基于目標引導的電子實驗漸進創新教學法

譚愛國， 顧秋潔， 何杏宇， 江 霓

(上海理工大學 電工電子實驗中心，上海 200093)

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基于目標引導的電子實驗漸進創新教學法

譚愛國， 顧秋潔， 何杏宇， 江 霓

(上海理工大學 電工電子實驗中心，上海 200093)

針對電子實驗教學的現狀，提出以系統實驗為主線的電子實驗階段漸進創新教學法，構建以基本操作能力、自主設計能力和綜合創新能力培養的三層實踐教學體系。通過貫穿式實驗教學模式，讓學生將所學的課程結合起來，激發學生主動學習興趣，逐步培養學生的綜合素質與創新能力。

目標引導； 系統實驗； 實驗教學； 創新能力

0 引 言

2012 年，教育部提出將“創新人才培養模式”作為提高高等教育質量的一個重要舉措，以提高實踐能力為重點，實施“一基礎五卓越”人才培養計劃[1]。實驗教學是目前高等學校培養學生實踐能力的關鍵途徑，隨著現代社會對創新型人才需求的不斷增長，傳統的實驗教學方式已不能適應現代高等教育的要求，讓實驗教學更好更有效地為“卓越人才”培養服務，已成為未來實驗教學改革方向[2-3]。

隨著電子技術在社會各領域的逐步滲透，高等學校電子系列課程已成為許多專業的重要學科基礎課，電子系列實驗課程對提高學生的實踐能力、工程意識、創新能力等綜合素質的培養起著至關重要的作用。為了培養適應現代高等教育創新型的人才，充分發揮電子實驗課程在“卓越人才”培養中的作用，該系列實驗課程須在教學理念、課程設置模式、教學方法、教學評價等方面進行改革。本文根據目前高校電子系列實驗教學現狀，個人實驗教學經驗及創新教學經歷，提出了基于目標引導的電子實驗階段漸進創新教學法。通過該教學法，讓學生將所學的課程系統性結合起來，做到融會貫通，有的放矢，逐步培養學生的綜合實踐能力。

1 電子系列實驗教學現狀

電子系列實驗課程是工科學生非常重要的專業基礎實踐課，課程應用廣泛、實用性很強，對理論和實踐要求高，同時其內容豐富，實踐課程涉及的各種新器件、新技術及實驗平臺的發展非常迅速。搞好該類課程的教學對學生后續專業課程的學習、工程實踐或科學研究具有至關重要的作用。目前高校電子系列實驗課程主要存在以下幾個方面的問題[4-9]：

(1) 電子技術領域新器件、新技術及實驗平臺發展非常迅速，傳統電子系列實驗課程在內容安排、實驗平臺的選用等方面存在與企業需求脫節現象。

(2) 在實驗平臺選用、實驗內容的設置方面，系列課程之間、系列課程和后續專業課程之間缺乏貫穿性，各個實驗系統之間相對獨立，實驗內容關聯性不強，平臺的選擇大多依賴老師的專業背景，學生在不同實驗平臺的學習上花費的時間較多。另外電子技術類課程一般都是采用理論教學和實驗教學獨立授課的模式，理論教學內容與實踐環節存在關聯性不強的現象。

(3) 實驗項目的設置缺乏系統性，實驗教學內容與科研、工程、社會應用聯系不密切，實驗教學附屬于理論教學，通過分段實驗來驗證和加深部分理論知識點的理解，實驗中，學生按照指導教師講授的實驗步驟或指導書上的實驗步驟，機械性地完成實驗，學生大多是被動地接受知識，其思維往往僅限于教科書上的知識，不利于學生主動地去發現問題、解決問題，從而提高其綜合實踐能力。學生缺乏對電子技術的系統理解，對實驗項目如何和工程實際應用接口認識不夠，通常是為了實驗任務而實驗的學習模式，很難激起學生進一步實驗和科學研究的熱情，甚至使學生失去學習的興趣，不利于創新人才的培養。

(4) 實驗課程設置不合理。不同專業的學生，同一專業不同層次具有不同實驗需求的學生授課內容和授課方法幾乎完全相同，不利于激發學生主動學習興趣，不利于人才的分類分階段漸進培養。

2 目標引導的電子實驗階段漸進創新教學法

針對教育部提出的“創新人才培養模式”，把學生培養成具有實踐能力、創新能力和創業能力的高水平人才，我們在廣泛征集同行教師、學生和企業技術研發管理人員等意見的基礎上，經過調研和實踐，提出了“基于目標引導的電子實驗階段漸進創新教學法”，采用“貫穿式實驗教學模式”，將電子系列實驗課程系統性的結合起來，通過階段漸進創新教學法，讓學生將所學的課程結合起來，激發學生主動學習興趣，逐步培養學生的綜合實踐能力與創新能力[10-12]。

2.1 教學體系特征

電子系列實驗課程包含“電路分析”、“模擬電子技術”、“數字電子技術”“電子系統綜合設計”等課程，課程體系設置，采用面向培養系統實驗能力為主，以工程目標為引導，通過分階段循序遞進、靈活配置授課方式的課程群體系，將工程能力的培養滲透到各個實驗環節，培養學生自主學習與研究能力，激發學生學習興趣與創新能力。該教學體系具體特征如下[13-14]：

(1) 實驗項目豐富，緊密聯系社會需求，設置涵蓋了新技術、新器件、新平臺應用實驗項目。內容不僅僅局限于常規的實驗內容和手段，加入了仿真實驗、可編程技術、新器件應用等實驗項目。另外，依據不同專業的學生，不同層次學生對實驗需求的不同，采用多元化實驗項目，以便于分類人才的培養，充分調動學生做實驗的興趣和主觀能動性，倡導學生的個性發展，挖掘學生個人潛能。

(2) 在該課程體系中，實驗內容的安排以系統項目為主線，將系統單元電路滲透到不同年級，不同課程的實驗教學中，讓學生在不同的學習階段完成系統中各個獨立單元電路的設計實驗，將單元電路盡量融入系統中，最終將各階段的單元設計聯系起來，構成功能完整的綜合性實驗。采用面向系統能力的教學思想，讓學生從低年級開始就能把握學習的方向，找到自己的興趣點，培養學生自學能力和自主研究的能力。

(3) 課程體系框架采用分階段、分層次設立實驗項目，每門課程依據階段性目標分層次設置實驗項目。

(4) 在該課程體系中，采用貫穿式教學模式，在不同階段, 使用同樣的開發工具，將不同實驗課程系統性結合，形成關聯性，學生可以階段性的熟悉實驗平臺中的各個單元，逐步掌握整個實驗平臺，積累綜合實踐能力。

2.2 設課方法

課程體系中每門課程的實驗項目按層次分為3個板塊：基礎性實驗項目板塊、應用設計性實驗項目板塊、創新研究實驗項目板塊。每個板塊包含了多個實驗項目，基礎性實驗項目板塊和應用設計性實驗項目板塊有必修項目和選修項目，創新研究實驗項目板塊只有選修項目，選修項目一部分來自學科前沿課題，一部分參照全國大學生電子大獎賽的要求設置[15]，以系統實驗為主線分階段執行，首先按系統要求將目標分解到課程，然后在課程內再分為不同層次的獨立單元電路，以一個個實驗項目進行授課，學生可以依據自己的專業和興趣進行選擇。在必修和選修項目中，依據項目特征，我們將新技術、新器件、新平臺融于其中，在平臺使用方面，采用貫穿式教學模式，通過多實驗途徑讓學生加深對知識的理解，從系統層面去把握專業發展方向。

2.3 授課方式

基礎性和應用設計性實驗項目，采用網上教學資源授課、常規授課與開放式授課相結合的方法。在實踐教學課時不多、實驗場地有限的條件下，為了讓學生獲取更多的實踐鍛煉機會，需要構建開放式網絡實驗教學平臺，借助網絡微課、電子虛擬與仿真實驗等平臺，對于實驗儀器設備的操作錄像，實驗過程的軟件仿真、虛擬實驗等教學項目都可以通過這些網上教學資源解決，網上教學資源還可以幫助學生預習和復習實驗課程的教學目的和要求，網上提問與網上答疑可及時解答學生在學習中的問題。對于一些采用開放式授課的實驗項目，網絡實驗教學平臺還需包含對這些實驗項目的相關說明，學生可以在了解有關該實驗的基本信息后，自己設計好電路、詳細的實驗步驟及實驗數據表格等內容，預約去實驗室并完成實驗，指導教師為學生在實驗過程中出現的問題提供個性化指導。

對于創新研究實驗項目，我們以實驗小組形式開展實驗，不占用課內學時，指導教師布置任務，實驗小組利用業余時間自主完成整個實驗項目的設計。開放實驗室提供各種常規儀器、工具、開發系統等供學生預約使用，另外還提供口袋實驗板等給學生帶離實驗室靈活使用，我們同時建有QQ群和微信群進行在線答疑，方便學生隨時和指導教師交流。

2.4 課程評估方法

課程考核按實驗板塊所占百分比進行計算評分，其中基礎性實驗板塊占30%；應用設計性實驗板塊占50%，創新研究實驗板塊占20%，其中基礎性和應用設計性實驗的必修項目考核合格，該門課程的成績合格，選修項目依據學生完成的數量和質量評分。創新研究實驗板塊依據學生綜合實驗情況和答辯評分。

各層次實驗項目的考核標準各不相同?；A實驗主要考察學生對基本理論的理解、常用儀器的使用、數據分析能力以及常規故障處理能力等；應用設計性實驗考查學生是否能根據試驗內容，自己選擇各種設備和儀器，設計和繪制電路圖，選擇元器件和參數，自擬實驗測試表格，測試數據并進行理論和誤差分析；創新實驗主要考察學生綜合實踐的能力、創新能力、項目任務分解與團隊合作能力、語言表達能力，工程知識和現場應變能力等。

3 實驗教學效果

通過小規模先行試點該實驗教學法，學生在規定時間內都能按要求完成必修實驗項目和自己選擇的選修實驗項目。大多數學生選修實驗項目的數量都超過了課程要求的最少數目,大部分學生選修了創新研究實驗板塊的項目，創新實驗完成的質量總體良好，少數學習興趣濃厚的同學還同時選修了該實驗板塊的多個項目。課程執行過程中，傳統的單一性教學模式改變為靈活多樣的實踐教學模式，充分調動了學生做實驗的興趣和主觀能動性，使學生的個性得到很好的發揮。采用系統目標引導的方式，學生不再是為了實驗而實驗，學生實驗前準備充分，實驗目標明確，實驗中熱情飽滿，不再機械地依賴實驗教師指導，學生的動手能力、思考能力、創新能力都得到了很好的鍛煉。有了系統目標的引導，實踐教學也慢慢從理論課的附屬地位轉變為主動激發地位，形成對理論學習的正能量反饋，學生不但提前自學了高年級的相關專業知識，理論學習成績也得到了大幅提高。實驗的興趣與學習的快樂促使他們積極思考，認真研究，通過各種途徑尋求解決問題的方法。根據我們在學生中針對該教學法所做的問卷調查，學生對此教學改革舉措非常認可，希望得到大面積推廣。我們也希望繼續完善此教學法的軟硬件系統，讓更多的同學受益，通過該教學模式，分階段漸進培養學生的創新能力和工程實踐能力，讓學生從學會到會學，從會學到樂于學習。

4 結 語

在傳統按課程的單元式實驗教學模式下，學生很難在實驗中將所學的各門理論課程知識充分結合起來，學生學習的長遠目標不明確，實際操作技能和綜合應用所學知識的能力均不理想，更缺乏獨立分析問題、解決問題的能力?；谀繕艘龑У碾娮訉嶒炿A段漸進創新教學法，以學科發展前沿為導向，以系統實驗為主線，以促進學生創新能力培養和個性發展為目標，充分調動學生學習積極性，構建以基本操作能力、自主設計能力和綜合創新能力培養的三級實踐教學體系，逐步培養學生成為基礎扎實、知識面寬、具有創新能力的高素質人才。本文的創新教學法通過小范圍的實踐，證明是有效的，接下來將逐步擴大實踐范圍，進一步開展創新教學法實踐，同時不斷提高和完善本教學法。

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Gradual Innovation Teaching Method of Electronic Experiments Based on the Target Guidance

TANAi-guo，GUQiu-jie，HEXing-yu，JIANGNi

(Electrical and Electronic Experiment Teaching Center, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)

Aiming at the current situation of electronic experiments teaching, Gradual Innovation Teaching Method of Electronic Experiments which takes the system experiment as the main line was presented. Three levels of the practical teaching system was built, these levels cultivate the basic operation ability, independent design ability and comprehensive innovative ability of the students, respectively. Through the penetration experiment teaching mode, the teaching system helps the students combine all of the courses, initiate the learning interest and gradually cultivate the comprehensive ability and innovative ability.

target guidance； system experiment； experimental teaching； innovative ability

2015-10-29

上海理工大學“精品本科”教學改革項目(2015-JPBKY-013);上海理工大學發展研究資助項目(CFTD160052)

譚愛國(1976-)，女，湖南湘潭人，碩士，高級實驗師，研究方向為電工與電子技術教學，工業網絡通信技術。

Tel.: 13916977367;E-mail: singletan@163.com

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1006-7167(2016)05-0225-03