电工电子技术实践能力培养的研究与实践

郑 文，张运波，姜志宏

(长春工程学院电气与信息工程学院，长春130012)

电工电子技术实践能力培养的研究与实践

郑 文，张运波，姜志宏

(长春工程学院电气与信息工程学院，长春130012)

针对目前电工电子技术实践能力培养中存在的问题，构建了“三层次”、“四模块”、“九类别”的分层次开放式立体化的电工电子技术实践能力培养体系，解决了电工电子技术实践能力培养的环节和途径问题。通过进一步有效运用先进实验技术与现代教育技术，改革教学方法与教学手段，充分调动了学生学习的积极性和主动性，有效地培养了学生的实践能力和创新精神。

电工电子技术;实践教学体系;实验技术;教学方法;教学手段

电工电子技术实践能力无论对学生后续专业课的学习，还是毕业后从事技术工作和科学研究工作均具有十分重要的作用。而电工电子技术系列课程面向的是不同专业、不同年级的学生，其教学内容、教学目标存在较大差异，因而，构建科学合理的实践能力培养体系，满足不同专业、不同年级学生实践能力培养的需求，真正做到“实践能力培养不断线”是必须研究的课题。为此，本课题组在深入调查研究的基础上，构建了“两模块、三平台、九类别”的电工电子技术实践教学体系。通过进一步有效运用先进实验技术与现代教育技术，改革教学方法与教学手段，充分调动了广大学生学习的积极性和主动性，有效地培养了学生的实践能力和创新精神。

一、实践教学体系的构建

电工电子实践教学是培养学生实践能力、创新意识和工程素质的主要途径，是保证人才培养质量的关键环节。为了满足不同专业、不同年级学生实践能力和创新精神培养的需要，我们按照“以学生为中心，因材施教、发展个性、开发潜能”的教育理念以及“分层次、分阶段、由浅入深、由简单到综合、由学习到创新”的思路，结合学校的办学定位和专业设置情况，构建了“两个模块、三个平台和九个类别”的实践教学体系，如图1所示。

图1 实践教学体系方框图

“两个模块”即“电工电子技术基础模块”和“计算机控制技术基础模块”。其中“电工电子技术基础模块”主要包括电工学实验、电路理论实验、模拟电子技术实验、数字电子技术实验、电机与电力拖动基础实验、电气控制技术实验、电路技术实训、电子工艺实习、电子技术综合实训、数字电子技术课程设计等;“计算机控制技术基础模块”主要包括微机原理与接口实验、单片机原理与应用实验、PLC原理与应用实验、DSP原理与应用实验、嵌入式系统(ARM)实验、可编程逻辑器件及应用、PLC应用系统设计与调试、单片机控制系统设计与调试、DSP技术综合实验、EDA(PROTEL)实习、机器人创新设计等。

“三个平台”即“基本技能与能力训练平台”、“综合应用能力训练平台”和“工程创新训练平台”。“基本技能与能力训练平台”主要进行“两个模块”的课程基本实验、课程选做实验和单项实习实训“三个类别”的实践教学;“综合应用能力训练平台”以设计性与综合性实验、课程设计和综合实习“三个类别”为主，学生从选题、方案论证、电路设计、电路实现以及装配、调试、测试，到最后的总结报告和文档整理等全过程的各个环节，培养学生的综合应用能力;“工程创新训练平台”以自主实验、学科竞赛培训和参加教师科研“三个类别”的创新实验和创新设计为主，通过自主性、研究性学习，培养学生创新能力。

“两个模块”、“三个平台”和“九个类别”的实践教学体系，是分层次开放式立体化的电工电子技术实践教学体系，它不仅可以满足不同专业、不同年级学生在实践教学内容选择上的需求，而且保证了电工电子实践能力培养的可持续性。

二、实验项目的设计与实验技术的运用

(一)实验项目的设计思路

根据实践教学体系，结合课程特点，遵循教育教学规律，按照“有利于启迪学生科学思维和创新意识”的原则，科学选择实验教学内容，按照如下思路和方法精心设计实验项目。

1．实验项目不局限于理论课内容，而是将相关知识有机融合在一起，设计出有利于提高不同层次学生技能与能力的实验项目，满足教学目标的要求。

2．尽量减少验证性实验项目，紧密结合各专业领域的工程实际，设计综合性、设计性、研究性和创新性实验项目。

3．实验项目具有动态性，在教学实践中，结合相关专业领域的工程实际、新知识、新技术以及新仪器、新设备，不断丰富实验项目的内涵。

4．将科研项目研发为实验装置，将科研成果转化为实验项目。

(二)先进实验技术和方法的运用

1．在保证学生对常规实验仪器的正确使用的基础上，鼓励学生探索与使用基于计算机的采集系统、虚拟仪器、网络互联仪器等，掌握先进的创新工具和方法。

2．运用现代电子信息技术，引入一系列包括电子设计自动化EDA、片上系统SOC、在系统编程ISP的概念、硬件电路设计软件化技术等全新电子设计理念和技术，利用QuartusⅡ、ISE和isp Expert开发系统，开设反映电子技术最新发展的实验项目，提高了学生的综合设计能力和设计效率。

3．紧密结合实际情况，采用多种方案相结合的实验策略。在例如，电力电子实验系统中，既有模拟调速装置，又有数字调速装置，控制上既有单片机、DSP控制，又有工控机、现场总线控制，鼓励学生采用不同的策略进行实验，从而学习不同的实验技术。

三、实验教学方法和教学手段的改革

坚持“以学生为教育主体”的思想，加强教学方法和教学手段改革，充分调动学生学习的积极性和主动性，发挥学生的潜力和创造性。

(一)实验教学方法的改革

1．在实验教学中开展研究性学习。按照“提出问题→确定研究任务→方案设计→方案论证→实验→数据处理→评价→结论”等思路，设计教学方案，组织研究性学习。充分发挥学生的潜能和创造性，主动思考，自行设计出行之有效的实验方法和实验电路，教师充当组织协调者。充分体现以学生为主体、以教师为主导的教育理念。例如，在《电工学》课程“相序指示器电路的设计与安装”实验中，教师提出相序指示器的设计任务，指出所能提供的实验条件，学生大量查阅资料，进行方案论证，设计实验电路，通过不断比较与改进，最终在实验室搭接电路，进行实验、数据分析和作出结论等，实现教学目标。

2．推行精讲多练、以练为主的教学方法。在实习、实验和课程设计等实践教学中，以学生动手为主，教师指导为辅，通过学生亲身实践，提高学生技能与能力培养效果。按照“创新始于问题，源于实践”的思想，在实验中，为学生提出思考题、设置疑点，采用现象分析和问题式教学，开展课堂讨论，有针对性地培养学生分析问题和解决问题的能力;实验后，在学生认真、细致数据分析的基础上，针对实验数据或结论上的偏差，让学生分析原因，探究解决问题的方法，培养其探索精神。

3．采用任务驱动教学法，提高学生综合运用知识的能力。以动力配电盘、调频收音机、智能电子锁、单片机信号采集与检测系统、PLC控制自动往返工作台、锅炉温度控制系统等典型产品或系统为载体，将相关教学模块、技能与能力培养要求有机地结合起来，使学生通过典型产品的制作或典型系统的组装、调试和实验，掌握电气电子产品制造的基本工艺过程和系统调试的基本方法。

(二)实验教学手段的改革

1．有效利用现代教育技术，提高实验教学效率。所有实验课程，均自制了多媒体课件，图文并茂，生动形象，使学生对实验原理、仪器使用、元器件识别等知识能直观、清晰的认识，提高了教学效率。

2．充分利用网络化多媒体辅助实验教学平台进行教学活动。在电工电子实验教学中心网络教学平台上，为学生提供了实验课程主讲教师教学视频录像、仪器设备与元器件技术资料、网上预约系统、开放性实验项目、在线答疑、教学评价等板块，学生可以通过网站进行预习、复习、实验预约和教学评价等。

3．有效利用计算机仿真软件，实现虚拟实验与实物实验的有机结合。在开放性实验室，提供了Matlab、multisim、Pspice、Protues等软件平台，学生可以到开放实验室或者将软件下载安装到自己的计算机上，针对学习的理论课程，进行虚拟实验，实现了虚拟与实物实验的有机结合，理论教学与实验教学的有机结合，提高了学生的学习兴趣和实验教学效果。由于虚拟实验不受硬件限制，学生可以自由发挥，有效地培养了学生的创新思维。例如，学生利用Protues丰富的元件库，设计多种线路，通过仿真比较，确定最佳方案。由于没有硬件的约束，弥补了单片机实验箱扩展能力有限、硬件资源不足等缺点，给学生自由发挥提供了广阔空间。

四、结束语

课题组在大量调查研究、理论研究和实践探索的基础上，针对目前电工电子技术实践能力培养中存在的问题，构建了“三层次”、“四模块”、“九类别”的分层次开放式立体化的电工电子技术实践能力培养体系，解决了电工电子技术实践能力培养的环节和途径问题，有效地培养了学生的实践能力和创新精神。

在教学实践中，按照“实物实验与虚拟实验相结合”、“课内实验与课外实验相结合”的思路，不断探索、不断创新教学模式。实验室的开放极大地方便了学生的实验，虚拟实验的开展使学生在实验室、教室、宿舍均能进行实验。在“工程创新训练平台”上，打破了专业、年级的界限，组建了课外科技创新团队，学生结合生产实际和所学专业，开展产品或系统级的创新设计，形成了“高年级与低年级融为一体”、“不同专业学生融为一体”的自主性、研究性学习模式，学生的实践能力和创新精神得到了极大的提高。近年来，学校学生在“大学生电子设计竞赛”、“机器人足球赛”、“电工数学建模竞赛”等国际、国家和吉林省学科竞赛中，有229人次获得三等奖以上奖励81项。

［1］ 朱晓萍．应用型本科电工系列课程的教学改革与实践［J］．中国电力教育，2008(8):84－85．

［2］ 李春茂，徐向民．电工学系列课程急需进行规范化分类模块教学［J］．实验技术与管理，2006(7):95－97．

［3］ 张学军，王锁平．全面改革实验教学，培养学生创新能力［J］．实验室研究与探索，2005，24(1):4－6．

The research and practice of electrical and electronic technology practical ability

ZHENG Wen，et al．
(Changchun Institute of Technology，Changchun 130012，China)

Aiming at the problems in the training practice ability of electrical and electronic technology，construct E-lectrical and electronic technology practice competency training system that it has‘three－tier’，‘four module’，‘nine categories’，hierarchical open and three－dimensional characteristics，solving the links and ways to problem of electrical and electronic technology practical ability．Further the effective use of advanced experimental techniques and modern educational technology，reform teaching methods，mobilize the enthusiasm and initiative of students fully，and cultivate the students＇practical ability and innovative spirit effectively．

electrical and electronic technology;practice teaching system;experimental technology; teaching methods teaching means

book=33,ebook=92

G64

A

1009-8976(2012)03-0111-03

2012－07－30

吉林省教育科学“十二五”规划课题(项目编号:GH11244)

郑文(1972—)，女(汉)，吉林长春，副教授主要研究电工电子技术。