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自制實驗設(shè)備在電工電子技術(shù)教學的應用論文
摘要：提出了電工電子技術(shù)實踐課程的一體化教學模式，即把實驗、實習、課程設(shè)計融為一體，提高學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力．為避免實驗室、硬件設(shè)備的重復設(shè)置造成資源浪費，提出自制實驗設(shè)備．教學實踐表明，該一體化教學模式能夠有效提高電工電子技術(shù)各實踐教學環(huán)節(jié)的教學質(zhì)量，提高學生的創(chuàng)新意識和實踐技能，同時驗證了自主研發(fā)的實驗裝置完全可以滿足實踐教學的需求．
關(guān)鍵詞：自制實驗設(shè)備；電工電子技術(shù)；實踐教學
電工電子技術(shù)是電類及部分非電專業(yè)的必修課程[1-2]，該課程實踐性及實用性強，其實踐教學環(huán)節(jié)包括課程內(nèi)實驗（有的專業(yè)獨立設(shè)課）、實習及課外的開放、創(chuàng)新實驗，課程結(jié)束常有1~2周的課程設(shè)計，學有余力的學生還可以參加各類電子大賽培訓等．這些課程既相對獨立，又密不可分．如何合理安排教學環(huán)節(jié)，決定了課程教學的成功與否．為了培養(yǎng)學生運用電子技術(shù)理論知識分析設(shè)計電路，提高學生解決實際問題的能力、實踐動手能力和創(chuàng)造性思維能力，在教學中實施一體化教學模式．理論課教師同時承擔授課班級的實驗、實習和課程設(shè)計等實踐課程，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(chǔ)上，研制了電工電子技術(shù)綜合實驗臺．該實驗臺可以完成電工電子技術(shù)的課程內(nèi)基礎(chǔ)實驗、課外開放實驗、創(chuàng)新實驗、電子實習以及課程設(shè)計等教學任務，滿足了各實踐教學環(huán)節(jié)的需求．各理論、實踐教學環(huán)節(jié)相互滲透、有機結(jié)合，形成了完整的教學體系，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力[3]．
1構(gòu)建一體化教學模式
1.1深化實踐教學改革實踐教學改革，對加強學生工程實踐能力，提高學生創(chuàng)新能力至關(guān)重要．作為地方工科學院，本著從人才培養(yǎng)體系整體出發(fā)，以能力培養(yǎng)為主線，構(gòu)建分層次、多模塊的實踐教學體系．把本課程新技術(shù)和器件及時引入實踐教學中，使學生在學校就能接觸到電子技術(shù)的最新知識，學生的實踐課內(nèi)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，實現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)代的有機結(jié)合．充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)更新傳統(tǒng)的實踐教學內(nèi)容和技術(shù)方法，從多方面、多渠道加強基礎(chǔ)實驗、開放實驗、創(chuàng)新實驗、課程設(shè)計和電子實習等實踐課程，以各類競賽及學校推出的多種學生科技項目強化學生的工程實踐能力．建立新型的適應學生能力培養(yǎng)，鼓勵探索和創(chuàng)新多元化實踐教學模式及考核方法，促進學生自主學習、合作學習和研究性學習能力的提高[4-5]．1.2培養(yǎng)學生自主創(chuàng)新意識與實踐能力在校大學生存在人生目標不明確、學習動力不足等現(xiàn)象．對此，從學生入學開始給各班級配備了班主任輔導員．由于專任學生輔導員編制少，通常是一個輔導員負責十幾個班級的日常工作，所以學生有問題不能及時和輔導員溝通，有了班主任后學生的思想動態(tài)能在第一時間反饋給班主任，當然大學班主任不同于中學，他們研究如何幫助學生樹立人生目標，激發(fā)他們的學習興趣，引導學生從步入大學前的被動學習模式轉(zhuǎn)變到大學生活中的自主創(chuàng)新學習模式．班主任由專業(yè)教師兼任，他們都有自己的實驗室，學生自發(fā)加入到教師的實驗室中，從而大大提高了學生的實踐能力．1.3建立實踐教學質(zhì)量保障機制為保障實踐教學質(zhì)量，除常規(guī)制度外，還出臺各種競賽章程及科技項目鼓勵政策等，鼓勵學生參加科研和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動，鼓勵教師積極投入到學生的能力培養(yǎng)中．教師參與學生實踐項目指導的，在評職、評聘和評優(yōu)中給予政策傾斜，同時在工作量上也給予適當補貼，激發(fā)了教師的指導積極性．學校專門設(shè)置了創(chuàng)業(yè)實踐基金，學生科技創(chuàng)新基金，從激勵機制和經(jīng)費保障方面促進創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育．
2一體化教學模式的具體實施
以國家級、省級實驗教學示范中心為依托，建設(shè)創(chuàng)新實踐基地，教師自發(fā)投入到指導學生中，從而極大地增強了學生自主實驗、自主創(chuàng)新的興趣，為一體化教學模式的順利實施提供了保障，具體措施有：2.1開設(shè)與實踐相關(guān)的選修和必修課為提高學生的實踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識，主要通過開設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類必修課和選修課，舉辦創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類講座，專業(yè)教育中滲透創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育等途徑，給學生傳授創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基本理論和基本方法．組建學生科技與創(chuàng)業(yè)社團，并鼓勵其開展虛擬創(chuàng)業(yè)活動．定期舉辦或組織學生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽，開展各級各類學科競賽活動，舉辦各類技能培訓，提高學生的綜合實踐能力．現(xiàn)在的本科教育是大眾化教育，學校的大量擴招，使教師很難兼顧到所有學生．因此，通過組建電子協(xié)會等形式，培訓少數(shù)對實踐能力感興趣并具有一定自學能力的學生，實驗室由高年級學生定期組織培訓和討論并向這部分學生開放，培養(yǎng)精英學苗．進入實驗室的學生在實驗、課程設(shè)計和電子實習等教學過程中又會帶動其他學生，輔助教師進行指導，將積累的實踐知識傳授給其他學生．教師指導各年級不同專業(yè)的學生組隊申請并完成校級、省級開放實驗、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐項目及參加各類競賽等．能力強的學生直接吸收進入教師的研究室，融入到教師的科研項目中，撰寫論文，申請專利，進一步提高了學生的科研及創(chuàng)新能力．通過這種反應堆式的互幫互助，將知識傳授給每個學生．2.2教學環(huán)節(jié)緊密銜接，形成一個完整的實踐教學體系電工電子技術(shù)課程教學包括理論教學、基礎(chǔ)實驗、課程設(shè)計和電工電子實習，課外有學生自發(fā)申請參加的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目、開放實驗和各種電子設(shè)計類競賽．該課程實踐性實用性強，因此在理論教學中結(jié)合實驗，在實驗教學中完成對理論的應用．為更好地做到理論與實踐的結(jié)合，教師同時承擔理論課授課班級的所有實踐課程，做到知己知彼，效果更好．教師把課程設(shè)計及電子實習的內(nèi)容提前布置給學生，讓學生根據(jù)布置的任務查閱資料，了解有關(guān)后續(xù)實踐課程．學生在學習中目的明確，更加清楚學到的實驗電路用到哪里，如何設(shè)計各模塊電路，同時把設(shè)計好的單元模塊電路利用手中的電腦或教師提供的EDA實驗室進行仿真，驗證設(shè)計電路的技術(shù)指標及可行性．理論教學與和基礎(chǔ)實驗為課程設(shè)計做前導，課程設(shè)計為電子實習做鋪墊，電子實習又為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目及電子競賽打下了堅實的基礎(chǔ)．通過一系列教學過程，不僅提高了學生的實踐能力，還鞏固了對理論知識的理解與掌握．這樣環(huán)環(huán)相扣，使各教學環(huán)節(jié)自成體系，達到了事半功倍的效果[6]．2.3鼓勵學生參加電子競賽、申報創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目學校、教師組織學生參加各級電子類競賽項目，參賽學生在省級、國家級大學生電子設(shè)計競賽、飛思卡爾智能車競賽以及互聯(lián)網(wǎng)+大賽中取得好成績，極大地激發(fā)了學生的自主學習積極性．越來越多的學生積極申請進入實驗室、電子協(xié)會學習，學生自己知道該學什么，如何學會，如何把學到的知識應用的實踐中，學生的實踐能力和創(chuàng)新意識得到了極大提高[7]．在課程設(shè)計和電子實習中引入電子競賽題目，將課程設(shè)計和電子實習作為一個整體環(huán)節(jié)，允許學生自由組隊采用項目申報的形式完成某個競賽題目作為課程設(shè)計和實習成績．經(jīng)過實驗室培訓的優(yōu)秀學生在班級里起到了很好的輻射作用，激發(fā)廣大學生對電子技術(shù)課程的學習興趣，從而形成良性循環(huán)．
3電工電子技術(shù)綜合實驗臺的研制
電工電子技術(shù)實踐教學的改革及一體化教學模式的建立與實施需要有一個功能先進的實驗平臺做支撐，因此研制了電工電子技術(shù)綜合實驗平臺，目前實驗臺基本完成，在調(diào)試運行階段．經(jīng)驗證本實驗臺性能、功能完全滿足電工電子技術(shù)相關(guān)實踐課程的要求，是一個性價比很高的實驗裝置，有推廣價值．3.1綜合實驗臺的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計綜合實驗臺整體采用對稱式正反背靠背四工位結(jié)構(gòu)設(shè)計．實驗臺把實驗、實習和課程設(shè)計所需的常規(guī)儀器設(shè)備、儀表和電腦等統(tǒng)一盤裝到封閉實驗臺內(nèi)，外部只露出操作面板．實驗電路采取標準模塊化設(shè)計，每個模塊的外形尺寸采取統(tǒng)一封裝，多個模塊可以組合到實驗底板上，實驗底板采取翻板式結(jié)構(gòu)．模塊內(nèi)只給出實驗必須的器件，所有需要搭接的電路均由學生連線完成．學生根據(jù)實驗的復雜程度自行組合模塊，此種結(jié)構(gòu)既可以保證基礎(chǔ)實驗的開出，又可以完成復雜性、綜合性強的開放實驗與課程設(shè)計．3.2綜合實驗臺的功能及特點綜合實驗臺的電路模塊分為模擬電路模塊、數(shù)字電路模塊、電路基礎(chǔ)模塊和EDA模塊，可以同時開出多門課程．綜合實驗臺既可以完成硬件實驗，又可以完成仿真實驗；既可以承擔基礎(chǔ)實驗，又可以完成課程設(shè)計、創(chuàng)新實驗及開放實驗．實驗臺采取的翻板式結(jié)構(gòu)，實驗時放下翻板，實驗結(jié)束合上翻板，在寬敞的臺面上可以完成電子實習等焊接安裝的任務．因此，本實驗臺的綜合性強，所有實驗室配備此種實驗臺可以同時開出多門實踐課程．避免了不同學科的實驗使用的實驗設(shè)備種類繁多，導致實驗室的重復建設(shè)，有效的節(jié)省了實驗空間，提高了實驗設(shè)備的利用率．實驗臺上配備有計算機，既可以完成仿真實驗，還可以實現(xiàn)實驗室的網(wǎng)絡(luò)化管理．學生可以提前在網(wǎng)上預約實驗，實驗前熟知實驗內(nèi)容，做好預習報告，實驗中記錄數(shù)據(jù)波形結(jié)果，進行實驗分析總結(jié)．實驗教學中指導教師可以實時監(jiān)控學生上課情況，觀察學生實驗表現(xiàn)并給出過程性學習成績．本實驗臺的設(shè)計注重綜合性、先進性、開放性、實用性和便利性．通過科學地設(shè)置實驗項目及實踐環(huán)節(jié)，課程達到了全面培養(yǎng)學生的科學作風、實驗技能以及綜合分析、提出問題和解決問題的能力，增強了學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的意識．
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