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对当前中职学校电子电工学科教学工作现状进行分析,其主要存在四个方面的主要问题:
一是教育教学理念较为滞后。受传统教学理念的制约,许多教师在电子电工教学中重视了知识点的传授,但是对学生主动参与方面研究不深,没有能够充分调动学生的参与积极性,教学活动中侧重于被动给予,没有为学生创设自主参与的良好平台,对学生综合素质的提升具有影响。
二是理论未能紧密联系实际。电子电工学科是一门实践操作性较强的学科,学生既要在学习中掌握知识点,更要掌握操作技能。部分教师在教学中对理论联系实际研究不够深入,运用虚拟实践教学的课时偏多,实践课程中也没有充分与理论联系起来,导致学生在实践操作能力发展方面存在缺陷。
三是教师综合素质有待提高。电子电工课程教学对教师的综合素质要求较高,不仅要求教师具有电子电工方面的深厚专业技能,还要有善于表达的能力。实际教学中,有的教师虽然具有深厚的专业功底,但是教学技巧不足,也有的教师虽然善于表达和点拨,但是专业技能薄弱,这些方面都是影响教学成效的重要方面。
二、对当前存在问题的简要分析
中职电子电工课程教学出现上述问题,既有客观方面的因素,也有主观方面的影响,归纳起来主要与以下三个方面因素有关:
一是教学设计呈现简单化趋势。由于中职学校缺少了升学的强劲压力,导致许多教师在教学中存在着研究不够深入的状况,教学中注重将教材知识点灌输到位,较少考虑学生在学习中的主动参与性。加之部分教师的电子电工教学设计没有充分注重理论联系实际,学生虽然理论知识掌握较为扎实,但是实际操作能力却没有同步提升,这与实用型人才的培养目标背道而驰。
二是师资队伍呈现滞后性态势。过去一段时期,中职呈现出规模化扩张的快速发展,招生规模、基础设施都不断扩大,但是师资队伍建设方面却没有能够完全达标,尤其是电子电工这样的专业性较强的学科师资,对所学专业的要求较为定向,同时也要掌握教学的技巧与艺术,后一方面的要求对于电子电工专业出身的非师范类人才而言显得较难,往往出现专业素养过硬、教学技巧不足这样的典型问题,影响了教学成效的提升。
三是学生学习呈现消极的状态。由于教师的电子电工专业教学缺乏生动性与形象性,加之自身在学习活动中处于被动接受知识的状态,理论联系实际不足,导致学生对电子电工学科的学习积极性明显降低。部分学生还因为当前就业形式的竞争激烈,导致对专业学习信心不足,遇到难点缺乏深入研究的兴趣,甚至出现混日子的思想,消极心态对电子电工教学的有效开展形成了一定的负面因素制约。
三、创新理念,有效突破当前教学困境的思路
针对当前电子电工学科教学中出现的种种制约因素,中职学校与教师应当开展针对性的改进活动,从以下几个方面着手突破教学困境:
一是认真分析形势,增强学生学习信心。针对部分学生因前途未卜出现的自卑、彷徨心态,电子电工教师应当帮助学生认真分析形势,一方面职业教师侧重于培养各行业急需的实用型人才,未来的就业与普通高校实现了“错峰”,技术性人才在社会上大有展示的舞台。教师还可以运用较为典型的“50万年薪聘请技师”这样的案例来消除学生内心的消极想法。另一方面还可以运用本校成功的毕业生案例作为鲜活的素材,以学生身边的人来教育他们,提高他们的学习自信心,以积极的心态投入到电子电工专业学习之中。
二是改进教学方法,打造高效生动课堂。教师应当对电子电工学科的教学设计进行优化,提高教学的生动性,提高学生的学习兴趣。首先,教师要给予学生参与的平台与空间,无论是知识点的传授还是技能的训练,都应当尽可能吸纳学生参与其中,让师生互动成为电子电工教学的有效组织形式,营造活跃的教学氛围,让学生充分参与其中、提高掌握效果。其次,教师要善于发挥信息媒体在教学中的促进功能,尤其是在电子电工疑难知识点的讲解中,可以通过多媒体投影、动画模拟演示等方式,帮助学生掌握其中的难点问题,虚拟实验的直观演示效果甚至超过实践操作,将其作为教学方式的补充具有积极意义。
三是尊重学生主体,促进综合能力发展。教师在电子电工教学中应当让学生的主体地位体现出来,可以将教学知识点浓缩为探究题的形式,组织学生进行探究讨论,依靠自己的力量寻求问题的答案。教师也可以将电子电工教学目标设计为打包的任务,交给学生或者合作小组进行突破研究,让学生在探究的过程中提高思维能力与解决问题的能力。教师还应当将技能训练作为重要抓手,设置电子实验项目,指导学生建立研究小组开展实验设计,让学生在团队的努力下开展电子程序设计,巩固理论所学并进行验证,从而促进学生综合能力的发展。
四是强化岗位培训,提升师资队伍水平。在提升电子电工专业教师履职能力方面应当进行双向培养,一方面在教师招聘环节既要坚持专业对口的基本原则,同时也要考查其教育教学能力,将电子电工专业素养过硬、具有较高教学技能的人才吸纳到教师队伍之中,充实专业师资队伍,另一方面还要强化现有专业教师的培训,采取脱产进修、跟班学习、在线学习等多种形式提高电子电工专业技能,更好地开展相关专业教学工作。
四、总结
差异性教学是指在教学中立足学生差异,满足学生个别的需要,以促进学生在原有基础上得到充分发展的教学,它是利用和照顾学生个体差异,建立在教育测查和诊断基础上,促进学生最大发展为教学目标,多元化弹性组织管理的教学。差异性教学在设定教学内容,教学目标时,要根据学生的实际情况,制定适合各层次的学生的教学内容、目标、方法去适应不同学生学习的需要,使教学达到最大的预期效果,让不同的学生都能体会到进步的快乐,从而提高学习积极性。
二、高职、中职《电工基础》差异性教学的必要性
我国高职、中职是为社会培养高素质、技能型人才,但是目前在高职、中职教学中还在采用单一原则,即用单一的教学内容指导同专业的所有学生,用单一的标准衡量同专业的所有学生。这就严重影响了学生的个性发展,制约了学生技能的培养,使学生失去了学习的兴趣、信心和希望。《电工基础》是以物理、电学为基础,培养学生电工基础理论、电路分析计算能力及电工测量等基本知识,是理论与实践一体的专业技术基础课程。根据高职、中职职业教育培养多层次、多样化的技能型人才的目标,差异性教学具有很重要的现实意义。
三、高职、中职《电工基础》差异性教学程序
(一)分析学生,了解学生的差异
分析学生就是要从总体上分析学生情况,包括学习方式、多元智能倾向、气质类型、学科相关基础知识情况等。教师在进行分析学生时,也要让学生了解自己,这样才能达成教育共识,有利于落实差异性教学。同时也可以在实施差异教学之前,对学生掌握知识情况进行摸底,为接下来所要进行的差异教学设计、差异教学实施作准备。在高职、中职《电工基础》实施差异性教学前可通过对学生的物理电学综合考试,对学生的物理电学知识掌握情况进行分析,同时根据学生的学习习惯、家庭背景、性格,对学生进行差别性对待。
(二)差异性教学设计
教师根据了解到的学生的学习个性和学习知识等方面的差异性情况,先进行共性内容的教学设计,然后根据教学差异情况再进行差异性教学内容设计。在进行差异性教学内容设计时,把学生分成不同的学习小组,可以是同质性的学习小组(学习风格相似或知识掌握情况相似,一起学习可以保持相同进度),也可以是异质性的学习小组(学习风格不同或知识掌握情况有好有差,一起学习可以产生学习互补)。高职、中职学生学习《电工基础》过程中,由于存在着感知能力,认知水平,学习方法,接受能力,心理素质等方面的差异,所以在差异性教学设计制定学习目标和计划时,应根据学生的不同情况,制定不同的教学目标和学习计划,以达到因材施教的目的,培养学生兴趣,提高学生动手实践能力。
(三)老师分层次指导
老师根据学生的差异性,可进行分层次指导。例如对于《电工基础》理论掌握比较好,而动手实践能力比较差的学生,可重点指导培养其动手实践能力;《电工基础》理论比较薄弱,而动手实践能力比较强的学生,应多进行理论方面的指导学习。同时对于一些学习方法、学习习惯不好的学生,也可指导其改进学习方法和习惯。这样使每一位学生都有提高。
(四)考核差异
差异性教学承认学生之间是有差异的,在教学过程中要充分考虑到学生的差异性。所以在制定学习目标和计划时,要根据学生的差异来制定,既然学习目标和计划是有差异的,那最后的考核也是有差异的。不同的学生,考核的要求不一样。这样每个学生都能体验到进步,分享成功,激发学生学习兴趣和积极性。在实施高职、中职《电工基础》差异性教学程序过程中应注意的问题:1、差异是隐性的。要让学生感觉到不同的小组只是任务不一样,没有程度差异,否则会让长期待在低程度组的学生自信性不足。2、任务是有挑战性的。不同组的学生都觉得自己在完成一项富有挑战性的任务,都富有学习的积极性。不只是让进度快的同学多做题,这样不会打击进度慢的学生的学习积极性。3、要求是明确的。教师除了明确学习任务外,还要对分组学习时的声音大小、活动地点和范围、资料获收方式、向老师求助的时间和方式、多余时间的打发等提出明确要求。4、指导时间是不均的:教师在分组指导时不要平均分配时间,只是在需要重点指导的小组多花时间。
四、以项目化教学方式对比,来研究高职、中职《电工基础》教学差异性
(一)差异性教学首先强调学生是有差异的
人与人之间是有差异的,差异是异客观存在的。学生作为一个完整的人,存在着感知能力,认知水平,学习方法,接受能力,心理素质等方面的差异,且差异是复杂的、多元的。如家庭长期的文化、价值背景的熏陶,对孩子成长的期望和学生对自己要求的差异;身体强健和体弱多病的差异,这决定了学生参与学习时,精力投入强度的差异。差异性教学承认学生是由差异的,所以在《电工基础》教学中充分考虑到学生的差异性。不管是学习目标和计划,还是老师的指导和最后的考核都要考虑到这种差异性。而项目化教学没有强调学生的差异性,它的学习目标和计划及考核,没有差异性,所有的学生都是一样的。
(二)差异性教学目标是有差异的
在《电工基础》差异性教学中根据学生的差异教学目标是有差异的。如在教学中为了达到不同教学目标,根据不同的学生采用电子元件实物、图片、实验等教学方式,这样不同的学生可以通过不同的教学方式,掌握课堂的知识点。每个学生都能体验到进步,分享成功,激发学生学习兴趣和积极性。而《电工基础》项目化教学目标不是以学生的差异性来确立的,它是以岗位需求为依据来确立教学目标的,它的教学目标对所有学生都是一样的。项目化教学目的是学生能适应社会需要,学以致用,能胜任以后的工作岗位,所以要按照实际工作岗位对能力的要求来确定学生学目标。
(三)差异性教学对学生的评价比较单一
《电工基础》差异性教学对不同的学生,评价是有差异的。但对同一个学生评价方式是比较单一的,主要是终结性评介——最后的《电工基础》的考试成绩。而在项目教学中,学习过程成为一个人人参与的创造实践活动,注重的不是最终的结果,而是完成项目的过程。学生在项目实践过程中,理解和把握课程要求的知识和技能,体验创新的艰辛与乐趣,培养分析问题和解决问题的思想和方法。项目化教学对学生的评价包括学生自我评估和教师评价相结合,同时注重学生在项目活动中能力发展的过程,测评内容包括学生参与活动各环节的表现以及作业质量,这样评价比较全面,更能体现学生的能力和进步。
一、教学设计
智能车作为创意机器人设计的参考原型,是高校进行跨学科创新的典型工程案例,也是实现课赛结合的理想主题,在各类赛事和学科创新活动中获得了较多成果。CDIO理念下的电工电子实习教学改革,将智能车成果转化为教学内容,依据教学需要进行模块化设计,完成教学适配,[7]以智能车主题贯通实习教学的各个环节,增加了课外自学内容,结合虚拟仿真开发技术,使学生在实践中循序渐进,具备安全用电、电子制作、电子设计与应用创新的各项能力,实现了系统性的工程能力培养目标。教学设计方案见表1,下面从安全用电、电子制作、电子设计、进阶引导四个方面进行介绍。
1.安全用电学生具备安全用电常识和解决日常用电问题的能力,是电工电子实习的最低要求。安全用电是工程实践的基础,须克服心理障碍,熟悉用电常识与操作规范,防患于未然,主要内容有安全用电常识、常用工具的使用、单相电路、三相电路。需要注意强弱电、交直流的结合对照,做好与后续实习内容的关联,融会贯通,培养学生的信息获取与利用能力。单相电路侧重培养安全用电技能和看图接线能力,主要内容是照明用电和室内配电实训,了解交流市电的使用,在此基础上加入智能车直流电源课外自学内容。电源作为电子产品系统的供配电部分,是系统调试和故障多发的重点区域,也是安全用电和电路检修的关键环节,智能车电源模块使用了7.2V电池,对外供电采用双电源,7.2V直接为显示模块、循迹模块和驱动模块供电,变换为5V电压后为MCU模块供电,初学者容易接错电源,造成元器件烧坏或者人体烧伤,须提示安全用电。三相电路侧重培养看图接线能力和信息获取与利用能力,有动力用电和PLC自动化两个实训项目,主要内容是电机的继电控制和PLC电气自动化,在此基础上通过智能车的驱动模块了解直流继电器及直流电机的控制,了解H桥驱动原理,智能车的驱动模块用于运动控制,通过两路控制信号分别对开关管和继电器进行控制,以实现电机的速度、转向等动作。达林顿管驱动电机进而控制速度、晶体管驱动继电器进而控制行进方向。因为该部分属选作内容,内容较多,比较实用,有助于培养学生的信息获取与利用能力。
2.电子制作学生具备课外科技制作的能力,是电工电子实习的最低培养目标。电子制作包含仪器的使用、元器件的识读检测、焊接工艺、电路调试和整机装配五个部分。其中仪器的使用和元器件的识读要结合焊接具体电路来教学,尊重学生在实训中的主体地位,边讲边操作,考虑学生信息的获取与利用能力和效率,有的放矢避免泛泛而谈。焊接工艺是电子制作的基本功,主要内容有立方体的焊接、万用板的焊接、印刷电路板的焊接和拆焊练习,其中立方体的焊接是焊接基础,采用“准备-加热-加锡-去锡-去烙铁”五步训练法教学,要求学生握持烙铁要稳,养成焊前对烙铁头和引脚进行预处理的习惯,避免虚焊;万用板的焊接推荐引脚直连法或者用单支线,训练实例为智能车电源模块,要求学生养成“先检测,再焊接,焊前预布局”的习惯;印刷电路板的焊接训练实例为智能车循迹模块,学生通过印刷电路板的焊接对PCB结构和标识有一个初步的了解,为后续设计PCB奠定基础。通电调试前,使用万用表对照原理图检测电路,发现元件焊反或焊错的,须进入拆焊环节,拆焊可用热风机或加锡拆焊法,均匀预热避免长时间加热某个焊点,以免焊盘脱落;调试时沿电流方向依次检测,查找虚焊或问题元件,掌握离线检测电路的方法。通过智能车循迹模块掌握运放的典型应用和运放电路在线调试的方法,初步具备依据电路原理进行调试分析与解决问题的能力。电子制作教学环节,学生多为初学者,要求指导老师“多演示、多巡视、多指导、严验收”,拆焊练习属于选作内容,方便学有余力的同学自我提升。
3.电子设计电子设计是是工程型人才培养的关键,是电工电子实习的重点内容,直接关系到培养学生的自主学习能力、设计开发能力和工程系统能力培养质量,主要内容包含电路仿真、原理图绘制、电路板设计、电路板制作和整车调试。电路仿真是进行电子设计与验证的便捷途径,学生通过Multisim电子电路设计与仿真软件,仿真智能车车灯模块或显示模块,分析电路原理,了解集成运放电路典型应用与调试技巧,掌握电路设计的可行性仿真分析和虚拟仪器在电路验证中的应用,为后续电路板设计奠定基础。使用AltiumDesigner绘制电路原理图,或进行原理图修改,是进行电路板设计的前提,应注意易读性和效率,学生在绘制智能车车灯模块原理图的过程中,要提前发放元器件,自然而然地了解软件界面、元件与封装。AltiumDesigner进行PCB电路板设计之前,利用前面焊接的循迹模块PCB成品,使学生对PCB电路板有个感性认识,然后通过刚绘制的车灯模块原理图快速上手,初步掌握PCB设计流程和使用技巧,布置一些课外内容,例如布局原则、布线技巧、批量修改和机电匹配、帮助学生迅速掌握软件[8],提高自主学习能力。通过热转印工艺,了解印刷电路板制作流程,每个环节建议设置简短提醒,完成车灯模块PCB的制作,在读懂电路原理的基础上独立完成焊接与调试。最后是整车调试环节。利用已制作并调试成功的五个模块,配上智能车底座和单片机最小系统板成品,要求学生分组完成整车调试,通过检测跑道(或地图)的黑线来自动调整小车前进的方向,使小车不脱离黑线跑完全程,从而实现小车的自动循迹,提高学生的工程系统能力和团队合作能力,通过对电子设计因果的反思总结,提高学生的设计开发能力。
4.进阶引导进阶指导是实习课程的课外拓展,是课外创新的新起点。实习课程结束后,进行一次完整的梳理总结,便于知识结构的系统化,利于后续的课外创新实践。围绕智能车工程案例,总结单片机电路,梳理电子技术知识的典型应用;科普单片机编程和控制算法,引导学生以智能车为原型,进行创意智能车/机器人的扩展设计与创新,组织学生参加相关赛事,提升学生的应用创新能力。
二、成效
电工电子实习是校级公共实践平台,教研组根据现代工程教育理念,采用“分批次多层次多模块”的方式,逐步推进教学改革,满足了各个专业的需要。通过模块化设计的智能车,实现了已学电子技术与后续单片机课程的对接;以单片机电路梳理电子技术典型应用,打通了实习教学各模块和环节,从传统的技能培养成功过渡到系统性的能力培养,提高了人才培养水平。制作的“电工电子实习课件(CDIO版)_跟我学做智能车”系列课件,在2014校多媒体教育课件大赛中获奖,根据5个专业的教学测试,以及教学问卷反馈,完善了教学设计,取得了阶段成果。在此基础上,探索了课赛结合教学模式(图2)。智能车项目的模块化设计,考虑了与后续赛事的对接与关联,预留了MCU编程、创意设计和硬件扩展等内容,把智能车成功打造为学生未来工程实践的创新起点和参考范例,打通了实习与课外创新环节,引导学生提前进入了课外创新阶段,通过组织学生参加智能车、机器人和飞行器等赛事,以竞赛带动学生参加课外创新活动,提高了学生的工程能力和就业竞争力。
三、结论
从教材内容着手,充分利用实验室现有的仪器设备以及计划新购置的仪器设备设计开展的实验项目,修改原有的验证性实验,按照验证性、基本技能训练实验占40%,综合性、设计性实验占40%,研究创新性实验占20%的原则,删除了叠加原理、戴维南定理和诺顿定理的验证性实验,增加了电路故障判断实验、常用电工电子仪器仪表的使用实验、电动机星形-三角形降压启动控制实验、电动机顺序控制实验、变压器使用等实验。修改后的实验教材在传统实验教学的基础上,增加综合性的课程设计内容。突出应用性、技能性、综合性和创新性。同时在教材中还注意理论知识与工艺实践相结合,基本知识与现代应用技术相结合。
2实验内容和方法的改革
(1)直接面向元器件。
原有电工电子技术实验是在实验台上做,接线容易,安全可靠,灵活性好,指导老师准备实验方便等。但也有其缺点,学生做实验看不到真正的设备元件,例如学生仅能从操作面板上的符号看到哪是线圈的接线柱,哪是主触点、哪是常闭触点、哪是常开触点,实验时看不到这些具体的元件。对于在实验中出现问题不容易查找故障出在哪里,只是机械地跟着老师做。现在是把实验箱外壳打开,使设备元件露在外面,让学生清晰地看到设备元件与实验板的连接线,看到设备的动作过程,提高了学生分析故障原因和解决问题的能力,因此学生做实验的兴趣也比原来提高了。
(2)对于一些常规性和验证性的实验,所用到的元件参数不固定。
例如验证基尔霍夫定律,只规定在实验中所用到的元器件个数和元器件参数的大致范围,自己制定实验所用的元器件个数和参数。老师仅对实验的重点、难点和容易出现的问题进行分析指导。这样实验过程中每组实验数据不一样,每个人都需要用心去做。
(3)教学组织与实施。
实验的前期阶段主要进行基本技能的训练,包括认识印刷电路板,手工焊接练习,认识和检测常用电子元器件。实验的后期阶段进行电子产品组装焊接训练。我们根据学生的兴趣爱好和能力,因人而异,针对性的进行训练。对于动手能力和接受能力比较差的同学,让其组装简单的电子产品,例如稳压直流电源、单波段收音机等,在实验过程中给予他们重点指导,鼓励他们克服思想障碍,树立信心,制作好作品;对于动手能力中等的学生,让他们组装相对比较复杂的万用表、电话机等套件;对于动手能力和接受能力都很强,并且对电子技术特别感兴趣的学生,要从设计制作上来要求,首先让他们自己选择电路内容,自己制作印刷电路板,自己选择电子元器件,制作期间要给他们指导设计思路、印刷电路板的布局、检测、安装工艺、排除故障和调试技巧等,这部分学生需要用比较长的时间,可以在业余时间继续制作完成。
3实验考核的改革
合理科学的实验考核制度,对于保证实验教学的质量有重要作用。实验考核制度一般包括参与实验的态度、知识掌握的深度、操作能力、安全文明等方面的内容。例如,对电子元器件识别和检测能力、元件安装焊接工艺质量、调试都进行考核,每一项都有具体评分标准。考试期间指导教师如实地做好每个学生的考核记录,并且结合学生出勤和实验报告来综合评定最后成绩。具体做法:一是实验成绩的组成比例。平时成绩占50%,实验考试占50%。二是考试资格。实验课原则上不准请假,对于遇到特殊情况请假的学生,要求他们回校后需要补做完落下的实验才能参加实验考试,否则不能参加实验考试;迟到、早退在三次以上者取消实验考试资格;不交实验报告的学生取消实验考试资格;实验课不遵守课堂纪律和故意损坏仪器者取消实验考试资格。三是未取得实验考试资格的学生,实验成绩按零分记。四是在考核前安排实验室开放时间,学生可自行预约到实验室试做。
4改革后的教学效果
从学生在电工电子实验过程中和实验报告中反馈的信息来看,改革后学生普遍认为电工电子实验对自己实践能力有很大的提高。
(1)学生的角色发生了转变。
电工电子实验要求每位学生独立制作完成自己的作品,可以根据自己动手能力、接受能力和兴趣爱好来选择适合自己的实验内容,遇到疑难问题要独立思考,老师只是起点拨指导作用,由学生自己动手解决实际问题。学生由被动变为主动,由原来的教育对象变成教育合作对象。
(2)调动了学生的学习积极性。
学生亲自制作电子产品,并且调试成功,学生体验到完成一项任务具有的成就感,更加激发学生学习电工电子技术实验的积极性。
(3)培养了学生的实践能力,克服了眼高手低的毛病。
电工电子实验不但让学生尝到了许多课本上无法学到的知识,而且还培养了学生分析问题和解决问题的能力。通过电工电子实验,锻炼了自己的毅力,培养了做事认真细致的习惯,体会到了眼高手低的感觉,认识到了理论与实践相结合的重要性。
(4)通过实验开放解决了实验课时数少的矛盾
特别是对一些学习比较好、动手能力强的学生,能够满足他们的求知欲,给他们一块创新的天地。
5结束语
主要培养目标是:工程基础、分析、解决问题和设计的综合能力、团队合作精神[3]。
二、实验教学方法改进
传统的实验教学方法基本上是老师给出学生实验目的和要求,学生根据老师的演示,机械的模仿。虽然完成了实验教学计划,但是会造成学生对实验不感兴趣,创新精神得不到发展。[4]
1.将仿真软件引入实验教学中
将仿真软件引入传统的电路实验教学中来,可以达到软硬结合、虚实相辅的目的。[5]例如:在谐振电路的实验中,我们要求学生不但要测出谐振频率,还要绘出不同Q值下的通用幅频特性曲线,以及UL(ω)和、UC(ω)曲线。将multisim仿真软件引入电路实验之后,可以轻松、准确的显示出曲线,有利于同学们对理论知识的分析和理解,还有助于提高学生的实验兴趣。
2.利用网络平台支撑实验教学
在实验教学网站上提供实验指导书、实验教学大纲、仪器设备的使用方法、常用仪表的使用说明,电子元器件手册和老师的实验教学课件等教学资源供学生查阅,学生可通过系统中师生互动平台与老师、同学进行交流。
3.采用多媒体教学手段,提高实验教学的效率
在实验教学时数有限的情况下,利用多媒体教学方式,一方面可更加有效地指导学生完成大纲要求必须做的实验,提高学生的动手能力,另一方面可通过观看实验演示,延伸实验教学范围,弥补课堂教学的不足,以达到以点带面的教学效果。[6]
三、实验教学管理的改进
1.加强预习环节的监督
严格要求学生的预习环节,为了使学生更好地完成实验,要求学生按实验预习要求及内容进行课前预习,大部分同学会做到,但是也会有一些自觉性差的同学不去预习,这样一定会影响实验的完成进度和质量。为了检验学生是否完成预习,预习完成后,我们会要求学生登录实验预约系统,接受实验项目预习测试,作为学生实验考核的一项重要指标,从而有效的保证了实验预习质量。[7-8]
2.实验过程中加强团队合作意识
实验过程中采用分组合作的方式,进行实验。这样可以提高同学之间的沟通能力,加强同学的合作意识。将团队合作精神引入到实验教学中,使实验教学由一个人参与变成多个人共同参与,学生为了更好地完成实验,会在实验过程中有明确的分工和互助,这样有助于培养学生的团队合作能力,从而整体优化实验教学效果。[9-10]
3.全面的实验考核机制
实验成绩评定,不能单纯依靠实验报告中的数据,要以实验考试的形式考核学生的动手能力,由于我校电路实验没有单独设课,所以学生在做实验时积极性不高,老师会在每班实验全部完成后进行现场实验考核。在规定时间内要求学生独立完成实验元器件的选择、实验电路连接、实验数据测量和计算等过程。老师根据完成情况给出实验操作分。实验结束后老师将学生的实验预习成绩、实验操作成绩、实验报告成绩,按照合理的分配,生成学生的实验成绩。避免单靠实验报告给定成绩的片面性,不仅可以使学生查看成绩,而且可以使学生更全面地了解自已的薄弱环节。采用这种实验考核方式之后,学生做实验的积极性有了极大的提高,对电路实验及仪器使用记忆深刻,动手能力大大增强。[11-12]
四、实验内容的设计
1.进行实验内容和要求的调整
针对学生专业的不同,学习程度的不同,实验内容和要求上做适当的调整,例如只有电气、自动化专业的同学做一阶电路和二阶电路实验,而其它专业如机械制造专业的同学只设三个基础实验。同样的戴维南定理实验,要求电气专业的同学通过多种测量方法,计算出等效电阻,而其他专业同学可以只用一种方法测量并计算。
2.以工程项目为核心设计实验内容
以工程项目引导实验设计,例如:在日光灯电路连接及功率因数提高这个实验中。项目设计的总体目标是借助于该实验平台,构思、设计日光灯电路,并实现将日光灯点亮,简单故障排除,并且能提高功率因数。为了完成设计目标,首先需要学生深刻理解日光电路的工作原理,充分了解实验系统的组成和功能,熟悉日光灯电路实验装置的结构及使用方法;其次,需要将任务分解为连接、测量等子任务,确定每一子任务需要完成哪些工作,并设计相应的电路;而后在电工实验台上搭建电路并点亮日光灯,自已动手用智能功率表或其他仪表测量电路的各项参数,自已分析计算功率因数,并通过并联电容的方法提高功率因数接近于1;最后,进行实验调试,若不能达到预定目标,还需要根据电路、电工学知识进行分析,采取相应的措施,重新修正参数,直到得到满意的实验结果为止。在实验中不可避免地遇到随机干扰、估计不准等实际工程问题。在整个教学过程中,以工程项目为驱动不断拓展和层层推进来带动实训步骤,由教师引导学生完成整个项目。从构思、设计、方案决策、器件选型、电路搭建、测试、数据收集整理等方面,对学生进行了完整的知识点和技能训练。
3.鼓励学生大胆创新
鼓励学生大胆创新,让学生自己设计实验方案,以往的实验教学往往是老师先讲实验的原理和实验过程中应注意的问题,即应该怎样做,不能怎样做,这种做法虽然使学生掌握了这个实验,但学生的大脑得不到积极的开发,学习处于被动状态。所以在实验教学中,有时应让学生大胆地做出自己的猜想,自己设计实验方案,然后教师和学生共同评选出最佳方案进行操作,分析过程、现象,得出结论。如在讲元件伏安特性实验时,我们可以提出实验要求用伏安法将元件的伏安特性曲线画出,让学生自已去设计电路,做出原理图,并用multisim软件进行仿真,确定所用元器件的规格,选择合适量程的仪表和电阻箱等,放手让学生自己完成实验的整个过程,并对测量数据进行数据处理,并形成文档资料。这样,学生必须要动手动脑,选择仪表的量程,电阻的大小,考虑连接电路时应注意什么问题等。在实验的过程中,学生有时不能一步到位,需要进行重复操作、观察、数据处理、结果分析等,这些过程本身就能很好地锻炼学生的实验能力,使他们的创新思维得到充分的发展。使学生在构思—设计—实现—运行的过程中,开拓思维,增强动手操作能力。这恰恰符合能力培养为目标的工程教育理念。
五、结语