李建霞+郑兆兆+张莹

[摘 要] 随着教学改革的不断深入，实验教学与理论教学在高等教育中占有同等重要的地位，如何提高实验教学质量，提高学生综合素质、创新能力以及社会适应能力，已经成为关注的热点问题。本文从研究型的实验课程体系和开放型的教学模式两个方面对电工电子实验教学进行改革，初步探讨如何构建综合一体化的实验教学体系。通过本模式在燕山大学电子实验中心的对比教学，结果表明该教学体系的实施可以达到很好的教学效果。

[关键词] 综合一体化；电工电子；实验教学；研究型课程体系；开放式教学模式

[中图分类号] G642.4 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634（2014）01-0095-03

0 引言

高等院校的实验教学是培养学生实际动手能力和提高综合素质的重要环节。实验教学不仅可以传授知识、验证理论和掌握实验技能，更重要的是可以促使学生探索未知知识，激发学生逆向思维，进行探究式学习，培养学生创新能力和独立解决问题的能力。近年来，随着高等学校教学改革的深入，实验教学体系改革的研究和实践已经成为高等学校教学改革研究的热点。目前高校实验体系主要存在以下问题：重理论轻实践，实验课程依托理论设课，没有自主地位；重个案轻系统，针对单门理论课程设立实验课程，针对专业特性，以大学科和交叉学科为基础设课少，跨学科、跨层次的衔接性实验体系少，课程和学科之间缺乏交叉融合；重动手轻动脑，实验人员将实验设备用法、实验方法、实验原理全部准备好，学生既不用动脑思考，也不用自己设计就可以完成实验内容，根本谈不上创新能力、科研能力、综合素质等等[1-3]。针对这些问题，燕山大学电子实验中心提出了构建综合一体化的电工电子实验教学模式，注重实验教学和理论教学紧密结合，注重创新创业能力培养，注重科研能力和社会适应能力的培养，探索建立和完善跨学科、跨层次的衔接性实验教学体系。

1 综合一体化实验教学体系的定位和内涵

北京航空航天大学刘念荫教授早在1993年就提出了建立“理论教学和实验教学一体化”的教学改革模式[4]，实行两种教学方法相融合。即在理论教学中应用多媒体手段，使学生在学习枯燥的理论知识的同时，尽可能的将理论和实际结合起来。而在实验教学中，坚持“培养技能和学习知识相结合”的原则，使学生在实际操作和对实验现象的理解中，更好的理解和进一步的学习理论知识。一体化教学模式有利于学生知识的融会贯通和学生综合能力的培养。综合一体化实验教学模式，在坚持理论和实验相结合的基础上，强调大学科中各个小学科知识的联系、衔接、综合。旨在建立一个理论教学和实验教学紧密结合，多门专业课程交叉结合，学生实验技能和实验研究能力、工程适应能力相结合的实验教学体系。

综合一体化教学体系坚持培养应用型、复合型、综合型创新人才的宗旨，依托“研究型的课程体系”和“开放型的教学模式”。研究型的课程体系以培养学生研究能力和创新能力为目标，通过教学过程的研究性，使学生深化系统的学科知识，综合运用知识去分析问题、发现问题、解决问题。新的实验课程体系，坚持以学生为本，以学生自主学习为重点，理论和实验、教学和研究、学校和社会相结合，突出培养有较高综合素质、创新意识和能力的综合型人才。同时，建立开放性的实验教学模式，所有的教学资源向学生开放，让学生成为实验的主体，实现学生自主实验。

2 综合一体化实验教学体系的实现

2.1 建设研究型的实验课程体系

新的课程体系改革教学内容，形成一套科学的研究型的层次性实验课程体系，将整个大专业的实验课程作为一个整体进行全面改革和规划，打破原来学科、课程之间的界限，强调学科间的交叉和融合[2]。将基础课程和专业课程实验进行有机结合，注重开设综合性、设计性、系列化的专题实验。不仅要注重纵向知识的系统性，更要注重横向知识的相互渗透。同时注意因材施教，提供多元化菜单式的实验内容供学生选择，实验内容由基础到综合，再到创新和实际应用，有利于学生创造性思维能力的培养和最大限度的知识潜能开发。

分层次的实验教学体系主要由基础实验、综合型实验和研究创新型实验三部分内容组成。

1）基础实验针对各门理论课程单独设课，主要包括验证型实验和一些简单的设计型实验。验证型实验主要针对课程的主要结论、主要理论进行验证，加深学生对理论知识的理解和掌握，锻炼学生的基本实验技能，学习掌握基本的试验方法、技能以及如何处理分析实验结果的初步实验能力。设计型实验针对课程内的知识理论综合设计，要求学生在单独科目内融会贯通，有初步的设计、创新能力和解决问题的能力，为创新、创业综合能力的培养打好基础。基础性实验主要包括电路实验、模拟电子实验、数字电子实验、控制理论实验等。同时降低基础实验的比重，整合实验内容，避免重复。

2）综合型实验主要针对专业内几门学科综合设课。课程以综合实验或者课程设计的形式，通过设计多重模块教学平台，强化学生的实践动手能力和综合设计能力。设计题目主要为综合型和设计型，重点培养学生综合分析、独立设计、研究和解决问题的能力。综合型实验单独设课，以学生为主体，教师起指导作用。课程中，教师给定实验题目和实验要求，要求学生在已有的实验条件和实验平台上，自主查询资料，自行设计方案，独立完成实验全过程，对实验结果进行分析和处理。教师引导学生发现问题、思考问题、解决问题，同时给学生更多的时间和空间，充分挖掘学生的潜能。目前实验中心开设的综合实验课程包括：EDA综合实验、单片机综合实验、数字信号处理综合实验等等。综合型实验课程的开设，为学生以后的创新型研究实验打好了基础，同时为毕业设计也做了充分准备。

3）研究创新型实验包括研发型实验和创业型实验两个部分的内容。两种实验针对学生特点因材施教，进行个性化的指导，学生可以根据自己的兴趣爱好自行选择。研发型实验偏重于学生科研能力的培养，结合教师的科研项目，对相关领域的前沿问题或者研究热点问题展开简单研究。由教师提出理论性和技术性的课题，3～5个学生自主组成一个研究小组，自行查询资料，然后设计实施方案，从中得出自己的结论和见解。这样可以充分调动学生的主观能动性，发挥学生的聪明才智，培养学生的创造性思维和自主创新的能力。创业型实验利用校企合作创业基地，时刻紧跟市场和时代的变化，校企双方共同将专业课程设计、毕业设计与企业的实际现场结合起来，使这些实验、实践环节面向生产一线，面向工程实际，从而培养学生的社会适应能力。同时使学生更好的了解社会，准确定位，积极创业，通过自己的实践活动实现自己的梦想。

2.2 建设开放型的教学模式

开放式的实验教学模式，是指在实验教学中所有资源向学生开放，让学生成为实验的主体，实现学生的自主实验，培养学生开放和自主学习的教学模式[3，5，6]。主要体现在教学计划内的实验时间开放、实验内容开放、教学方式开放、实验设备开放几个方面。

1）实验时间的开放。实验室按照教学计划内的相关实验项目实行全天候开放，学生可以根据自己的具体情况选择合适的时间到实验室熟悉各种实验仪器，完成相关的实验操作。为了避免多名学生在同一时间“一窝蜂”出现，造成实验老师和实验设备不足的现象，燕山大学建立了网络预约平台，实现实验室开放过程中的教学管理。通过网上预约，实验教师可以合理的准备实验、安排实验室的开放时间，使得教师工作更有计划性。从而避免学生做实验时等待实验设备或者教师指导不足的现象，提高了学生的学习效率。学生、教师和实验室三者之间建立起了及时联系。

2）实验内容的开放。实验内容的开放主要表现在综合实验模块和研究创新型实验模块上。实验项目分为必做和选作两部分。根据专业的不同、学生能力和兴趣的不同，设有多重实验题目，学生可以自行选择选作部分内容。对一些比较复杂、具有挑战性的实验，可以分组完成，提高学生的团队合作能力。

3）教学方式的开放。采取多种形式的教学方法，建立网络教学辅导平台。实行学生为主体，学生学习和教师讲授、辅导相结合的模式。教师只是把相关的实验知识、操作规范、仪器使用给学生做简单介绍。同时，为了培养学生的自主学习能力，结合多媒体网络化教学，将教学内容、实验仪器以及学生设计实验时所用到的设计软件及其使用方法做成视频教学软件，这些教学软件兼具“视、听、像”，图文并茂，使得学生可以较短时间掌握基本实验技能，既提高了学习效率，又调动了学生的积极性。随着信息技术的不断发展，拥有个人电脑的学生越来越多，这就为教学提供了很大的方便。学生可以在课下自行设计实验电路，在电脑仿真、软件仿真成功以后，再来实验室进行硬件实验验证，这种教学模式提高了学生学习的灵活性，也提高了实验设备的应用率。

4）实验设备的开放。整合实验教学资源，针对性的建立基础实验平台、综合实验平台和研究实验平台。基础实验平台针对基础性试验，老师会准备好实验设备和实验器件。综合实验平台和研究实验平台会根据实验内容提供不同的实验设备，然后根据学生个体需要，再提供不同的实验元件，满足学生的多元化设计要求。

从燕山大学电气工程学院09级选出两个班级作为综合一体化电工电子实验教学体系的教学实验班级。通过4年对比教学发现，实验班级学生对实验的积极性和重视程度相对较高，从“被实验”变为“要实验”，将理论和实验结合的程度更高，很多同学会提出自行设计的一些实验项目或者实验想法，同时，会自主查询很多资料来解释自己的实验现象，自主学习的能力和解决问题的能力明显提升。由于理论和实验的相互渗透结合，实验班级学生在实验中对理论知识能够更好的进行消化理解，使得理论学习的效果更好，考试及格率相对较高。很多从大一一入学就进入实验室创新小组的学生，动手实践能力和创新能力更是突出，参加国内各种大学生竞赛都取得了很好的名次。由于较高的动手能力和创新能力，实验班级学生的就业能力相对于别的班级学生而言更有竞争力。同时良好的研究实践能力也为研究生的教育奠定了很好的基础，导师们普遍反映实验班级考入研究生的学生基础素质比别的班级学生有一定优势。

3 结束语

研究型的实验课程体系，促进了实验教学与研究开发实践的结合，提高了学生独立动手能力与创新能力的培养。开放式教学模式的实现，提高了学生的学习主动性和灵活性，学生独立分析问题、解决问题的能力进一步提高。通过多种途径解决问题，学生的研究能力也得到了锻炼。通过燕山大学电子实验中心近4年的教学实践，取得了理想的教学效果。多名学生积极参加课外科学竞赛，在国家电子竞赛、国家计算机竞赛中取得了一等奖、二等奖等奖项。就业方面，就业率有了很大提高，就业质量也有了很大进步。事实证明，综合一体化的教学体系在学生的动手能力、创新能力、研究能力和社会适应能力方面都收到了预期的良好效果，值得进一步推广和完善。

参考文献

[1]刘宏，肖发远，黄朝志.构建创新创业特色的电工电子实验教学体系[J].实验技术与管理，2011，（1）：137-139.

[2]李琰，吴建强，齐凤艳.开放与自主学习模式下的实验教学体系[J].实验室研究与探索，2012，（1）：134-137.

[3]钱波.基于应用能力培养的工科开放实验教学体系的构建[J].实验技术与管理，2010，（7）：136-138.

[4]虞锦林，蒋庆汉，刘跃泉.构建一体化实验教学体系 加强学生实践能力培养[J].高校实验室工作研究杂质，2000，（1）：21-23.

[5]余志华，王永涛，赵娟，等.建设开放实验教学体系建设的探索与实践[J].实验技术与管理，2011，（11）：141-143.

[6]王明彦.构建研究性实验教学体系的思考和实践[J].中国大学教学，2009，（3）：75-77.