容设置、教学方法和考核模式等方面展开。

(一)改革试验教材的内容,完善相关的实验教学体系

教材的编写和实验的改革紧密结合,是实验改革的结晶和升华。新版的实验教材是在实验内容单独设课,在实验教学的体系结构、内容设置的改革中,不断总结相关经验的基础上编写的。在保留原有特色的基础上,借鉴了电子竞赛所涵盖的知识点以及相关院系反馈意见进行了修订,重点是对以下内容进行了合理的调整:

1.模拟电子部分实验内容:分立元件实验少保留几个,多增加相关的集成电路实验,同时加入模拟可编程器件实验以及应用实验。

2.数字电子部分实验内容:在保障基础的前提下,适当加大可编程器件实验的个数以及相关内容。

3.综合性或者系统设计性实验内容:适当增加一些有关模拟电路,数字电路和接口电路的综合性实验,同时加强模拟可编程和数字可编程器件的实验内容,条件允许的情况下,可加入研究开发性的实验。

(二)强调综合设计性的实验,使实验与课程设计有机结合

增加综合设计性的实验比例,给学生更多的选择机会,充分发挥他们的想象力、创造力。这类实验一般周期较长,难度较大,教师只作指导性工作,并提出实验要求,实验准备到实际操作由学生自己完成。综合设计性实验作为课程设计的基础,在实验选题上要注重,即将实验内容与下一步的课程设计连续起来,为课程设计打下基础,使学生提前介入课程设计的一些基本步骤,改变过去在课程设计时无从下手的被动局面,这不但有利于培养学生的综合应用能力以及工程实践能力,同时反过来电子技术课程设计的内容又能作为大型综合性实验去尝试[3]。

(三)创建开放创新实验室,使电子技术实验与电子竞赛结合

创建时间开放、内容开放的创新实验室,为那些的学生提供个性发展的机会,同时通过吸取竞赛中有益的经验,把以前那种小范围、短时间的赛前突击培训活动慢慢转化成日常教学的规范内容,尽可能让更多的大学生从中受益,从中探索出适合我校实际的大学生创新与实践能力培养的新途径,实现均衡发展与个性发展的结合;创建开放的创新和实践实验室,依据电子竞赛的相关内容和经验,把经常用到的电子功能尽可能模块化、规范化,例如电子竞赛中经常用到的可调电压源、电流源设计等,并尽可能引入一些比较先进的模拟器件进行难度较大的设计和尝试。通过这些措施,方便学生具体情况具体分析,针对于各个功能的模块进行组装,使得设计更加的编辑化[4]。

(四)积极发展虚拟电子技术实验、网络实验教学

实验手段可采取实际电子实验和虚拟电子实验相结合的形式,尤其在实验室空间紧张和实验经费短缺的情况下,利用EDA软件进行仿真电子技术实验。从电子技术发展的趋势看,进行仿真是设计电子产品的前提和必经之路,目前,现在的教学电子技术理论教学、电子技术课程设计等课程都设立了专用的教学网站,学生可以在网站上浏览并下载自己所需要的学习资料,采用这种灵活自主的学习方式,促进了枯燥教学的多彩性,使得教学方向向网络化发展,更具有时代性,从而达到更好的教学效果。

(五)实验考核方法改革

传统的考核方式都是闭卷考试,这种封闭式的考核以延续多年,而针对于实验考核,尝试多种方法,开卷与闭卷考试相结合,多元化的考核方式使得学生针对于评定具有多选性。

三、结束语

实验教学改革是教学改革的重要组成部分,通过构建科学合理的多层次、立体化的实验教学模式,采取虚拟与实际相结合、实验室内与实验外相结合、统筹安排与自主开发相结合的模式,合理设置虚拟性实验内容、验证性实验内容、综合设计性实验内容、研究创新型实验内容的比例,建立科学合理、有利于创新能力培养的实验考核办法,修订或编写配套实验教材,完善电子技术综合创新实验室,加强大学生创新实践等方面能力的培养。通过以上这些措施,不但训练了学生的创造思维,同时强化了学生的工程意识,而且提高了学生综合应用知识的创新能力,也缩短了就业后的适应期。

电子技术实验课程教学改革探讨:电工电子技术实验课程创新性教学探索

摘 要 电工电子技术实验是应用型高等院校培养学生实践应用能力的重要基础课程。目前课程建设和教学的固定式实验状态,大大限制了学生的创造性思维能力。本文在分析教学现状的基础上,结合长春理工大学部级电工电子实验教学示范中心的实际经验,在电工电子实验教学理念,实验教学体系、内容及方法,实验教学队伍建设,运行机制和管理方式和校企合作等五个方面进行了探索性研究,力争树立“以人为本”的教学理念,实现真正意义上的人才培养。

关键词 电工电子实验;教学探索;课程建设;教学模式

应用型本科院校电子信息类专业学生就业趋势对相关专业学生提出了两个要求:一方面要求学生具有扎实的理论基础,能够熟练运用所学的相关知识分析、设计和仿真各种电路应用形式,从而满足用人单位需求;另一方面要求学生能够系统地运用所学理论知识解决实际工程问题。在电子信息类专业课程建设及教学过程中,对于应用型本科院校来说,电工电子技术实验课程是学生掌握基本电工电子实践技巧和理论联系实际的重要手段。电工电子技术实验课程教学不能仅满足于原理的验证和基本综合实验的实训,更要立足于拓展学生思路、激发学生兴趣以及增强学生创新意识。

一、教学现状

目前,电子信息类专业重要的基础课程包括电路原理、模拟电子技术、数字电子技术和电子综合课程设计。如何较大程度地培养学生在电工电子技术实验课程中的应用实践能力,是目前电工电子类实验教学的关键任务。对于模拟电子技术实验而言,学生难于理解抽象的理论知识,不能掌握实验的目的和精髓。对基本的实验知识点只是机械地按照教师的要求去完成,并不能有效地启发学生的创造性思维。对于数字电路逻辑设计实验而言,建立逻辑模型,逻辑代数基本定律、组合逻辑和时序逻辑的实验分析和设计是学生学习数字系统的基础。而学生在学习模拟电路后,面对离散的逻辑分析,与模拟电路存在较大差异,容易使学生的学习能动性降低。所以,只有在做大量的综合型验证实验的基础上,才能让学生在抽象的理论知识和实践动手能力上得到双重提升。

然而,在电工电子技术实验教学过程中,教师遇到的难题在一定程度上直接或间接地影响着教学质量[1]。首先,教学资源的限制使得教师在课程的开展过程中力不从心。就大多数国内普通高等院校而言,实验采用的硬件平台数量有限,性价比较高的硬件元器件不多,使得模拟电路、数字电路的综合设计实验完成情况不够理想。其次,授课课时数量的减少对于系统完成实验教学内容带来较大影响。课时减少意味着课程进度的加快,而课程进度的加快使得实验操作步骤进一步简化,学生对于实验的理解弱化。基于上述分析,由于教学过程中存在的种种问题,学生学习兴趣大打折扣,而且他们对于模拟和数字电路的基础掌握不够扎实,几乎无法进行独立的中小规模电子线路系统的设计。对于课程本身而言,电工电子技术实验教学并没有带来显著的教学效果,从系统上实现综合课程设计更是纸上谈兵。

二、教学创新探索

面对电工电子技术实验课程教学过程中存在的问题,结合长春理工大学部级电工电子实验中心(以下简称中心)的实践教学经验,本文对电工电子技术实验课程创新性教学进行了深入研究:以实验教学改革为核心,以实验资源开放共享为基础,以高素质实验教学队伍和完备的实验条件为保障,创新管理机制,提高实验教学水平和实验室使用效率。通过教学模式改革培养学生实践能力、创新能力以及提高教学质量。

(一)实验教学体系构建

中心从人才培养体系整体出发,建立以能力培养为主线,分层次、多模块、相互衔接的科学系统的实验教学体系,与理论教学既有机结合又相对独立。实验教学内容与科研、工程、社会应用实践密切联系,形成良性互动,实现基础与前沿、经典与现代的有机结合。引入、集成信息技术等现代技术,改造传统的实验教学内容和实验技术方法,加强综合性、设计性、创新性实验。基于此,中心提出“面向四个专业类,进行三个层次教学,达到培养学生三种能力,构建四个知识系统”的“四三三四”实验教学体系,其中面向四个专业类包括电子信息类、物理化学类、电子信息关联类(如光电、机电和计算机等)和经济管理类;三个层次教学即基础类实验教学、提高类实验教学及科技创新实践教学;培养学生三种创新能力涵盖基本实验能力、综合实验能力、创新精神和工程实践能力;四个知识体系体现在场与波、信号、微电子技术和电路系统[2]。

(二)内容及方法改革

首先,当今国内外实验教学技术发展迅速,嵌入式处理器的应用达到前所未有的高度。随着市场成本的降低以及嵌入式处理器的处理和控制能力的提升,使得这项技术发展的速度越来越快,因此,片上可编程系统(Programmable System-on-Chip, PSoC)应运而生。PSoC技术的实质就是将CPU、模拟和数字子系统集成在单芯片上。以PSoC芯片和相关软件开发工具为代表的硬件设计平台和软件设计工具引领着未来的设计方向。因此PSoC技术既可以满足模拟电子技术的设计需求[3],也可以满足数字电子技术的设计需求,同时还可以进行混合设计,使学生可以从根本上了解自己的实验内容,其为电工电子技术实验带来了翻天覆地的变化。基于此,使用PSoC技术进行嵌入式系统设计具有以下优点[4]:定制,基于PSoC嵌入式系统的设计人员可以很灵活地选择所要连接的外设和控制器,因此设计人员可以设计出一个的外设,这个外设可以直接和总线连接;降低元件成本,由于基于PSoC平台的嵌入式系统的功能多样性,以前需要用很多元件才能实现的系统,现在可以使用一个PSoC芯片实现;硬件加速,选择PSoC技术的一个重要的原因就是,PSoC能在硬件和软件之间进行权衡,使嵌入式系统达到较大的效率和性能。针对该技术的实践创新特点,中心在未来的实验内容及方法中,通过该技术搭建芯片级的电子技术实验内容,将有效提高学生的工程应用能力和实践经验。

其次,实践性强是电工电子技术实验课程的最重要特点。实验内容的科学化能够提高学生的主动创新意识,是提高实验教学环节的基石。理论教学和实验教学具有彼此依存的紧密关系,一般来说,将电学理论和实践经验相互统一,才能较的认识和理解本门学科的本质。相对而言,对于应用型本科院校的学生来说,能够解决实际的工程问题在就业时往往起到更关键作用。所以,实验环节和理论学习在教学过程中具有同样重要的意义。

中心根据实验性质,将电工电子技术实验分为电工技术实验、模拟电子技术实验、数字电子技术实验、电子电路计算机辅助分析与设计实验四大类。这四大类实验涵盖了电工电子基础教学的各个方面。单一的从实验性质方面分类只能从实验内容上实现全覆盖,而如何科学的划分实验难度和提高学生实验兴趣则不能得到很好的说明和分析。基于此,中心从实验教学目的出发,将电工电子技术实验重新分验证型实验、综合型实验、设计型实验和创新性实验四大类。这四类实验各有不同的侧重点[5]。

验证型实验。首先要求学生加深和巩固对本学科基本理论的理解;其次要求学生掌握基本实验方法,学会观察和分析实验现象和数据,熟悉基本实验技能。此类实验题目相对简单,隶属于某一类实验性质,实验内容为基础性实验,该部分实验可以为后续复杂实验题目积累经验。

综合型实验。在验证型实验的基础上完成一定强度的综合实验训练,就这方面而言,综合型实验仍然局限在某一实验性质当中,但是其电路原理和连接方式都有了一定的难度和复杂性。因此这类实验题目不应过多,在整个实验体系中起到承上启下的作用。

设计型实验。在4类不同实验性质的综合型实验基础之上开展设计型实验,其重点是综合运用不同实验性质的实验方法和技巧完成电路设计和实现。此类实验主要配合模拟电子技术和数字电子技术两门课程进行,通过数模混合电路提高学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。

创新型实验。该实验类别是具有研究性、探索性和创造性的大型实验项目。通过综合运用各种实验设备、仪器或模块完成实验题目。创新型实验的题目通常来自科研项目或生产实践遇到的具体问题,所涉及的知识点涵盖多门课程甚至多个交叉学科。学生通过查阅文献、提出方案、电路设计、实验联调、撰写报告和答辩讨论等步骤体会电工电子技术实验的价值和意义,积累实践经验,获得锻炼。

通过上述分析,验证型实验和综合型实验属于某一类实验性质框架下的实验项目,而设计型实验和创新型实验则需要综合运用所学知识解决实际工程问题。根据长春理工大学部级电工电子实验教学中心的授课情况和中心教师教学经验,现将实验类型与所需学时比重进行总结,

三、教学探索保障

(一)实验教学队伍建设

中心重视实验教学队伍建设,在学校政策的前提下,采取有效的措施,鼓励高水平教师投入实验教学工作。建设实验教学与理论教学队伍互通,教学、科研、技术兼容,核心骨干相对稳定,结构合理的实验教学团队。中心形成一支由学术带头人或高水平教授负责,热爱实验教学,教育理念先进,学术水平高,教学科研能力强,实践经验丰富,熟悉实验技术,勇于创新的实验教学队伍。

中心现有教师66人。专职教师55人,其中:正高级19人,副高级19人;博士27人,硕士16人;45岁以上教师21人,45~35岁教师18人,35岁以下教师16人;近五年,增加教师7人;35岁以下青年教师博士学历由1人增加到9人。教师队伍职称、年龄和学历等结构更趋合理,梯队建设效果显著;中心团队被多次被评为吉林省教学团队。近五年,中心教师承担70余项教改和科研项目,其中省级以上项目达到80%;发表教改论文69篇,学术论文189篇。涌现了吉林省科技咨询专家3人,吉林省第三届“创业先锋”1人,吉林省第三批高级专家1人,吉林省第十一届青年科技奖获得者1人,吉林省高层次创新创业人才1人,在2012年09月“首届全国高校青年教师教学竞赛”获全国二等奖1项。

中心构建了6个课程梯队和4个科研梯队,课程与科研梯队互通。教师既承担理论教学,也承担实验、实践教学工作,提高了实验队伍的稳定性。拥有电路与系统、信号与信息处理2个学科,设置博导和硕导岗位,提高兼职教师工作积极性。中心教师数量稳中有升,青年教师业务水平迅速提升,兼职教师工作积极。

(二)运行机制和管理方式

中心于2004年开始采用信息化管理手段,此后不断改革与完善。2008年进一步完善了网站,2010年进一步完善了实验预约管理系统和虚拟实验室系统,2011年新建了视频监控、网络化实验室信息反馈等平台。

中心网站共分16个一级栏目,实验预约管理系统与中心网站结合,很好地解决了学生数量大、公共时间少、排课困难、实验室资源利用率低、实验效果评价不客观等难题。实验预约登记管理系统相关成果获得吉林省教育技术成果三等奖。虚拟实验室建设有“仪器设备认识”“网络教学”“视频点播”等项目,解决了资源相互需求、相互依赖的矛盾,为学生创新思想交流提供了平台。网络化实验信息反馈系统能够使教师和学生随时查询实验室开放情况。视频监控系统设置了32个终端,实现全校所有联网终端对实验室的实时监控,既确保了实验室安全,也有利于提高开放实验教学和管理高质量运行。通过上述网络化、智能化、数字化手段管理实验室,有利于开放式实验教学和人性化管理。

中心网络化电子教案、课件、录像等实验资源丰富,涉及电子电路课程群、电磁场课程群、信号处理课程群相关课程的理论、实验和实践等各个方面,总资源达2.6GB,三年访问量达到12000人次。

通过结合长期积累形成的品质教学资源和成果,建设并搭建了信息化辅助教学平台,通过平台服务学生和教师信息交流,实现了课内、课外统一,并且为实验室开放运行和网络辅助实验教学奠定了基础。平台的相关模式为学校开发教学管理系统提供了支撑,同时,相关软件及信息化资源获得2项吉林省教育技术成果奖。

(三)强化校企合作

中心先后与飞思卡尔半导体公司、上海未来伙伴机器人公司以及美国安捷伦公司等十多家企业,创办和协办了“飞思卡尔智能汽车大赛”“机器人控制大赛”“无线电发射比赛”等多项比赛,并提供培训、训练和实践支持,每年受益学生达500多人。近五年,中心组织竞赛10项,共计48次,学生获得省级以上竞赛奖达118项,在吉林省名列前茅。此外依托中心建立的“吉林省大学生创新实践基地”,极大地丰富和活跃了实验室开放的内容和形式,在指导学生开展课外学术科技活动、培养具有较强科技创新能力的特色人才等方面,发挥了积极作用,形成了学生培训、创新、实践基地和科技骨干人才培养基地。

电子技术实验课程教学改革探讨:电子技术实验课程教学改革与实践

【摘要】 电子技术课程是工科院校重点课程之一,电子技术课程的实验是重要的教学环节。加强学生工程实践能力和创新能力的培养是教学改革的核心目标。实验教师要不断提高业务的能力,调动学生学习的积极性和主动性,提高他们的动手能力,培养高质量的创新型人才。

【关键词】 电子技术实验教学 教学方法的研究 教学改革

培养学生的创新精神和创新能力是高等教育教学改革的核心目标,而实验教学作为高校教学体系的重要组成部分,是培养学生实践能力和创新能力的关键环节。实验教学是培养学生创新思维和实践能力的重要手段,是提高学生综合素质的关键环节,是高等人才培养过程中不可替代、不可逾越的组成部分;实验教学作为高等教育体系中的重要组成部分和实践教学环节,愈来愈受到人们的重视。

随着科学技术的进步,一些传统的教学方法和教学内容都面临着巨大的挑战,一个改革与创新的教学内容和教学方法的实践必将成为新一代教育与教学工作者的重任。电子技术课程的教学是工科院校重点课程之一,纵观中国几十年来的电子技术学教学实验,以培养大学生动手和创新能力的电子技术实验课程教学改革与实践势在必行,以更好地培养学生的创新精神与实践能力。

一、电子技术实验课程教学存在的问题

我校电子技术类实验教学课是专业基础必修课程,在培养大学生理解基础理论,掌握科学基础知识起着举足轻重的作用,为学校培养出人才奠定理论和实践的基础。按照目前的教学实验大纲的要求,学生在掌握理论与实践的关系,掌握自然界与基础学术理论的联系方面能基本满足培养人的需求,但对适应快速发展的社会需求,适应社会对创新能力人才的需求显得信心不足。其主要表现如下: (1)教学内容存在着严重的“重理论、轻实践”的倾向。电子技术课程是实践性非常强的课程,只有通过实践和实验才能加深对所学理论的理解。如今电子技术系列课程教学对实验环节抓的不够,实验师资队伍的培养与再教育欠缺。学生不重视本课程的实验教学,学生分析问题、解决问题和动手能力不强。(2)实验教学内容安排不合理。实验教学中绝大部分实验都是验证性实验,设计性实验和综合性实验较少。不利于提高学生的设计能力和创新能力的培养。提高学生的思维能力、分析和解决问题的能力已成为当务之急。(3)实验教学方法有待改善。现有的实验教学方法是老师先讲解实验内容,然后学生进行电路连线和实验现象观察及实验数据测试,学生只是机械式的模仿与操作,对培养学生动手能力不利。(4)实验教学的考核方法不够完善。现有的实验教学考核主要根据学生的实验情况和实验报告进行考核,缺少实验教学过程的多方位考核。

针对存在的问题和缺陷,我们通过多年的实验教学实践,总结经验与教训,在实验教学中提出了如下改革思路,并在实践中取得了初步成果。

二、实验教学的改革思路

2.1 更新教育观念、正确认识传授知识和培养能力的关系

随着科学技术的不断发展,电子技术的应用越来越广泛,教材的内容也日益增加,而理论教学及实验教学的学时没有增加,这就要求教师在教学中应认真备课,抓住课程的重点内容,将培养学生的能力放在重要位置上,充分认识到作为培养学生能力的实验教学与课堂理论教学具有同等重要的地位。

2.2 建立新的电子技术实验教学体系

电子技术实验是该教学内容的重要组成部分。为加强学生工程实践能力和创新能力的培养,首先应对电子技术实验教学体系进行改革,建立以仪器使用和基本课程内容为主的基础实验,以培养学生能力为主的设计性和综合应用型实验的实验教学体系。

2.3 建立一支“双师型”实验教师队伍

高素质的实验师资队伍是提高实验教学质量的根本保障。改变过去理论课教师不愿意介入实验教学,不愿意兼做实验教师的传统观念,打破理论教师与实验教师的界限,培养一批动手能力强,实验教学经验丰富的理论课教师进入实验室与实验教师一起担任实验教学任务,一起开发新的实验项目,一起组建新实验室,一起指导学生实验。另一方面,实验教师和实验技术人员也不应满足于已掌握的实验技能,积极选择学习方向,进行在岗自学、听课或参加培训进修,拓宽知识面,提高业务素质的能力,增强综合知识的应用能力,提高电子技术实验教学水平。

2.4 加强实验数据分析

高等学校实验课程中的实验数据获得,是实验成功的重要标志,一组的实验数据的获得依赖于实验者正确的实验方法、完好的实验设备和地获取实验数据。实验课程应加强实验数据的分析研究,提高学生的思维能力;加强对实验数据的分析,培养学生的分析能力。

2.5 对实验教学方法进行改革

改变过去单一的教学方法,采用多层次开放式教学模式,统筹安排实验教学和理论教学课程,合理分配课时,多给学生认真思考的时间。推行“选题模块”化实验。即由学生根据需要进行实验项目、设备和实验器材的选择,独立完成实验电路的设计、调试、测量和分析等环节。在实验内容上,实验教师给学生提供实验的思路、实验结果的要求,让学生自己去思考和设计实验过程,明确实验目的和应用范围,提高学生的开发创造能力。

尽可能多使用现代化的教学仪器设备,优先选用既能为教学所应用又能为科研与技术开发所应用的先进设备,使学生掌握先进的仪器设备的使用,同时设备的效益得到充分的发挥。

讨论式和启发式教学方法相结合。对于学生在实验中发现的问题,指导教师应积极引导学生进行思考,以解决实验过程中出现的问题。特别是对于综合实验中出现的现象,更应组织学生进行讨论,以求得的解释。这就要求实验指导教师要有丰富的现场工作经验深厚的理论知识和较强的综合能力。实验前充分做好预习。督促学生认真预习实验内容,做到事先“心中有数”,保障实验课的效率,使实验顺利进行。加强实验课的现场指导。实验指导教师应坚持集体备课,共同讨论,以便统一对实验的要求;在指导实验过程中,避免学生问什么,教师答什么的现象发生,要因势利导,注意培养学生分析问题和解决问题的能力。

2.6 改革考核方式,加强过程管理

实验课程应进行必要的考核,有利于提高学生的综合能力和创新能力。科学的考核方法不仅能促进学生努力学习,还能激发他们的创造性思维。

考核不应该只注重实验结果,更应该注重实验过程。采取平时与实际操作相结合的方式进行考核。平时成绩主要从学生的实验态度、操作过程、实验结果和实验报告的质量等几个方面综合评定;采用考题必做和选做相结合,完成必做的给基本分,完成选做的加分。

建立考试题库,让学生随机抽选。抽到考题后,当场连接电路、测试波形、记录数据并回答问题。这种现场抽签,在规定时间内完成实验的考试,达到了巩固所学的知识,提高独立操作能力的目的。

这样的评定方式比以往光凭实验报告定成绩更具科学性,有利于学生综合素质的发展和创新能力的提高。

2.7 开放实验室,构建创新的平台

为保障实验课程的教学质量,充分发挥实验室的教学实验的优势,利用实验室的空闲时间对学生实行开放。改变以前只有上实验课时学生才能到实验室做实验的做法,做到只要实验教师在,学生随时都可以到实验室做实验。开放实验室不仅可以大大地提高实验室的利用率,提高投资效益,而且对调动学生学习的积极性和主动性、提高他们的动手能力、培养高质量的创新人才有十分重要的意义。

三、改革与实践的应用情况

在我们提出改革与实践的方案后,积极创造了改革与实验的环境,要求教师和学生们积极投身到这个改革与实践中来。

3.1 增加综合性、设计性实验,提高学生综合能力

在电子技术的实验内容中,增加综合性、设计性实验项目,在综合性实验教学中,要求学时在掌握验证性实验基础上,能综合应用所学的知识及多种实验技能解决有一定难度的实验问题。设计性实验是指教师只给出实验目的、要求和实验条件,学生自行设计实验方案并加以实现的实验,这部分内容要求学生在掌握基础性实验和具备综合实验能力后进行,注重培养学生综合设计能力、实验动手能力、自主学习能力和查阅参考文献的能力,激发学生潜在的创新能力。按照改革思路首先适当地安排一些综合性实验,共学生挑选内容的实验,例如,在电子技术的实验内容中,可以安排由运算放大器组成温度控制电路及三角波、方波的波形产生电流,由555芯片构成的定时器和脉冲信号发生器电路、由78及79系列芯片构成的直流稳压电源电路等常用电路作为综合性实验选做内容,收到了很好的效果。在此基础上,给出设计性实验项目的要求,学生自己按照要求,查阅参考资料、设计电路、安装电路、调试电路、整理实验数据写出完整的实验报告。如:要求学生用运算放大器实现波形转换、用数字集成电路设计抢答器等,通过这些实验内容的改革为课程设计与毕业设计中电路的设计和调试打下好的基础。

3.2 开发创新实验,培养学生创新能力

经过综合性、设计性实验的训练,学生积累了一些实验技巧及方法,在此基础上增加创新性综合实验项目。创新实验属于选修内容,这些内容要求学生在计划外进行,动手能力强及有兴趣的学生才可以选择,学生可以选择自己感兴趣的课题研究,实验室提供实验平台及必要的元器件,学生经历了科研项目的全过程,培养了实事求是的科学态度和团队精神。

将电子技术创新性实验与电子技术学科竞赛结合起来,学科竞赛是培养学生实践能力和创新能力的有效途径。组织引导学生参加教师的科研课题,另外工程实现中心还成立了学生科研创新基地,为学生提供实践性开放性训练的机会,为学生提供固定场地,先进的仪器设备及专业的指导教师。这样培养学生创新能力,激发他们的竞争意识,以赛促学,提升了学生的创新能力及创新意识。

电子技术实验课程的教学实践证明,这种电子技术实验教学改革是成功的,培养了学生的创新能力和创新精神。

电子技术实验课程教学改革探讨:电子技术实验课程教学改革及探索

摘要:实验教学是培养学生动手能力和创新能力十分重要的环节。针对电子技术实验教学中存在的不足,进行分析,并提出相应的改进措施。

关键词:实验教学;创新能力;EDA软件

【中图分类号】G640

电子技术课程主要包括“模拟电子技术”和“数字电子技术”两大部分,其实验教学是该课程教学体系中的重要组成部分,它能够巩固知识、训练动手能力和培养学生开发创新的能力。因此,实验教学的效果将直接影响整个专业课程的教学质量。

一、电子技术实验教学中存在的问题

1、传统实验教学主要以基础的验证实验为主,学生在规定的时间内(一般两课时),按照指导书上的内容和步骤做实验,教师主要指导学生根据理论所学的原理,按照实验指导书的操作步骤,连接电路图,测量数据,观察波形,记录数据,填写表格,学生在实验过程中基本上只是跟随教师的步伐按部就班地去做,没有创造性的思维和举动。很多学生虽然实验的正确性、实验速度提高了,但做完实验甚至都不明白做了些什么,课下也只是被动地应付完成一份实验报告,而对于每个项目的具体实现方法,设计原理,却知之甚少。很少有学生去针对每次的实验内容,提前预习,主动地去了解元器件和具体分析电路图,学生只能是被动的去动手,没有对实验结果去分析或提出改进措施。即使增加了几个设计性的实验,也大多由教师提前将设计内容告知学生,并没有真正的调动学生的积极性和创新能力,缺少学生自己思考分析的环节,综合能力没有得到提升。这种实践教学方法只是流于形式,不利于培养学生的动手能力、综合运用知识和分析问题的能力。

2、课程的综合考核成绩虽然由理论考核和实践考核成绩构成,但由于理论考核采用试卷考试形式上比较公正客观,而实践环节的考核主要以学生平时的实验报告为主要考核依据,造成有的学生不注重实验的过程而只注重实验结果,实验过程中多忙于记录实验数据,很少钻研问题,没有带着问题去学、去做实验;个别学生甚至上课不认真做实验,在一旁观望,等别人做好了抄别人的数据,因此大多数情况下并没有真正的对实践进行考核,只能给出印象分,学生只要按时到课做实验不管做的效果如何基本上都会通过,因此学生比较重理论而轻实践。

3、对于课程结束后的集中实训环节,一方面由于学生平时实践能力较差,电路板的元件焊接过程中必然存在着元件和电路板的损坏。另一方面学生不能经历原理分析、元器件安装及调试,学生的感觉并不好。

二、实验教学模式改革的重要性和必然性

在高等职业教育中培养学生的创新精神和创新能力是教学改革的核心目标,而实践和实验教学作为学校教学体系的重要组成部分,是培养学生实践能力和创新能力的关键环节。应充分认识实践教学环节在高职教育中的重要性,改变目前实践教学在教学中的从属性和纯验证性。按照高等职业教育以就业为导向、以能力为本的职业技能培训的角度,根据专业确定的职业岗位群,紧密结合地方经济发展状况,依托企业开发课程体系。对实验教学进行重新组合,以培养高素质人才为主,建立新的实验教学体系。树立“学生为主体,教师为主导”的教与学的关系,提倡学生在教师的指导下自行设计的实验教学方法。为了提升学生创新实践能力,必须对现有的教学与模式进行改革。

三、改进方法

1、将理论教学与实验教学进行整合,以项目的形式进行知识的讲授和实验操作,让学生从简单的子项目开始边学边做,通过项目的实施改变理论知识与实践相脱节的问题。采用项目教学法,使每个学生都能带着项目去学习,同时在项目的实现过程中加深理论知识的理解和掌握。在项目的设计上,注意从简单到复杂,从单一到综合的逐步递进,这样即能符合学生探求知识的认识规律又能提高学生的学习兴趣,从根本上转变学生不重视实践的思想。

2、根据学科发展和实验对象的不同,及时更新实验内容和实验大纲,编写了任务书形式的实验指导书。实验内容的选题根据学时的要求,涵盖基础类实验、综合类实验和提升类实验,同时也鼓励学生在课余时间自主思考,自主设计选题。学生可根据实验任务要求,从所提供的实验器件里选择合适的器件,自行设计出符合要求的实验电路图,拟定出测试方案,再到实验室进行连接、调试,调试成功后按要求写出完整的实验报告。由于实验项目与实际生活紧密相关,所以激发了学生做实验的兴趣,提高了学生做实验的主动性。

3、充分运用现代化教学手段,在教学中引入EDA软件,利用EDA软件强大的仿真功能进行电路系统的仿真、演示等。打破了传统的“动手”、“实物”实验理念,利用学院较好的电子设计环境,为课程设计提供良好的条件,通过虚拟仿真软件,让学生自己去完成一个项目的综合设计,通过观察分析实验结果,及时地验证电路设计是否正确、合理。启发学生的多向思维和设计思路,充分发挥学生的主观能动性,激发学生的创造灵感和创新欲望。这样既能提高学生学习的兴趣,又能使学生在掌握本课程内容中提高了应用计算机的能力,掌握了先进的设计方法,提高学生的动手能力,取得了很好的教学和实践效果。

4、为真实地对学生的知识、能力和素质进行评价,实验成绩的评分从实验的不同方面综合考核,主要由平时考核和期末考核两部分组成:期末实验总成绩=平时成绩(60%)+期末成绩(40%)。其中,平时成绩由预习报告完成情况、课堂实验操作能力、课堂纪律、实验中是否安全用电、课后实验报告完成情况来决定:(1)实验预习10%;(2)实验操作25%;(3)实验纪律10%;(4)实验报告10%;(5)实验安全(5%),期末考试采取分组考试形式,考试内容包括学生平时实验操作过的所有实验项目,考试时由学生抽签决定考哪个,由于抽签的随机性,学生有可能考到任何一个实验项目,所以极大地调动学生平时做实验的主动性与积极性。

四、结束语

通过电子技术实践教学模式的改革,有效地解决了理论教学和实践教学相脱节的问题,彻底转变了传统的课堂教学和实践教学相分离的教学方法。从分析实验原理、电路连接与调试、实验记录、数据处理、小组汇报到实验报告,每个步骤或实验项目的完成学生都能看到自己的学习成果,学生的学习主动性比以往有了极大的提高,实验效果有了明显的改善,因此,优化实验项目,改善教学方法,加强学生的动手能力和创新能力,是培养高素质人才的迫切要求。

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