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[关键词]教学管理;开放式电子实验教学;模块设计
高职院校实验实训教育管理信息化建设,可以有效提高实验实训设备的利用率,规范实验实训教学过程,拓展实验实训教学空间,提升职业院校的办学水平。现有职业院校实验实训管理系统,主要面向实训室管理人员和实训指导教师,‘缺少对职业学校教学质量评估方法及教学管理规范的研究,特别是没考虑校企合作下的实验、实训、实习项目管理,不能按教学评估要求汇总信息提供真实可信的报告供教学行政部门及上级主管单位评审。同时该系统是一个网上教学管理系统,强调学生的主体地位,凸显学生在高职电子实验课程学习中的主动性,为解决实验室管理人员的日常工作繁重问题,实现无纸化办公,提高工作效率,提供了可借鉴的平台。
一、系统功能概述
高职电子实验教学管理系统,具备五个方面的功能:1)学生自己网上注册、登录功能;2)学生自主进行实验预约功能;3)学生随时随地利用电脑进行在线学习的功能;4)生成、提交实验报告的功能;5)老师对学生的实验报告进行评分、学生查询实验成绩的功能。
二、系统模块设计
系统设计中将电子实验教学管理分成三个模块:教师模块、学生模块、实验员模块。如图1所示,每个模块都有详细的功能设计,在形式上是相互独立的,而在功能上相互依存。实验教学主要通过上传理论指导资料来实现。由于是网络教学,指导资料的形式可以采用多种形式进行,譬如视频演示实验步骤,动画演示实验原理等。教师与学生之间的交流更多的是通过数字信息流的形式,因此要求教师在教学形式上做大量的改进。在线辅导通过网络通讯工具QQ,与学生一对一或者一对多的方式进行实时辅导。教师对学生的实验报告进行评分,直接从系统中抽取学生提交的实验报告,批阅后在记分栏内给出分数。
(一)学生模块
学生模块的功能有:注册登录、实验预约、在线学习、自由讨论、实验报告。图3学生模块流程图1)注册登录和在线学习。注册和登录,是进入电子实验教学管理系统的第一个环节。教师和实验员的用户名是特定的,不需要再进行注册。学生注册时要求输入学号、姓名、班级、专业等信息。这些信息在学生提交的实验报告中都将显示出来。登录成功并进入实验界面时,系统根据登录信息对数据库进行操作,从用户信息表中查找该用户的相关信息,并反应到实验界面。这样能方便教师对学生信息进行辨认和管理。学生登录系统后在列表中选择要预习的实验题目,在线进行实验前的预习。2)实验预约。实验预约模块是为学生和实验管理员设计的。实验员将近期内可做的实验在网上,学生提交预约意愿,实验员收集到足够的预约信息后,对实验人员及对应的实验时间、实验地点进行安排,上传安排结果,学生通过系统了解到实验安排的情况。学生在系统内进行实验预约,保证了学生选择实验题目、实验时间的充分自由。3)实验报告。实验报告的模式已经由系统定制好,学生只需填写相应的内容,提交时自动生成实验报告。在实验报告中,学生需要填写表格的数据及计算结果,讨论并回答实验检测题,写出实验结论。进行完上述的数据分析和计算后,实验结论、实验讨论分析等内容由学生手工填入至实验报告的相应位置,在确认实验报告各项内容都完成后,将实验报告上传。即完成了本次实验的实验报告。4)自由讨论。自由讨论这项功能则通过网络通讯工具来实现。本系统中主要是利用班级QQ群和群空间进行群内讨论与交流,讨论的主题围绕实验展开,目的是加深对知识的理解和扩展知识面。
(二)实验员模块
实验员模块的功能:实验安排、器材管理、实验指导。1)实验安排。根据学生预约的情况,实验员对实验学生人数进行控制。由于在学生进行预约时,学生能够了解到其他同学已经预约的情况,在预约时不会导致在某一个时间段人数超员的情况。实验员需要做的是对具体时间和具体实验人员的统一安排。2)器材管理和实验指导。实验室器材的管理和每个学生做实验的实时指导都由实验员来完成。这就要求实验员具备有过硬的理论知识和实验操作技能。
三、总结
1 电工电子实验教学存在的主要问题
1.1 实验中存在不安全因素
电工电子实验中所使用的设备、仪器仪表和电子元器件较多,如果不能正确使用,容易造成损坏;另外,实验中提供的电源是220 V的市电,远高于36 V的安全电压,如果操作不当,容易造成触电事故的发生。中职学生的纪律观念相对淡薄,在实验教学过程中很容易出现上述问题。
1.2 实验内容陈旧,方法单一
目前在大部分中职学校,电工电子实验教学仍从属或附属于理论教学,实验内容陈旧,脱离现代科学技术发展的实际,有些经典实验没有发展创新,不具新颖性。如单级放大器实验,就是孤立的一个放大电路,对放大信号是否失真,只是简单地用示波器观察波形。在实验方法上,传统电工电子实验主要是验证性实验,实验过程中不能结合存在的问题主动思考,只是机械地按部就班地连线、测,片面追求数据的正确,不注重实验全过程,对一些基本问题缺乏理解。更有一些学生存在应付心理,抄袭或伪造实验数据。这种方式严重影响了学生分析问题和解决问题能力的培养,缺乏独立思考和积极主动性的训练,起不到应有的作用。
1.3 实验考核方式不合理
电工电子实验教学的考核主要是实验报告和实际操作两种方式,但目前存在的问题是中职学生自觉性不高,实验报告仅仅是抄抄实验步骤和实验数据,存在严重的抄袭和弄虚作假现象。另外,由于学生多,实验指导教师少,很多学校甚至对实际操作能力不予考核。这样就不能真正了解学生的学习情况,不能公平公正地对学生的实验能力作出评价,学生的实际操作能力也就得不到提高。
1.4 学生实验兴趣不高
不少学生还习惯于在基本概念和理论上下工夫,不清楚技术理论与实际工程应用的结合,实验操作不够主动投入,常常向实验教师提出做这个实验到底有什么用等类似的问题。在实验过程中学生只注重实验内容的完成,不能理解掌握元器件参数识别、性能测试、选用,对电子测试仪器的使用要求、性能参数、使用领域,不熟悉常用电子单元电路的原理、调整方法与性能测试。常常是为做实验而做实验,实验时只测得几个数据,在开始新的实验项目时还要从头开始。
2 加强电工电子实验教学的思考
和实践
2.1 严格实验管理,培养良好的实验习惯
实验教学不仅仅是培养学生职业知识、职业技能的重要环节,也是加强学生职业规范和行为训练,培养良好实验习惯的良机。通过电工电子实验,学生可以掌握基本的操作流程,了解实验中的安全注意事项,有利于养成认真仔细的习惯。教师在实验教学中必须制定完善的实验管理制度,用纪律约束学生,落实安全和设备使用责任制。实验前,教师首先要强调实验纪律,讲解试验中应注意的安全问题。实验过程中,凡是发现破坏实验设备、不爱惜实验器材、不按规范操作的情况,要及时制止并对相关人员进行严肃教育。实验结束后,设备如果出现故障或丢失,仪表和电子元器件不能按时交回等情况,教师可根据相关记录追究相应实验小组的责任。
2.2 更新实验内容和方法,增强实验效果
随着电子技术的巨大发展,实验教学方法和内容的创新迫在眉捷,迫切需要在教学中增加一些综合性和设计性实验,采取切实可行的适合中职学生的实验教学方法,加强实验和生活实际的联系,借此提高学生的动手能力和学习的积极性。如在进行单级放大器的性能测试时,教师可让学生对收音机的中放电路进行测试,通过收音机的声音的变化,使学生对放大器的性能有一个感性的认识。
在实验方法上教师应根据理论课教学计划和电工电子技术发展趋势进行调整,增加一些综合性实验,如开设音频功率放大器、波形发生器、交流稳压电源等实验,这些综合性实验可以覆盖模拟电路的静态工作点、单管放大、低频振荡电路、运算放大器、滤波器等内容,增强实验的实用性、功能性。为了增强实验的趣味性,可以多向学生介绍一些有趣的电子产品,对一些经典实验做些变化,加入一些能触动学生学习兴趣的元素。
2.3 运用现代化教学手段,增强实验教学效率和效果
将多种现代化手段综合运用于实验课堂教学。通过在实验室配置一台计算机和投影仪,教师可以有选择地播放实验讲义和实验演示,并在关键的地方重复演示实验步骤或者进行实物演示,这对于某些操作繁杂的实验演示是非常方便的。学生在做实验时如忘记了实验内容,还可再次观看实验演示,这样既减少了教师的重复劳动,又加深了学生对实验内容的理解,直观而且形象。通过数码相机将实验仪器、实验箱拍摄成静态图像并保存为计算机中的BMP或JPEG格式的图像文件。利用摄像机将实验教师的课堂讲解和实验演示记录为动态视频并保存为计算机中的MPEG媒体文件。使用PowerPoint、Authorware、Director、Flash等多媒体制作软件将得到的图像、视频资源制作为实验教学演示课件。
2.4 改革实验报告写法和考试、考核方法
实验报告是学生对自己所做实验的总结,重点强调对实验原理、实验过程中问题的变化、分析,多写对实验的体会,对不成功的分析、讨论和解决问题的方法,而不过于强调实验报告格式的统一、内容的多少和数据的准确性。
在考核方法上,电工电子实验是以平时的训练来培养学生的动手能力和实践能力的课程,学生的实验能力主要体现为对实验原理的理解、现象的观察、问题的处理、数据的分析处理等方面,所以对该课程的考核不应只注重实验结果,更应注重实验过程,注重学生能力的提高。对电工电子实验课程的考核应进行3次评分:一是现场评分,根据学生的预习,仪器使用的正确程序,实验过程中的态度等给予评定分数;二是根据学生的实验报告评分,根据其对实验过程的分析、数据的记录、数据处理、实验结果分析与书写情况评分,不要只简单看数据准确与否;三是进行考核,期末考核可以采取试题抽签方式,这样既可以避免学生在操作考核中互相抄袭的情况,又可以督促学生全面掌握实验项目。教师对3次成绩进行总评得出实验课程的成绩,这样可有效督促学生做好实验。
3 结语
实验实践教学是中职教育的关键环节,是提高教学质量、培养中职学生实际操作能力的主渠道。搞好电工电子实验教学,教师必须结合电工电子技术的发展、电工电子实验的特点,通过严格的实验管理,更新实验内容和方法,努力提高学生电工电子实验的积极性,不断改革实验考核方式等方面,切实提高教学质量,提高学生的实践能力。
参考文献
[1]关洪斌,王晓兰.知识经济时代实验室改革与管理策略[J].实验室研究与探索,2005,24(3):95-98.
关键词: 电工电子实验教学教学方法
电工电子基础课程作为理工科高职院校的一门重要的技术基础课程,知识面宽,实践性强,对于满足各专业学生对本专业高新技术设备应用与技术改造、专业技术研究量化分析和系统工程建立的需要有着重要的作用,是构成各专业人才知识结构与应用、创新能力最重要的要素之一。因而电工电子课程永远是一门有待改革的“老”课程。如何选择先进的教学内容和建构合理的课程体系,是该课程教学改革的核心和长期的课题。它的教学面向众多专业,学生受益面非常广,教学方法改革对各专业的人才培养至关重要。
1.灵活运用多媒体教学
传统教学方式手段单一,大多仅用粉笔和黑板,学生感觉枯燥乏味,注意力常常不集中,讲课效率低下。在介绍使用各种仪器设备使用方法的时候,教师借助多媒体进行教学,学生就能直观、形象地了解,而不是听得一头雾水,找不到正确的使用方法。同时,教师也可以现场演示仪器设备的使用,使学生更直接地了解。但是,我们不需要把所有的实验教学内容都做成课件,原来很简单的一个知识或者学生很熟悉的东西,就没有必要非得在屏幕上展示出来了。我们不能依赖多媒体,也不能简单地认为“用了多媒体就是掌握了先进的教育理念,或使用多媒体的课一定就是好课”。多媒体效果如何,关键要看是否提高了学生的实验积极性,是否提高了实验教学的效果。我们应该恰当地使用多媒体,让它画龙点睛,更好地为电工电子实验教学服务。
2.改革实验教学方法
教师要坚持“感性认知超前化,原理验证规范化,综合设计自主化,开放实验创新化”的实践教学改革原则,改变以往实验教学完全依附于理论教学的教育模式。实验教学以原理验证实验为主,实验按不同专业和不同类别学生的教学大纲要求,设置不同的实验项目和教学内容;实验教学中采用多媒体课件和图片等多种现代技术,向学生展示电子技术在各个领域的应用,增强学生对电子技术的学习兴趣;大幅度增加有利于培养学生实践能力的综合设计性实验比例,推出有利于培养学生实践与创新能力的开放性和选修性实验,以及综合与设计性实验的“目标+环节+报告”考核方式。学生综合与设计实验能力包括资料收集、方案设计、软硬件设计、装配与调试、测试与优化、数据分析、报告撰写等,实验考核分项进行,统筹兼顾设计过程、设计结果、设计报告。
3.培养学生的动手能力
学生独立或者合作进行实验能培养独立性、自主性、合作精神,使电工电子实验教学成为学生质疑、搜集信息和处理、探究的实践活动。在电工电子实验教学过程中,我们要保证学生的安全。在强电实验中,尽管我们一直强调关电源接电路等各种安全措施,但是,在具体的实验过程中还是会出现短路的现象。比如在日光灯管实验和电动机正反转实验中,短路现象和实验台的报警声常常出现,以至于实验不能顺利进行下去,个别学生甚至于不敢打开电源运行电路。针对此类现象,在漏电保护器和实验台保险装置的保护下,我们要求学生大胆动手,尽量完成实验任务。高校的学生毕竟已经成年了,我们给他们一个宽松的环境,让他们自己多动手多操作,而不是老师怎么说,他们就怎么做,这样才能锻炼他们的动手实践能力。
4.允许学生在实验过程中出现错误和缺陷
学生的天职就是学习,学生来上实验课是希望能从实验过程中学到一些他想学,或者学了对他很有帮助的知识。那么在学习的时候,他在某些方面的知识肯定还有很大的不完整性。因此,我们在平时的实验教学过程中,在不违反实验室安全条例和规章制度的情况下,允许学生在实验过程中存在某些错误码和缺陷。错误和缺陷往往能促使学生继续思考或探讨,让学生自己去评价或全面思考自己的实验。当然,我们要在必要的时候给予适当的提醒。问题出来了,我们才能去解决,才能去克服,相对于能顺顺利利地完成实验,达到实验要求的学生,在实验过程中出现错误和缺陷的学生更有机会学习到更多的知识和解决问题的方法。而有的实验指导老师在这个问题上的做法恰恰相反,不太愿意接受学生的不足,一旦学生在实验过程中出现了问题,就会马上提醒学生急刹车,或者阻止学生进一步动手,从而失去了很多真正挖掘学生才能的机会,也会使学生慢慢养成懒惰的习惯,让学生的思维受到限制。
5.用电工电子实验激发并提高学生学习理论课的兴趣
兴趣是一种特殊的意识倾向,是动机产生的重要主观原因,良好的学习兴趣是求知欲的源泉,是思维的动力。因此,如何在电工电子实验过程中运用手段,结合学科特点,采用适当的方法激发学生对学习的兴趣,是我们积极研究和探讨的问题。比如,我们可以在日光灯管的实验中,联系生活现象,简单地介绍判断灯管好坏的方法,联系环保节能,在提高功率因素的实验过程中现场提问,加深学生对这个知识点的印象;也可以在扩音机电路的实验中,在教室的讲台上放上音箱,让完成实验的学生能够听到从音箱里放出来的音乐,这对学生是一个激励,也是一个肯定,能够大大提高学生实验的积极性;在抢答器或者计数器的实验中,可以安排完成实验的学生进行抢答比赛,让学生体会到实验的实用性。这样能激发学生的浓厚兴趣,更能激发他们的求知欲望,使他们对所学的理论课更有兴趣。
6.准确地评定学生的实验成绩
关键词:中职学校 电工电子实验 教学改革
【中图分类号】G638 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2012)02-0011-02
电工与电子技术是我校电类专业学生的专业基础课,其实验教学对巩固学生的专业理论知识、培养学生观察能力、动手能力、创新能力和提高学生综合职业能力方面起着非常重要的作用,但长期以来,由于受传统的实验教学培养模式的制约,使得实验教学难以起到相应的作用,不能满足当前中职学校培养应用型人才的需要,因此必须对电工电子技术实验教学进行改革,笔者近两年来在这方面进行了一些尝试,下面结合自己的一些体会谈谈电工电子实验教学改革的一些措施和观点。
一、传统电工电子实验教学的弊端
传统电工电子实验教学主要以配合理论教学为目的,在整,个教学的实施过程中,它处于“教辅”的地位,实验课时较少,通常只占总学时的10学时左右,实验也不进行专门的考核,实验成绩只占平时成绩的一小部分或不计成绩。实验内容也基本上为验证型实验,通常是在教师讲授完某部分理论知识后,学生按照实验指导书上的操作步骤,在老师的示范下按部就班地进行电路连接、数据测量、填写表格、书写固定格式的实验报告等。由于学生是在实验结果已知的情况下进行实验,实验的目的就是为了验证所学理论知识的正确性,因此在整个实验中,学生的兴趣点和注意力都集中在实验的最后结果上,而对整个实验过程以及实验中所出现的现象并不关注,大多数学生根本不明白实验为什么要如此设计,更不懂得如何去设计一个实验方案,因此在开始另一新的实验项目时一切又需从头开始。同时由于实验项目固定单一,实验接线图、步骤及所使用的实验器材,仪表都已确定,学生很少需要动脑筋思考,造成实验中学生自主操作的自由度几乎为零,完全处于被动状态,因此实验难以激发学生的兴趣,更谈不上对学生创新能力的培养。另一方面,教师由于受到教学大纲和实验课时的限制,无法根据每个学生的学习情况进行因材施教开展分级别的实验教学。加上实验设备数量有限,实验中往往是两人或多人一组,学生没有足够的动手操作机会,使之造成个别学生依赖和推诿心理,形成“实验课来报个到,实验中看一看,最后抄抄数据算完成”的现象,学生的实验成绩也难以反映出学生的真实水平,实验教学难以达到提高学生综合职业能力的目的。
二、电工电子实验教学改革的思路和做法
针对电工电子实验教学存在的弊端和目前中职学生现状,我校尝试对电工电子实验教学进行以下改革。
1.独立设课,单独考核,以实验引领理论教学
将电工电子实验课独立设课,单独考核,自成体系,与理论课同步进行,加大实验课的课时,提高实验教学的地位,改变过去“先理论,后实验”的教学方法,让实验引领理论教学,在具体的操作过程中,通常一个教学班的理论教学与实验教学为同一个老师,这样便于课程内容的安排与实施,实验引领理论教学的重点在于通过实验提高学生的学习兴趣,增加学生的感性认识,从实验中发现问题,引领学生在后续的理论学习中带着问题学习,并尝试找出解决问题的方法,做到实践操作与理论知识相互渗透、相互融合。例如,在讲授“整流滤波电路”这节内容时,过去的教法通常是先理论阐述整流、滤波的概念和波形的形状,然后再用实验验证,学生通常对整流、滤波概念和波形感到抽象,难以想像,因此在理论学习中有一定的困难。实验独立设课后,学生通过提前完成整流滤波实验,直观地观察到整流后输出的脉动的不连续的直流电压波形和并接滤波电容后变得连续平滑了输出电压波形,有了这些感性的认识,学生再学习整流滤波电路理论知识时就比较容易理解和掌握了。
实验课单独考核,提高了学生对实验的重视程度,使绝大多数学生都积极主动地参与到每一次实验中,一改过去“只看不做,抄数据”的现象,考核的方法和内容从一开始就向学生说明,考核注重学生的参与度和解决问题的能力,包括平时实验教学过程中学生的表现、对待实验的态度、实际的操作水平、运用知识、技能及应变能力、实验完成后仪器设备的整理等。考核方式采用分批、分组的形式进行,边做、边问、边答,每个学生的实际操作能力教师都非常清楚,因此从根本上杜绝了个别学生想抄袭作弊的心理。考核的成绩分为优秀、良好、中等、合格和不合格几种。为鼓励学生学习的积极性和提高自信心,容许学生自己选择考核内容,但考核成绩相应降低一级。
2.重组实验内容,分阶段、分层次实施教学目标
以往的电工电子实验内容是完全跟随理论教学内容来确定的,通常是实验中需要用到什么器材、设备,就和学生介绍这部分内容,学生通常只知其一,不知其它。例如学生在做完“直流电路中电压、电流测量”这个实验后,仅仅学会用万用表来测量直流电压和电流,而对实验台上直流电压表、直流电流表使用就不得而知了,整个实验内容的设计不能很好地开发学生的学习应变能力和创造性,极大地限制了学生素质的提高。为改变这种现状,笔者在分析了学生的学习基础的情况下,依据课程的教学大纲和电工电子实验室整体的设备情况将整个实验内容进行重新组合,把实验内容分为:①常用仪器仪表的正确使用;②元器件的识别与测量;③基础性实验;④设计性实验;⑤综合性实验五部分。根据学生的认知规律,由浅入深,循序渐进的原则分阶段进行实施:
第一阶段:以学会万用表、交直流电流表、电压、示波器、信号发生器、真空管毫伏表等常用仪器仪表的使用方法为教学目标,要求学生能灵活使用多种仪器、仪表对同一个电量进行测量。
第二阶段:以学会常用元器件的识别和性能判断为教学目标,要求学生会对元器件极性、管脚、性能的好坏进行判别。
第三阶段:以完成一些基础性实验电路的连接和电路参数的测量为教学目标,加强学生实验技能的基本训练,使学生学会实验数据记录、处理,实验结果分析、实验报告书写,培养学生严谨的,实事求是的科学态度和严肃的工作作风。
第四阶段:以培养学生自主学习能力和创新能力为教学目标,安排一些设计型实验。
第五阶段:以培养学生综合分析问题和解决问题的能力为教学目标。安排一些有难度的综合性实验。
考虑到学生之间存在的个体差异,因此在教学中实施分层教学,对于学习基础较差的学生,只要求完成前三个阶段内容,着重教会他们常用电子仪器、仪表的使用和常用元器件的认识和使用,培养他们规范的实验操作能力,促使他们养成良好的实验习惯和学习方法。而对于那些基础较好、学有余力的学生则鼓励他们在完成前三个阶段教学内容后,尝试完成第四、第五阶段的内容。这部分学生根据自由组合的原则,两人一组(一人一组也可以)利用课后时间根据实验内容、自己拟定实验方法、实验步骤以及所需使用的仪器设备(期间老师只需检查设计是否合理,适当给予提示),由学生独立操作,完成整个实验内容,最终写出完整的实验报告。整个过程以学生自主学习为主,教师只起引导的作用,充分调动了学生的学习积极性、主动性和创造性,对于培养学生的自主学习能力以及全面提高学生的素质起到积极作用。
3.加强安全教育,以“6S”管理标准要求学生
由于电工电子实验通常会在220V、380V电压的环境下进行,而中职学生的年龄偏小、好动,对电充满好奇心,同时又缺乏安全意识,因此在整个实验教学过程中,我们重点加强安全教育、严格要求学生遵守实验室的规章制度,明确“安全用电”的重要性,树立“安全第一,预防为主”的思想,提高学生的安全意识和事故预防能力和应急处理能力,确保实验安全。同时为了培养学生良好的行为习惯和职业素养,实现校、企文化对接、塑造学校的良好形象,增加学生就业的竟争力,在电工电子实验室推行“6S”管理制度,以“6S”管理目标要求学生。
4.建立学生社团、有限开放实验室、充分调动学生的学习积极性。
为了能有效地实施电工电子实验教学的改革,实现预期的教学目标,我们在学生入学初期,就在全校范围内吸引爱好电工、电子的学生参加电工维修社团和电子制作社团,并利用下午7、8节课的时间对学生进行理论知识和基本技能的辅导,通过让学生制作一些具有实用性和趣味性的电路,以激发学生的学习兴趣,对于制作过程中出现的问题,老师与学生一起分析,帮助引导学生找出解决问题的方法,逐步提高学生的维修技巧,同时鼓励学生从身边的小家电维修入手,吸引和带动更多的学生参与到电器维修和电子制作中。学校每年还举办一次技能节,为有电器维修和制作特长的同学提供施展本领的舞台,极大地提高了学生的自信心。为了给学生营造一个能充分动手的实验,发挥其想象力、思维力和创新力的环境,我们利用课后时间,对实验室实行了有限开放,在保证安全的前提下鼓励、支持部分学生自主进行实验探索,对促进学生的自主学习和个性发展起到了积极的作用。
结束语:
总结这两年我校在电子电器专业尝试的电工电子实验教学的改革,深感教学改革任重道远,如何在当前以课程改革为着力点的教学改革中进一步把电工电子这门实验课程开好,使学生在经历了电工电子实验后,动手能力、创新能力和综合职业能力有进一步的提高是一个值得我们广大教师不断探索和不断完善的课题。
参考文献:
[1] 张亚婷.基于提高学生创新能力的实验教学改革.西安邮电学院学报.2008(3).
【关键词】实验室 电子实训教学 管理 环境
【中图分类号】G712 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2012)24-0185-01
常熟高新园中等专业学校是一所中等职业学校,电工电子实验教学中心经过几年的实验教学改革实践,在实验室建设、实验教学、学生创新工程实践能力培养和实验室管理等方面都取得了一定的成果。学校电工电子实验中心建设改革的目标为:强化基础,突出实践,面向应用,开拓思维,注重创新和提高素质,体现基础性、时代性和先进性,促进学生知识、能力和素质协调发展,将学校建设成满足人才培养目标的高水平、标准化、多功能和开放型电工电子实验教学平台,成为探索先进实验教学方法与实践教学改革的基地。
一 加强实验室硬件环境建设
学校电工电子实验教学中心承担全校除人文和经管两个学科之外的全部学科的电工电子类实验和实践教学任务,包括电工电子基础实验课、电工电子实习、电子类课程设计、开放性实验和竞赛培训等实践教学任务。为更好地满足实验教学任务,我校加强了实验室硬件环境建设,新组建了多个实验教室。
学校教师自主设计制作了51系列单片机开发板,EDA应用开发平台,MSP430单片机应用开发平台、电脑鼠标开发平台、工业总线开发平台、PLC开发平台、嵌入式系统开发平台、声表面波器件应用开发平台、太阳能利用应用开发平台、智能建筑系统开发平台、智能测控系统开发平台和交通控制系统开发平台等。为了使现有设备满足教学需要,中心组织人员与企业合作,改进了实验教学设备80多台,自购元器件,扩展现有设备功能40台。
二 改革实验教学
1.课堂教学与网络教学结合
学校制作了网络实验教学平台。学生在该平台上,可以获得实验教学大纲、实验指导书、仪器使用课件、电子元器件手册和实验教学课件等教学资源,以便完成实验预习。同时,教师要求学生在实验预习后提交预习报告,作为学生实验考核的一项重要指标,有效地保证了实验预习质量。
2.电路设计实验与电子设计技能培训结合
学校增加了电子设计自动化软件的课时。例如,在基础实验内容里为模拟电子技术等课程增加SystemView和Multisim等模拟电路设计仿真软件的学习内容;在数字电子设计等课程增加MAX+plusⅡ和ISE等数字电路设计;在系统设计型实验和大型创新实验中加入了ProteIDXP、Proteus和CCS等系统联调及嵌入式系统设计的软件。这些内容拓展了实验的深度和广度,使学生真正掌握目前业界主流的“方案设计—软件仿真—设计与制作—系统调试”设计流程,提高了学生的实践能力。
3.实验教学内容改革
实验教学中心将实验教学内容由原来的验证型、综合型和设计型实验改革为由基础理论与实验技能型实验、系统设计型实验和大型创新实验组成的多层次实验教学内容结构。具体改革内容如下:
第一,基础理论与实验技能型实验。该实验是由中心原有的验证型、综合型和设计型实验内容组成。这个层次的实验主要完成学生电学素养、电路设计基本技能、电子仪器的使用、实验操作等电学基本能力和素质的培养。
第二,系统设计型实验。该实验是在基础理论与实验技能型实验的基础上,综合学生所学到的多个电学理论设计一个具有特定功能的系统,以培养学生综合运用所学理论知识的能力、解决较为复杂的实际问题的能力,以及简单电学功能模块设计的能力。例如,利用集成运算放大器设计一个静电测试仪,在这个系统中用到了集成运算放大器的多种基本电路设计,以及蜂鸣器、滤波电路等,最终实现了一个在实验室测试静电是否超标(如超标则发出警报)的系统。
第三,大型创新实验。该实验是将嵌入式系统、单片机、FPGA、DSP设计与电路设计相结合,设计一个复杂和智能的并具有实际使用功能的系统。这个层次的实验由学生自主选题,自由组合。例如,分布式温湿度控制柜系统的设计实验涉及传感器技术、单片机技术、PCB设计和制版、TCP/IP传输技术和控制原理等。
第四,综合实验考核方式。学校对学生的实验教学效果考核采取网上实验预习、动手能力现场测试、实验报告和实验后网上应用型考试相结合的形式;考核学生在实验操作过程中能否主动搭建电路、查找问题和分析问题;防止实验报告的抄袭;实验结束后能够主动回顾实验知识和过程,将课堂教学内容进行复习和升华。
三 加强实验室管理
关键词:实验室开放 管理制度 教学改革
工科院校是培养和造就高素质的具有创造精神的工程师的摇篮,经过工科素质教育,学生将具备开展基础研究,采用新工艺和新技术,发现新现象,开发新产品和新材料的能力。工科院校开设的电工电子实验课程,是实现这一目标的基础,它的主要目的是训练学生把抽象的理论知识和实际的电路实物紧密结合的能力。电工电子实验是重要的工程实践教学环节,对于强化学生基本训练,增强学生工程实践能力,加深学生理解课堂知识,培养学生动手能力和初步进行科研设计能力都有很重要的意义。为了进一步提高学生的实验操作能力和思维创新能力,本文主要对电工电子实验室实验开放的教学手段、教学管理制度的改革作深入的研究和探讨。
1 实验室开放管理的目的
开放实验室是指学校正式建制的各级各类实验室,在完成正常教学、科研任务的前提下,利用现有师资、仪器设备、环境条件等资源,面对大学生、研究生开放使用。实验室除完成正常的实验教学以外,还可利用一切可以开放的时间和资源面向学生开放。
以前,学生做实验时,都是由任课教师根据任课的章节来决定做实验的内容和实验时间,然后在规定的时间里带领学生到实验室做预定的实验,学生按照教师的要求做实验,缺乏思维,没有创新性,另一方面,实验室的资源在业余时间里也没有得到充分的发挥。为了有效利用和挖掘实验室资源条件,充分发挥实验室在实施素质教育以及高新技术开发和科技成果转化中的重要作用,为鼓励支持学生在课余时间参加实验教学、科研和各类社会活动,提高实验教学水平,进一步加强素质教育,规范有序地做好电工电子实验和其它实验项目,实验室必须进行现代化的开放性管理。
2 实验室开放的主要任务
实验室面向学生开放是高等教育培养创新人才、实现素质教育目的的客观要求。实验室开放不仅对学生技能训练,而且对培养学生创新意识、创新精神和开拓能力具有重要作用。因此,电工电子实验中心的各个实验室要对学生进行课外开放,提高实验室的开放率和开放内涵,最大限度地发挥教学实验资源的效益。开放实验室以开出跨学科、跨专业的创新型、研究型、综合型实验项目为主,吸引学生利用课余时间(或假期)到实验室参加实验、小制作、发明、创造活动,激发学生的动手能力和创新实践能力,推动学生素质教育的深入开展。
3 进入开放实验室的程序
学生个人、社团组织或兴趣小组利用课余时间(或假期)进入开放实验室开展实验活动,进入开放实验室必须进入开放实验室的多媒体预约系统进行预约,并填写《电工电子实验中心开放实验室申请表》电子文档,填写的主要项目有所在院系、专业、班级、姓名和实验内容,由实验室管理教师来确定实验的具体时间安排学生进行实验,实验预约流程如图所示。
学生进入开放实验室应严格遵守实验室的各项规章制度。首先,进入实验室要进行考勤,有条件的可进行电子打卡考勤或直接进行签字登录。实验时,要在实验指导教师、技术人员的指导下,进行实验活动,并认真撰写实验报告,对实验项目的创新点、实验数据采集记录、实验操作过程、实验结果、收获与体会等进行认真总结。实验结束时也要进行考勤方可离开,实验报告应由实验指导教师或实验技术人员签字,和考勤登记一并作为对开放实验室进行考核的依据。
4 要完善实验室管理制度
实验室是教学科研的重要基地,实验人员必须树立严肃认真、严谨求实、严守纪律的工作作风,实验室要保持整洁和肃静,要保证学生开放实验的顺利进行,必须有一套完整的实验管理制度来保证开放实验的正常运转,具体情况如下:
4.1 开放实验室的制度
实验室要有一套完善的实验室管理制度来约束学生实验,为使开放式性实验教学、科研活动能够规范有序、顺利高效地进行,特此制定以下管理条例:
(1) 开放性实验室采用开放与管理相结合的模式,实验室既要对学生开放,让学生有较大的自由度在室内做实验,又要进行必要的管理,保证实验室安全有序。
(2) 开放实验室由理论教学教师和实验人员配合管理。理论教学教师主要负责对学生实验作出理论指导,该实验室的实验员主要负责管理实验室仪器、设备、低值易耗品的管理。
(3) 对于课题研究,实验目的要明确,有完整的实验计划(包括实验名称,实验目的,实验简单步骤,实验方法等),计划经理论教学教师批准后,提前一天以上按实验所需仪器列好清单交给实验室实验员。
(4) 学生在实验项目完成后,应向实验室提交实验报告或论文等实验结果。实验室应及时总结和交流工作,根据实验情况写出实验心得。实验室须做好成果收集和论文推荐发表工作。
(5) 开放时间一般为学生课余时间,不能占用正常的教学时间。
(6) 开放实验室的设备的管理实行损坏赔偿制度,对损坏的设备要登记,并按价格酌情赔偿。
(7) 不得把实验设备拿出室外。
(8) 开放实验室实行登记制度,凡在实验室内做实验的师生应填写相关登记。
4.2 开放实验室的工作量
在开放实验室指导学生实验的实验教师、技术人员,其教学工作量(不含正常教学工作量)由所在实验中心负责人于每学期末对本学期工作量进行核算,报教务处实践教学科认定,并由教务处将开放实验室教学工作量按公共课教学工作量的管理方式核算到有关院、部,由有关院、部纳入实验教师、技术人员岗位津贴考核。业余时间(含假期)实验工作量按正常实验工作量的1.2倍计算。
4.3 开放实验室的经费
开放实验室于每学期末提前报下一学期进行开放实验所需实验消耗材料预算经费,经实验中心主任核定后,报资产管理处物资材料科审核。资产管理处于每学期初将所需经费核拨到相应院、部,由院长、实验中心主任或开放实验室主任掌握使用。
学校定期进行开放实验室评比表彰活动。表彰奖励在实验室开放工作中表现突出的先进集体。
5 提高指导教师的素质
学无止境,在培养学生实验操作水平的同时,实验指导教师也要加强自身的学术水平的提高。实验指导教师要多参加有关学术交流活动,到兄弟院校取经,加强基础理论、专业技能及信息检索等方面的学习,拓宽知识面,注重培养创新技能,不断更新知识和教育观念,加强科研和工程背景训练,科学地实施教学,提高指导学生电工电子实验的能力,去适应新时代的实验教育要求和发展方向。
6 结束语
21世纪是知识经济大爆炸的世纪,学科交叉,专业互相渗透,高校培养出来的学生要适应新时展的需要,符合现代社会对人才的需求。怎样进行电工电子开放实验改革,才能使电类专业学生具备初级电气工程师的能力与素质,使非电类专业学生具备宽厚扎实的电工电子技术理论知识和较强的实践动手能力,这是一个值得大家精心思考、长期研究和探讨的新课题,它应该在实践中边修改、边完善。按照高校人才培养目标的教学要求,教师们应群策群力,实实在在把电工电子实验这门课程开设好,使学生经历电工电子实验后,动手能力、工程实践能力、创新能力和理论联系实际能力得到进一步的锻炼和提高,让学生养成严谨、求实的科学作风,为今后从事专业工程技术工作和科研工作打下良好的基础。
参考文献:
[1]曾建唐.电工电子技术实践教程[M].北京:机械工业出版社,2002.
[2]杨洁.高等院校可开放实验教学初探[J].浙江师范大学学报(自然科学版),2003,26(3):414-415.
关键词:考核模式;实验教学;电工电子技术;教学改革与实践
实践教学是高等职业院校专业教学的重要组成部分,是实现“高素质、高技能”人才培养模式的重要保障。[1]电工电子技术实验是高职电气自动化和其他理工类专业一门必修的专业基础课程,具有实践性强的特点。课程的教学目标是通过实验实训项目的练习,提高学生的实践动手能力和设计创新能力。
一、电工电子技术实验课考核模式现状
长期以来,电工电子技术实验附属于理论课程,受课程学时的限制,实验内容和实验时间都固定不变,实验成绩的考核也只是作为理论课程考核的平时成绩,占总成绩的比重很小,这种考核模式限制了学生创造性思维的发展和自主学习能力的提高,使学生学习兴趣不浓。随着电工电子技术实验作为单独的课程进行开设以及实验室的自由开放,传统的理论考核方式,即平时表现(20%)+实验报告(30%)+期末成绩(50%)的考核模式已无法有效地调动学生的学习积极性,也不能客观考核和衡量学生的实践能力与创新能力。[1]本文结合大连海洋大学职业技术学院近年来电工电子技术实验课程的实际教学情况,对在电工电子技术实验独立开课和实验室自由开放的教学模式下的考核方法进行了一些研究和实践,并对具体的做法和体会进行了阐述。
二、电工电子技术实验课程教学内容的改革
传统的“电工电子技术”课程的实验教学内容,由于受课程学时的局限,通常采用固定的学时、地点和内容授课,如叠加原理及基尔霍夫定律、戴维南定理、单管放大电路、负反馈放大器等,这种实验教学模式不利于提高学生的自主学习能力和增强学生的创造性思维,为此,为培养学生的实践动手能力和创新能力,将电工电子技术实验课程的教学内容分为四部分,分别是计划内实验项目、选做实验项目、创新型实验项目和综合实验项目。
1.计划内实验项目
电工电子技术实验课程的计划内实验项目是根据电工电子技术理论课程的教学内容安排所必须完成的实验项目,其目的是在理论知识的基础上,进一步加深和理解理论教学内容,如在学习基尔霍夫电流定律、支路电流法的理论知识之后,必须及时完成叠加原理及基尔霍夫电流定律的实验,强化对理论知识的理解。计划内实验项目就是原课程实验部分,以电工技术实验课程为例,计划实验项目如下:
(1)认识实验的目标是了解实验室电源配置、熟悉各类测量仪表的使用、掌握交直流电源使用的常识。
(2)电位、电压的测定及基尔霍夫电压定律的验证目标是掌握测量电路中各点电位的测量、加深理解电位与电压的异同点、验证基尔霍夫电压定律、正确使用直流电压表及万用表直流电压档测量电压。
(3)叠加原理及基尔霍夫电流定律的目标是掌握电流参考方向与实际方向的确定、验证基尔霍夫电流定律、加深叠加定理和齐次性的认识、正确使用直流电流表及万用表直流档测量直流电流。
2.选做实验项目
为了提高学生的自主学习能力和学习兴趣,实验室实行自由开放。电工电子技术实验课程根据不同的专业、班级、实验进度以及个人的爱好开设了选做实验项目,并计入课程考核总成绩。开设选做实验项目能适应不同学生的学习需求,提高了学生的学习兴趣和实践钻研能力。
3.创新型实验项目
创新型实验项目是指根据“电工电子技术”课程的教学内容,在教学中未涉及的知识,主要锻炼学生的自主学习和探索研究的能力,要求对教学实验进行改进和创新,包括仪器的创新、实验原理的迁移和创新、设计新的电路等。为培养学生的钻研精神、创新意识,锻炼学生的创新思维,学院拟建设专业的创新实验室,专门开设了创新型实验项目,设立了专科生创新基金,每年提供一定的创新研究经费,学生可以根据兴趣和爱好自行选定课题,申请项目和研究经费,同时寻求指导教师帮助,从事创新科研项目。
4.综合实验项目
综合实验项目是大连海洋大学职业技术学院的实验特色项目,将相关课程的实验内容整合、重构,避免内容重复,再给定实验目的、要求和实验条件,由学生自行设计实验方案并实施执行,内容涉及本课程的综合知识以及与本课程相关课程知识的实验。
综合实验项目由教师给定实验项目或学生自主选择,在教师的指导下,学生独立完成整体项目的方案确定、规划、设计、实施。综合实验项目的实施,加强了学生综合运用所学理论知识的能力,提高了学生的综合设计与开发技能。
三、“电工电子技术”课程实验考核模式研究与实践
1.“电工电子技术”课程实验考核的组成
本课程的考核采用形成性评价与总结性评价相结合的方式进行。改变传统以期末考试卷面成绩定终身的课程评价方式,实践性教学环节的考核强调理论与实践一体化评价和能力目标评价,引导学生改变传统的学习方式,提高学生学习的主动性和积极性,以获得阶段性成果的方式,让学生取得成就感,树立自信心,提高学习兴趣。注重考核学生掌握电工技术基础知识和基本技能的程度以及所具有的相应工作岗位职业能力和水平,突出职业教育的教学评价特点。[2]
实验考核作为实验教学的一个重要环节,不但要检验学生的实验结论,更重要的是要对学生的实践能力作客观评价,达到全面、客观检验学生实践操作能力的目的。“电工电子技术”课程的实验成绩由计划内实验成绩、选做实验成绩、创新实验成绩和综合实验成绩四部分组成。
(1)计划内实验成绩是根据学生的实验平时表现、实验操作、实验报告和期末考试评定,占总成绩的50%。
(2)自选实验成绩是根据自选实验的完成情况和自选实验项目的数量进行评定,占总成绩的20%。
(3)创新型实验成绩是根据学生的创新能力和设计项目的水平评定成绩,占总成绩的10%。
(4)综合性实验成绩是根据学生综合实验项目的规划、设计和实施情况评定成绩,占总成绩的20%。
积极引导和鼓励学生参加国家、省、市举办的科技创新和各种电工电子技能大赛,对在参加创新项目和技能大赛中获奖的学生,允许不参加本课程的期末考试,免试课程的实验总成绩评定为优秀。
2.“电工电子技术”课程的实验考核方式
实验的考核指标难以量化,一直是实验教学过程的难点。为此,在教学过程中不断加强实验内容和实验考核的改革,经过多年的探索和实践,制定了与教学实验内容相适应,能综合评价学生实践能力的一套考核方法。具体的考核方式如下:
(1)计划内实验项目的考核。计划内实验项目采用分段式、多元化考核形式与方法,计划内实验项目的成绩占实验总成绩的50%,主要包括:平时表现、实验操作、实验报告和期末考试,[3]分别占10%、15%、5%和20%。
(2)自选实验项目的考核。自选实验项目是学生在校园网上自主选择的实验项目,业余时间在自由开发实验室进行实验,并在网上预约实验考核的内容和时间,要求在实验课程结课后的一周内完成自选实验考试。考核内容主要包括自选实验项目的操作考核、实验报告的撰写,其中操作考核占总成绩的10%,实验报告的撰写占总成绩的10%。
(3)创新型实验项目的考核。由于创新型实验项目的实施周期较长,复杂性较高,作为课程考核内容的参考部分,占总成绩的20%,其考核内容主要包括实验项目选题的全面性、实用性、先进性和创新性,以及实验作品的完成情况、学生的答辩情况等,最终以创新型实验项目的研究报告作为考核依据,给出成绩。此部分实验内容和实验考核,各院校可根据实验设备、师资力量等酌情考虑。
(4)综合实验项目的考核。综合性实验项目可以作为本课程的最终考核部分,有条件的院校可以单独设置综合实验设计学分,其考核内容根据学生综合实验项目的规划、设计和实施情况评定成绩,占总成绩的20%。
电工电子技术实验课考核量化标准如表1所示。
四、取得的效果
电工电子技术实验课教学模式和考核方式经过多年的改革与实践,取得了较好的教学效果。
1.增强了学生学习的主动性、自主性和团队协作能力,提高了学生的学习兴趣
在该课程的考核中,对于学生的平时表现、实验预习、实验操作能力等进行了量化考核,在实验室自由开放的基础上,学生可以根据班型、专业以及学生个人的爱好,自主选择实验项目,期末考试采取多人一组的实验项目,增强了学生实验的自主性、主动性和团队协作能力。
2.增强了学生实验成绩评价的公平性、客观性和准确性[1-3]
这种实验教学模式和考核方式使各实验考核成绩都对该门课程的总成绩直接产生了影响。实验总成绩一改以往平时+期中+期末这种传统的考核模式,严格地杜绝了应试教育中“临阵磨枪,不快也光”的不良现象。
3.提高了学生的创新能力和综合设计能力[4]
电工电子课程的实验教学内容增加了创新型实验和综合实验项目,并作为该课程成绩评价的一部分,这就要求学生必须熟练掌握理论知识,同时拓宽知识面,促使学生积极参与创新实验和综合设计项目,这种实验教学模式与考核方式,培养了学生的知识运用能力、信息获取和选择能力、实践动手能力、创新能力,收到了很好的教学效果。
参考文献:
[1]陈琼,宋跃.电工电子实验教学绩效评价的探索与实践[J].实验技术与管理,2011,(5).
[2]李旭华.电工电子实验室开放管理模式的探索与实践[J].中国现代教育装备,2008,(3).