導(dǎo)語：電工電子類實驗教學(xué)模式與實踐一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：為適應(yīng)新工科建設(shè)要求、培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才，西安交通大學(xué)電工電子國家級實驗教學(xué)示范中心打破原有的實驗教學(xué)模式，進行了實驗教學(xué)模式的改革與實踐。通過重新整合實驗教學(xué)資源、應(yīng)用模塊化實驗平臺、現(xiàn)代信息技術(shù)與實驗教學(xué)相融合等途徑，將探究式、互動式、啟發(fā)式教學(xué)貫穿實驗教學(xué)全過程。積極開發(fā)和建設(shè)慕課、微課、遠程實驗教學(xué)資源，建立多元化實驗教學(xué)體系，努力提高學(xué)生的自主學(xué)習能力和實踐能力，實現(xiàn)個性化發(fā)展培養(yǎng)目標，以期培養(yǎng)適應(yīng)新工科發(fā)展的創(chuàng)新型人才。

關(guān)鍵詞：新工科；實驗教學(xué)模式；實踐創(chuàng)新；人才培養(yǎng)

高等工程教育必須培養(yǎng)面向未來的創(chuàng)新型卓越工程人才，以應(yīng)對全球環(huán)境污染、資源短缺、人口老齡化等帶來的嚴峻挑戰(zhàn)[1]。新工科作為高等工程教育改革與創(chuàng)新的發(fā)展方向，提倡重實踐、跨學(xué)科、理論與實踐結(jié)合，持續(xù)改進創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標、培養(yǎng)方案、課程體系和教學(xué)方法[2]。西安交通大學(xué)電工電子國家級實驗教學(xué)示范中心(簡稱中心)多年來堅持以培養(yǎng)人才為核心，以提高學(xué)生的實踐能力為宗旨，不斷對電工電子實驗教學(xué)進行深化改革[3]，積極開發(fā)并建設(shè)慕課、微課、遠程實驗教學(xué)等多元化教學(xué)體系，旨在提高學(xué)生自主學(xué)習、動手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才[4]。

1電工電子類基礎(chǔ)課程的實驗教學(xué)現(xiàn)狀

1.1教學(xué)內(nèi)容

實驗教學(xué)內(nèi)容陳舊，僅停留在對課堂教學(xué)中所涉理論的驗證階段；緊扣理論教材設(shè)計的實驗內(nèi)容單一，缺少多學(xué)科的交叉融合[5]；在大類招生背景下，師生比例失調(diào)、實驗學(xué)時少、實驗室物理空間緊張，綜合設(shè)計性實驗偏少。因此，目前電工電子類基礎(chǔ)課程的實驗教學(xué)偏離新工科背景下創(chuàng)新型應(yīng)用人才的培養(yǎng)要求，不利于學(xué)生實踐操作能力及創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

1.2教學(xué)方法

電工電子類基礎(chǔ)課程的實驗教學(xué)方法單一，學(xué)生普遍“重理論、輕實驗”?，F(xiàn)階段的實驗教學(xué)主要集中于對實驗的講解，對于實驗的設(shè)計思路表述較為簡單，學(xué)生只是按部就班地完成實驗，難以達到學(xué)以致用的目的，不能滿足新型人才培養(yǎng)的需求。

1.3管理體制

在大類招生背景下，實驗室管理體系、預(yù)約制度不完善，導(dǎo)致實驗室運轉(zhuǎn)效率低，共享困難；實驗室經(jīng)費僅能保證基本的實驗教學(xué)，無法顧及實驗室長期規(guī)劃建設(shè)和先進教學(xué)設(shè)備的購置。這導(dǎo)致新的教學(xué)手段難以應(yīng)用于教學(xué)；實驗儀器陳舊，新型設(shè)備較少，實驗室環(huán)境條件較差；信息技術(shù)在教學(xué)和實驗中應(yīng)用較少，主要采用常規(guī)教學(xué)和實驗指導(dǎo)方法[6]。

2新工科視野下電工電子類基礎(chǔ)課程實驗教學(xué)改革的實現(xiàn)路徑

2.1通過對原有實驗課的再造和全新組合式課

程設(shè)計實現(xiàn)“綜合化”中心在實驗教學(xué)中打破了以往多個教學(xué)組各自為政、條塊分割的現(xiàn)象，通過實驗教學(xué)人員流動、實驗資源流動、教學(xué)方法交流、實驗內(nèi)容交叉和銜接，使得原有實驗課程得以提升與改善[7]。要實現(xiàn)對原有實驗課程的再造，關(guān)鍵在人。第一，中心鼓勵一線任課教師參與實驗指導(dǎo)，有助于一線教師了解學(xué)生實驗中出現(xiàn)的問題，從而在課堂教學(xué)中進行重點講解，還能幫助實驗教師進行實驗內(nèi)容改革；第二，加強多個實驗教學(xué)組之間的互動交流，有利于彌補原有實驗教學(xué)的不足；第三，鼓勵實驗教師將現(xiàn)代電子電氣技術(shù)融入實驗教學(xué)中，通過不斷的探索，完成了許多常規(guī)實驗的再創(chuàng)造。在電路實驗教學(xué)中，中心開展了故障診斷綜合實驗和電阻網(wǎng)絡(luò)的故障診斷開放實驗等，進而引申出電力系統(tǒng)接地網(wǎng)故障診斷、如何測量接地電阻等深層次實驗內(nèi)容。原有的模電課程實驗基本是驗證性實驗，雖然要求學(xué)生自行在面包板上搭建電路，并進行調(diào)試和測試，但是電路是設(shè)計好的，所以它仍屬于驗證性實驗。通過提出設(shè)計要求，由學(xué)生自己設(shè)計電路，并制作印制電路板，實現(xiàn)從驗證走向設(shè)計[8]。

2.2通過豐富的實踐選修項目菜單和模塊化設(shè)

計實現(xiàn)“工程化”綜合性實驗的模塊化有助于學(xué)生的綜合學(xué)習和實踐操作能力的培養(yǎng)。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，工程實踐性強，信號產(chǎn)生電路、電壓放大電路、直流穩(wěn)壓電源等都有廣闊的工程應(yīng)用背景。結(jié)合實際應(yīng)用背景，將這些電路與實際電路結(jié)合起來，極大地提高了學(xué)生實際應(yīng)用知識的能力。由于模電實驗的內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣，后續(xù)所有實驗也都要測量這些參數(shù)。通過這樣的訓(xùn)練，極大地加強了學(xué)生對于模電實驗方法的掌握，也使其了解到工程實際中應(yīng)分析電路的哪些參數(shù)。電子系統(tǒng)設(shè)計與實踐課程是以微處理器為核心，通過模塊化設(shè)計思想可以將電子系統(tǒng)設(shè)計從初級開發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)楦呒壴O(shè)計。中心通過建立基于微處理器的硬件模塊庫和軟件模塊庫，培養(yǎng)學(xué)生快速開發(fā)以微處理器為核心的電子系統(tǒng)設(shè)計能力。電子系統(tǒng)設(shè)計與實踐課程以設(shè)計目標為導(dǎo)向，要求學(xué)生遵循自由選擇模塊構(gòu)建系統(tǒng)→初步調(diào)試→自主設(shè)計→系統(tǒng)綜合調(diào)試的設(shè)計流程，最終進行作品驗收。通過模塊化設(shè)計可以培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計的素養(yǎng)，適應(yīng)新工科建設(shè)要求。

2.3通過增加學(xué)生在學(xué)習過程中的自主權(quán)實現(xiàn)“個性化”

在電工電子基礎(chǔ)課程的理論和實踐教學(xué)過程中，以學(xué)生為中心，滿堂灌的教學(xué)方式早已被淘汰，教給學(xué)生知識不如教給學(xué)生如何獲得知識。每個學(xué)生的情況都是不同的，如何根據(jù)學(xué)生的情況，給出不同的實驗教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，需要每個實驗教師不斷努力。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程從2017年開始在中國大學(xué)在線教育平臺上開展慕課教學(xué)，同時積極嘗試混合式教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，以期改善課堂教學(xué)效果、提升學(xué)生的自學(xué)能力。中心鼓勵學(xué)生自主選擇實驗內(nèi)容，經(jīng)與課程負責人商量并同意后，學(xué)生就可以選擇自己更感興趣的實驗內(nèi)容，已有數(shù)十名學(xué)生通過自選內(nèi)容高質(zhì)量地完成了模電實驗。由于課程調(diào)整，微處理器實驗沒有配套的指導(dǎo)書，在介紹了處理器共性概念的基礎(chǔ)上，采用翻轉(zhuǎn)課堂形式，學(xué)生自愿報名，查資料，準備PPT，教師進行課前指導(dǎo)和修改PPT，賦予學(xué)生更多的自主選擇權(quán)。另外，對學(xué)有余力的學(xué)生，中心開設(shè)多個開放實驗題目供其進行拓展學(xué)習。這種實驗?zāi)Ｊ皆谝虿氖┙袒A(chǔ)上進行創(chuàng)新，克服了實驗指導(dǎo)書對學(xué)生的約束，實現(xiàn)了學(xué)生的個性化發(fā)展，不僅可以激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新，同時也利于教學(xué)相長。

3實驗教學(xué)改革及效果

3.1實驗教學(xué)改革

為培養(yǎng)適應(yīng)新工科建設(shè)的創(chuàng)新型應(yīng)用人才，中心實驗教師借助先進教學(xué)設(shè)備，提高教學(xué)效果，電路及模擬電子技術(shù)實驗室購置多功能交互式電子白板。通過制作PPT和視頻，使得實驗原理和儀器的介紹不再枯燥乏味。借助交互式電子白板廣泛開展小組討論，讓學(xué)生積極參與實驗，各抒己見，活躍課堂氣氛。充分利用仿真軟件，引導(dǎo)學(xué)生變被動參與為主動學(xué)習。在電路實驗教學(xué)中，教師通過編寫仿真與操作任務(wù)相結(jié)合的實驗任務(wù)書，先進行仿真操作，再進行實際測量，使得驗證型實驗具有設(shè)計性，加深學(xué)生對實驗的理解，提高實驗教學(xué)效果。在新工科背景下，學(xué)生在學(xué)習過程中擁有更多的自主權(quán)。為使教學(xué)手段更為靈活，中心已引入多種信息化教學(xué)手段，見表1。為增強產(chǎn)教深度融合，培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才，在數(shù)字電子技術(shù)與微處理器基礎(chǔ)課程教學(xué)中，每學(xué)期都會請TI，ARM，Xilinx等公司的相關(guān)工程師，為學(xué)生講授行業(yè)的最新發(fā)展及技術(shù)實現(xiàn)方法。

3.2　實驗教學(xué)改革效果

“鼎陽杯”全國高校電工電子基礎(chǔ)課程實驗教學(xué)案例設(shè)計競賽是全國唯一的高校電工電子類基礎(chǔ)課程實驗教學(xué)比賽，中心教師踴躍報名，獲得了多項獎勵，其中“鼎陽杯”1項、一等獎7項、其他獎項3項。圖1為實驗現(xiàn)場及實物展示。圖1實驗現(xiàn)場及實物展示為適應(yīng)新工科建設(shè)要求，2019年，中心組織9組共27名本科生參加了全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽，共獲得全國二等獎3項，省一等獎4項，省三等獎1項；發(fā)表論文26篇；并取得兩項專利：串聯(lián)諧振型無線功率傳輸系統(tǒng)的電磁干擾預(yù)測方法，一種變壓器故障后電網(wǎng)有功潮流快速估算的方法。其中，MariyamArif的論文《基于深度學(xué)習的短期負荷預(yù)測與線性規(guī)劃的經(jīng)濟負荷調(diào)度》獲2019年西安交通大學(xué)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文。

4結(jié)語

就高校而言，新工科建設(shè)主要是以實際應(yīng)用為目的，通過多學(xué)科的交叉融合達到對原有工科專業(yè)的升級再造。在新工科背景下，中心通過實驗教學(xué)人員流動、實驗資源共享、教學(xué)方法改革、實驗內(nèi)容交叉和銜接，完成了對原有實驗課程的再造；基于模塊化實驗平臺與“互聯(lián)網(wǎng)+智能控制平臺”實驗?zāi)Ｊ?，將電工電子類基礎(chǔ)課程進行全新組合，推動移動互聯(lián)網(wǎng)、慕課等現(xiàn)代信息技術(shù)與實驗教學(xué)的深度融合，從基礎(chǔ)實驗到綜合設(shè)計，逐步培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，為培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才做出貢獻。

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作者：單位：陳琪 劉曄金 印彬 沈瑤 原曉楠 西安交通大學(xué)電工電子國家級實驗教學(xué)示范中心