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自制實(shí)驗設備在電工電子技術(shù)教學(xué)的應用論文
摘要：提出了電工電子技術(shù)實(shí)踐課程的一體化教學(xué)模式，即把實(shí)驗、實(shí)習、課程設計融為一體，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng )新能力．為避免實(shí)驗室、硬件設備的重復設置造成資源浪費，提出自制實(shí)驗設備．教學(xué)實(shí)踐表明，該一體化教學(xué)模式能夠有效提高電工電子技術(shù)各實(shí)踐教學(xué)環(huán)節的教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的創(chuàng )新意識和實(shí)踐技能，同時(shí)驗證了自主研發(fā)的實(shí)驗裝置完全可以滿(mǎn)足實(shí)踐教學(xué)的需求．
關(guān)鍵詞：自制實(shí)驗設備；電工電子技術(shù)；實(shí)踐教學(xué)
電工電子技術(shù)是電類(lèi)及部分非電專(zhuān)業(yè)的必修課程[1-2]，該課程實(shí)踐性及實(shí)用性強，其實(shí)踐教學(xué)環(huán)節包括課程內實(shí)驗（有的專(zhuān)業(yè)獨立設課）、實(shí)習及課外的開(kāi)放、創(chuàng )新實(shí)驗，課程結束常有1~2周的課程設計，學(xué)有余力的學(xué)生還可以參加各類(lèi)電子大賽培訓等．這些課程既相對獨立，又密不可分．如何合理安排教學(xué)環(huán)節，決定了課程教學(xué)的成功與否．為了培養學(xué)生運用電子技術(shù)理論知識分析設計電路，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力、實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng )造性思維能力，在教學(xué)中實(shí)施一體化教學(xué)模式．理論課教師同時(shí)承擔授課班級的實(shí)驗、實(shí)習和課程設計等實(shí)踐課程，教師對授課班級的情況熟悉，可以做到更好地因材施教．在此基礎上，研制了電工電子技術(shù)綜合實(shí)驗臺．該實(shí)驗臺可以完成電工電子技術(shù)的課程內基礎實(shí)驗、課外開(kāi)放實(shí)驗、創(chuàng )新實(shí)驗、電子實(shí)習以及課程設計等教學(xué)任務(wù)，滿(mǎn)足了各實(shí)踐教學(xué)環(huán)節的需求．各理論、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節相互滲透、有機結合，形成了完整的教學(xué)體系，從而培養學(xué)生的創(chuàng )新精神和實(shí)踐能力[3]．
1構建一體化教學(xué)模式
1.1深化實(shí)踐教學(xué)改革實(shí)踐教學(xué)改革，對加強學(xué)生工程實(shí)踐能力，提高學(xué)生創(chuàng )新能力至關(guān)重要．作為地方工科學(xué)院，本著(zhù)從人才培養體系整體出發(fā)，以能力培養為主線(xiàn)，構建分層次、多模塊的實(shí)踐教學(xué)體系．把本課程新技術(shù)和器件及時(shí)引入實(shí)踐教學(xué)中，使學(xué)生在學(xué)校就能接觸到電子技術(shù)的最新知識，學(xué)生的實(shí)踐課內容與教師的科研、工程項目及企業(yè)技術(shù)需求緊密聯(lián)系在一起，實(shí)現基礎與前沿、經(jīng)典與現代的有機結合．充分利用現代信息技術(shù)更新傳統的實(shí)踐教學(xué)內容和技術(shù)方法，從多方面、多渠道加強基礎實(shí)驗、開(kāi)放實(shí)驗、創(chuàng )新實(shí)驗、課程設計和電子實(shí)習等實(shí)踐課程，以各類(lèi)競賽及學(xué)校推出的多種學(xué)生科技項目強化學(xué)生的工程實(shí)踐能力．建立新型的適應學(xué)生能力培養，鼓勵探索和創(chuàng )新多元化實(shí)踐教學(xué)模式及考核方法，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習、合作學(xué)習和研究性學(xué)習能力的提高[4-5]．1.2培養學(xué)生自主創(chuàng )新意識與實(shí)踐能力在校大學(xué)生存在人生目標不明確、學(xué)習動(dòng)力不足等現象．對此，從學(xué)生入學(xué)開(kāi)始給各班級配備了班主任輔導員．由于專(zhuān)任學(xué)生輔導員編制少，通常是一個(gè)輔導員負責十幾個(gè)班級的日常工作，所以學(xué)生有問(wèn)題不能及時(shí)和輔導員溝通，有了班主任后學(xué)生的思想動(dòng)態(tài)能在第一時(shí)間反饋給班主任，當然大學(xué)班主任不同于中學(xué)，他們研究如何幫助學(xué)生樹(shù)立人生目標，激發(fā)他們的學(xué)習興趣，引導學(xué)生從步入大學(xué)前的被動(dòng)學(xué)習模式轉變到大學(xué)生活中的自主創(chuàng )新學(xué)習模式．班主任由專(zhuān)業(yè)教師兼任，他們都有自己的實(shí)驗室，學(xué)生自發(fā)加入到教師的實(shí)驗室中，從而大大提高了學(xué)生的實(shí)踐能力．1.3建立實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量保障機制為保障實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，除常規制度外，還出臺各種競賽章程及科技項目鼓勵政策等，鼓勵學(xué)生參加科研和創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)活動(dòng)，鼓勵教師積極投入到學(xué)生的能力培養中．教師參與學(xué)生實(shí)踐項目指導的，在評職、評聘和評優(yōu)中給予政策傾斜，同時(shí)在工作量上也給予適當補貼，激發(fā)了教師的指導積極性．學(xué)校專(zhuān)門(mén)設置了創(chuàng )業(yè)實(shí)踐基金，學(xué)生科技創(chuàng )新基金，從激勵機制和經(jīng)費保障方面促進(jìn)創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)教育．
2一體化教學(xué)模式的具體實(shí)施
以國家級、省級實(shí)驗教學(xué)示范中心為依托，建設創(chuàng )新實(shí)踐基地，教師自發(fā)投入到指導學(xué)生中，從而極大地增強了學(xué)生自主實(shí)驗、自主創(chuàng )新的興趣，為一體化教學(xué)模式的順利實(shí)施提供了保障，具體措施有：2.1開(kāi)設與實(shí)踐相關(guān)的選修和必修課為提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)意識，主要通過(guò)開(kāi)設創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)類(lèi)必修課和選修課，舉辦創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)類(lèi)講座，專(zhuān)業(yè)教育中滲透創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)教育等途徑，給學(xué)生傳授創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)基本理論和基本方法．組建學(xué)生科技與創(chuàng )業(yè)社團，并鼓勵其開(kāi)展虛擬創(chuàng )業(yè)活動(dòng)．定期舉辦或組織學(xué)生參加創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)競賽，開(kāi)展各級各類(lèi)學(xué)科競賽活動(dòng)，舉辦各類(lèi)技能培訓，提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力．現在的本科教育是大眾化教育，學(xué)校的大量擴招，使教師很難兼顧到所有學(xué)生．因此，通過(guò)組建電子協(xié)會(huì )等形式，培訓少數對實(shí)踐能力感興趣并具有一定自學(xué)能力的學(xué)生，實(shí)驗室由高年級學(xué)生定期組織培訓和討論并向這部分學(xué)生開(kāi)放，培養精英學(xué)苗．進(jìn)入實(shí)驗室的學(xué)生在實(shí)驗、課程設計和電子實(shí)習等教學(xué)過(guò)程中又會(huì )帶動(dòng)其他學(xué)生，輔助教師進(jìn)行指導，將積累的實(shí)踐知識傳授給其他學(xué)生．教師指導各年級不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生組隊申請并完成校級、省級開(kāi)放實(shí)驗、創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)實(shí)踐項目及參加各類(lèi)競賽等．能力強的學(xué)生直接吸收進(jìn)入教師的研究室，融入到教師的科研項目中，撰寫(xiě)論文，申請專(zhuān)利，進(jìn)一步提高了學(xué)生的科研及創(chuàng )新能力．通過(guò)這種反應堆式的互幫互助，將知識傳授給每個(gè)學(xué)生．2.2教學(xué)環(huán)節緊密銜接，形成一個(gè)完整的實(shí)踐教學(xué)體系電工電子技術(shù)課程教學(xué)包括理論教學(xué)、基礎實(shí)驗、課程設計和電工電子實(shí)習，課外有學(xué)生自發(fā)申請參加的創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)訓練項目、開(kāi)放實(shí)驗和各種電子設計類(lèi)競賽．該課程實(shí)踐性實(shí)用性強，因此在理論教學(xué)中結合實(shí)驗，在實(shí)驗教學(xué)中完成對理論的應用．為更好地做到理論與實(shí)踐的結合，教師同時(shí)承擔理論課授課班級的所有實(shí)踐課程，做到知己知彼，效果更好．教師把課程設計及電子實(shí)習的內容提前布置給學(xué)生，讓學(xué)生根據布置的任務(wù)查閱資料，了解有關(guān)后續實(shí)踐課程．學(xué)生在學(xué)習中目的明確，更加清楚學(xué)到的實(shí)驗電路用到哪里，如何設計各模塊電路，同時(shí)把設計好的單元模塊電路利用手中的電腦或教師提供的EDA實(shí)驗室進(jìn)行仿真，驗證設計電路的技術(shù)指標及可行性．理論教學(xué)與和基礎實(shí)驗為課程設計做前導，課程設計為電子實(shí)習做鋪墊，電子實(shí)習又為創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)訓練項目及電子競賽打下了堅實(shí)的基礎．通過(guò)一系列教學(xué)過(guò)程，不僅提高了學(xué)生的實(shí)踐能力，還鞏固了對理論知識的理解與掌握．這樣環(huán)環(huán)相扣，使各教學(xué)環(huán)節自成體系，達到了事半功倍的效果[6]．2.3鼓勵學(xué)生參加電子競賽、申報創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)訓練項目學(xué)校、教師組織學(xué)生參加各級電子類(lèi)競賽項目，參賽學(xué)生在省級、國家級大學(xué)生電子設計競賽、飛思卡爾智能車(chē)競賽以及互聯(lián)網(wǎng)+大賽中取得好成績(jì)，極大地激發(fā)了學(xué)生的自主學(xué)習積極性．越來(lái)越多的學(xué)生積極申請進(jìn)入實(shí)驗室、電子協(xié)會(huì )學(xué)習，學(xué)生自己知道該學(xué)什么，如何學(xué)會(huì )，如何把學(xué)到的知識應用的實(shí)踐中，學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng )新意識得到了極大提高[7]．在課程設計和電子實(shí)習中引入電子競賽題目，將課程設計和電子實(shí)習作為一個(gè)整體環(huán)節，允許學(xué)生自由組隊采用項目申報的形式完成某個(gè)競賽題目作為課程設計和實(shí)習成績(jì)．經(jīng)過(guò)實(shí)驗室培訓的優(yōu)秀學(xué)生在班級里起到了很好的輻射作用，激發(fā)廣大學(xué)生對電子技術(shù)課程的學(xué)習興趣，從而形成良性循環(huán)．
3電工電子技術(shù)綜合實(shí)驗臺的研制
電工電子技術(shù)實(shí)踐教學(xué)的改革及一體化教學(xué)模式的建立與實(shí)施需要有一個(gè)功能先進(jìn)的實(shí)驗平臺做支撐，因此研制了電工電子技術(shù)綜合實(shí)驗平臺，目前實(shí)驗臺基本完成，在調試運行階段．經(jīng)驗證本實(shí)驗臺性能、功能完全滿(mǎn)足電工電子技術(shù)相關(guān)實(shí)踐課程的要求，是一個(gè)性?xún)r(jià)比很高的實(shí)驗裝置，有推廣價(jià)值．3.1綜合實(shí)驗臺的整體結構設計綜合實(shí)驗臺整體采用對稱(chēng)式正反背靠背四工位結構設計．實(shí)驗臺把實(shí)驗、實(shí)習和課程設計所需的常規儀器設備、儀表和電腦等統一盤(pán)裝到封閉實(shí)驗臺內，外部只露出操作面板．實(shí)驗電路采取標準模塊化設計，每個(gè)模塊的外形尺寸采取統一封裝，多個(gè)模塊可以組合到實(shí)驗底板上，實(shí)驗底板采取翻板式結構．模塊內只給出實(shí)驗必須的器件，所有需要搭接的電路均由學(xué)生連線(xiàn)完成．學(xué)生根據實(shí)驗的復雜程度自行組合模塊，此種結構既可以保證基礎實(shí)驗的開(kāi)出，又可以完成復雜性、綜合性強的開(kāi)放實(shí)驗與課程設計．3.2綜合實(shí)驗臺的功能及特點(diǎn)綜合實(shí)驗臺的電路模塊分為模擬電路模塊、數字電路模塊、電路基礎模塊和EDA模塊，可以同時(shí)開(kāi)出多門(mén)課程．綜合實(shí)驗臺既可以完成硬件實(shí)驗，又可以完成仿真實(shí)驗；既可以承擔基礎實(shí)驗，又可以完成課程設計、創(chuàng )新實(shí)驗及開(kāi)放實(shí)驗．實(shí)驗臺采取的翻板式結構，實(shí)驗時(shí)放下翻板，實(shí)驗結束合上翻板，在寬敞的臺面上可以完成電子實(shí)習等焊接安裝的任務(wù)．因此，本實(shí)驗臺的綜合性強，所有實(shí)驗室配備此種實(shí)驗臺可以同時(shí)開(kāi)出多門(mén)實(shí)踐課程．避免了不同學(xué)科的實(shí)驗使用的實(shí)驗設備種類(lèi)繁多，導致實(shí)驗室的重復建設，有效的節省了實(shí)驗空間，提高了實(shí)驗設備的利用率．實(shí)驗臺上配備有計算機，既可以完成仿真實(shí)驗，還可以實(shí)現實(shí)驗室的網(wǎng)絡(luò )化管理．學(xué)生可以提前在網(wǎng)上預約實(shí)驗，實(shí)驗前熟知實(shí)驗內容，做好預習報告，實(shí)驗中記錄數據波形結果，進(jìn)行實(shí)驗分析總結．實(shí)驗教學(xué)中指導教師可以實(shí)時(shí)監控學(xué)生上課情況，觀(guān)察學(xué)生實(shí)驗表現并給出過(guò)程性學(xué)習成績(jì)．本實(shí)驗臺的設計注重綜合性、先進(jìn)性、開(kāi)放性、實(shí)用性和便利性．通過(guò)科學(xué)地設置實(shí)驗項目及實(shí)踐環(huán)節，課程達到了全面培養學(xué)生的科學(xué)作風(fēng)、實(shí)驗技能以及綜合分析、提出問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，增強了學(xué)生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)的意識．
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