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摘 要：针对安徽大学电气工程基础课程实验教学中出现的诸多问题,提出建立开放式的“虚拟实验室”互动平台,探索“虚实结合”的递进型实验教学模式.引入团队理念和科研项目,培养学生的创新能力.实践证明,学生的动手能力、创新精神和综合素质均有明显提高.同时,该模式对于其他专业实验室的建设,也具有一定的借鉴价值和示范作用.
关 键 词：虚实结合；开放式；递进型；实验教学模式
作者简介：过希文（1983-）,男,浙江嵊州人,安徽大学电气工程与自动化学院,讲师；李国丽（1961-）,女,黑龙江林口人,安徽大学电气工程与自动化学院,教授.（安徽合肥230601）
中图分类号：G642.423文献标识码：A文章编号：1007-0079（2013）29-0087-02
高校实验教学改革旨在贯彻落实教育部“关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见”（教高[2007]1号）和“关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见”（教高[2007]2号）文件精神.电气工程基础课程的实验教学不仅是对理论教学的深化和补充,而且对于培养学生分析问题、解决问题的能力具有十分重要的作用,是当前提高学生动手能力、创新精神和综合素质的主要手段.[1]
一、封闭式实验教学模式的缺陷
通常,电气工程基础课程的实验教学主要依靠实验中心的硬件设备,由专门的实验室工作人员承担,并采用传统的“按学时、内容、空间进行实验”的封闭式实验教学模式单独设课,譬如“电路”、“模电”、“数电”等实验室.通过近几年的教学实践发现该教学模式存在诸多缺陷.一是理论教学与实践教学分别由不同的教师任教,相互之间衔接较差.同时由于大部分实验人员长期脱离教学一线,对先进技术的发展把握不够,因此在教学效果和新实验开发等方面都显得不足.二是实验中心的建立,大量实验设备的投入,使得基础课程的实验内容越来越向模块化方向发展,学生在实验过程中鲜有动手搭建实验电路的过程,在模块上直接测试参数的实验使学生失去了大部分动手的机会.三是传统的封闭式教学模式不但受到实验课时数、环境以及实验室开放程度的限制,而且每门课程开设的仅为理论教学服务的验证性实验,使学生在整个实验过程中被动地适应了实验指导书的要求,只起到一个“装配”实验的作用,根本无法满足学生个性化的教学要求.同时缺乏对学生综合实验能力的培养,创新更无从谈起.
上述问题与安徽大学培养工程应用型高级人才的教学理念相悖,同时也不利于学生综合素质的协调发展.因此,对现有电气工程专业基础课程的实验教学模式进行探索和改革迫在眉睫.
二、“虚实结合”的开放式递进型实验教学模式
国家教委指导委员会提议：“EDA技术是电气类教学改革的重要方向”.针对上述问题,在教学中引入EDA技术是必然趋势.[2]为此,提出建立和应用基于EDA技术的“虚拟实验室”互动平台,把“虚拟实验室”作为传统实验的一个有益的补充和完善.
“虚拟实验室”的概念最早是由美国维吉尼亚大学的WilliamWulf教授提出的,即利用互联网技术将所提供的虚拟仪器、实验题目以及内容放入网站上,远程用户只需利用网络浏览器,而不需要其他的特殊软件,就可以登录到远程实验室的网络教学服务器上.[3]相对于传统的实物实验,“虚拟实验室”主要具有以下三大特点：一是开放性.真正实现实验室的全方位开放,即实验内容开放（学生可选择）、时间开放、空间开放.另外,学生也并不需要来实验室做实验,自己可以随时在宿舍电脑上进行,可预约时间向教师咨询.二是资源共享和辐射示范性.“虚拟实验室”对全社会的开放可以加强电气工程基础课程实验中心的辐射示范作用,推动学校远程教育的发展.三是高效性.在实验形式、内容上融入先进的EDA技术,建立一个有生机的、有活力的、可持续发展的、新的实验教学模式.既注重学生的基础训练,又注重电子系统的设计与实践,可以有效提高电气工程专业基础课程的实验教学效果.
但是由于“虚拟实验室”本质上不可能替代实物实验,只能作为一种补充和完善.[4]因此,在实验教学中应充分利用“虚拟实验室”和真实实验的优势研究“以虚为辅、以实为主、虚实结合、优势互补”的开放式递进型实验教学模式.具体包括以下三个方面的内容：
1.建立开放式的“虚拟实验室”互动平台,提升教学效率
面对目前在校学生人数多、资源少、掌握新技术的成本高、经费少的矛盾,利用基于互联网的强大的通信功能建立一个网上“虚拟实验室”,实现电气工程基础课程实验中心在时间和空间上的拓展,提高实验教学效果.
首先,教师在讲授模电、数电等专业基础课时向学生介绍EDA等相关仿真软件,并且通过较多实例的仿真讲解,调动学生的学习兴趣,使学生对该课有更深入地理解和应用.然后,要求学生课后通过该“虚拟实验室”平台下载相关软件及实验教程等内容,这样学生就可以在自己的计算机上完成相关的虚拟实验内容,并可通过实验报告在线提交、师生互动等环节实现与教师的网上交流,解决在虚拟实验中可能碰到的棘手问题.同时,也能间接培养学生利用充裕的课后时间独立思考的习惯.
2.探索递进型的实验教学模式,“虚实结合”培养学生的工程实践能力
根据电气工程专业的培养目标和要求,通过整合教学内容、优化资源配置、改进教学方法、加强教学管理、提高队伍素质等方法,探索递进型的实验教学模式,即将实验内容分成“验证实验—综合设计实验—创新实验”三个层次.[5]其中,验证实验作为必做的基础性实验,以满足各门课程实验教学的需要.综合设计实验为选做实验,为后续的课程设计和毕业设计提供一个平台.创新实验采用项目形式,由学生独立设计实验目的和方案,实验研究某一专题问题.
在教学方法上改变以往“教师猛灌”的思路,采取启发式教学培养学生的动手能力和创新意识.其中,验证实验以教师为技术指导,综合设计以及创新实验采取以学生为主、教师为辅的教学方法,要求学生每周都要与指导教师会谈.在保证安全和正确性的前提下,实验方案、操作、实验结果分析等都由学生全权负责,独立做出决断.另外,为了增强和培养学生的学习兴趣及动力,考核上采用更加灵活的方式,比如独立计算学分等措施.同时,确立虚拟实验在基础教学中的辅助地位,充分发挥其长处,多开综合设计实验,精选实物实验内容,引导学生从虚拟走向现实,理顺虚实关系,提高工程实践能力.3.引入团队理念和科研项目,广泛开展电子设计竞赛,培养学生的创新能力
队伍建设是确保基础实验教学的前提和条件,包括指导教师团队和学生团队两大部分.
针对前者,主要是创建一支相对稳定、结构合理、具有丰富教学经验和实践经验的教师梯队.目前,安徽大学电气工程基础课程实验中心成员均具有相关课程的丰富教学经验,熟悉课程及实验内容,能够保证实验的顺利进行.同时具有比较前沿的科研经历,可以更好的在试验中指导学生去探讨这门学科的应用前景,引发学生的科研兴趣.由于成员所承担的实验课程涵盖了电气学院各本科专业的全部专业基础课程,一方面方便指导学生根据所学专业知识的课程设置,在实验内容上进行不同课程之间的知识串联,另一方面能够引导学生进行跨学科、跨专业的实验尝试.另外,从2013年起安徽大学所有青年教师必须到工厂企业挂职锻炼学习,这无疑也强化了队伍建设.
这篇论文来源 http://www.sxsky.net/jiaoxue/020580441.html
对于后者,考虑选择一批对相关实验课题感兴趣的学生,充分发挥各自的长处,如动手能力、编程能力、论文撰写等,彼此协作.同时,由浅入深地将教师的科研内容和科研成果、工程实际问题等引入到基础课程&#
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