首页 -> 2008年第5期
强化实验教学体系改革探索创新能力培养途径
作者：史仪凯 袁小庆 李锻炼
关键词：电工学；实验教学；体系改革；创新能力
近10年来我们瞄准国内外电工学课程的改革新动向，不断加大电工学实验教学体系和教学内容改革的力度，运用新的教育理念，搭建起实验教学与科技创新平台，积极有效地引导学生开展科技创新竞赛，取得了精品课程建设和创新型人才培养的可喜成果。该成果先后获陕西省教学成果特等奖和国家级教学成果二等奖。
一、转变实验教学观念，明确实验教学目标
传统的实验教学是从课程总学时中划出部分学时进行实验教学，整个教学是以教师为中心，学生按照教师所“教”的内容，在有限的时间内完成规定的了解电路、测量数据、撰写报告。使学生在整个实验教学过程中处于被动接收状态，也使得学生的主观能动性和创新性受到了严重限制。尽管高校在实验教学改革方面做了很大的努力，但由于将实验教学变成课程理论教学的辅助活动，致使实验教学没有独立的体系，教学内容和方法陈旧。建立适应创新型人才培养的实验教学观念、体系和内容等问题并没有得到根本解决。究其原因重要的不是经费不足，而是对实验教学的重要性认识不足。根据系统科学的理论，教学体系应由理论教学和实验教学两大部分组成，理论教学与实验教学的关系不是主从关系，而是辩证统一的关系。实验教学相对于理论教学更具有直观性、综合性和创新性，也更具有激励学生的好奇心和创造性，对于提高学生的综合素质、工程实践能力和科技创新能力具有不可替代的重要作用。
电工学课程是高等工科院校本科生的一门技术基础课，是一门实践性很强的课程，也是学生学习后续课程和毕业后从事工程技术工作的桥梁。因此，我们在实验教学中明确地提出了“实验教学不仅是全新的实践性教学环节，也是培养学生创新意识和创新能力的重大举措”。我们在电工学实验教学改革中坚持“实验课程系列化，实验对象层次化，实验内容现代化，实验管理规范化”的原则。实验课程教学培养创新能力的目标是：培养学生掌握实验教学基本技能，提高实际动手能力；指导学生在实验过程中运用所学知识发现问题、分析问题和解决问题；鼓励学生在实验的基础上提出新想法、新观点。帮助学生掌握科学研究的基本方法，指导学生积极参与各种科技制作和创新竞赛活动，从中获取新的理论和技术。
二、构建实验教学体系，更新实验教学内容
随着电工学课程体系和教学内容改革深化，实验教学体系改革就成为教学改革的重点。1997年我们开始实行分层次实验教学和实验教学单独设课的教学改革。根据不同专业对电工学课程的具体要求，开设了5门系列理论课程和4门基本实验课程。单独设课的基本实验课程由学生在1人1组完成，完成基本实验的优秀学生可进入电工电子技术高级实验，以及科技制作与创新设计实验。
实验教学内容体系是实现教学目的具体体现，也是实验教学改革的难点。我校的实验教学内容改革的措施是，研究确定新的实验内容，教师和学生共同研发样机，集体评议验收，编写实验指导书和投入实验室使用。“21l工程”和“985工程”建设以来，学校先后为电工实验教学中心投入近300万元，目前共有11个实验室，建设面积约2000M2。自主研发出新型电工电子技术实验平台、PC/PLC机电控制系统实验平台、直流电动机计算机控制实验系统、模拟电子技术实验系统和数字电子技术实验系统等18个新实验，共计120多台套。这些具有自主知识产权的实验设备在实验课程教学，以及学生科技制作和创新能力培养中发挥了很大的作用。
三、改革实验教学方法，探索创新能力培养
实验教学方法的改革是实现教学目标、培养学生科技创新能力的根本保证。随着实验教学课程体系和教学内容的改革，良好教学条件和环境的建立，作为技术基础实验教学，如何探索培养学生的创新意识和能力是亟待解决的首要问题，这就要求我们必须在实验教学方法改革上努力工作。我们的具体做法主要有以下几点。
运用启发式教学，注重调动学生的主观能动性。根据不同的实验教学内容和学时，采用不同的教学方法。指导教师只讲注意事项、新仪器仪表使用方法，对学生实验中提出的问题进行答疑，启发和鼓励学生独立思考和克服困难，使学生通过自己完成实验，提高分析解决问题的实践动手能力。实验课程成绩由平时实验成绩(40％)、期末考试成绩(实验方案、操作占40％、实验报告占20％)组成。实践结果表明，启发式实验教学不仅调动了学生实验的兴趣和主观能动性，而且大部分学生撰写的实验报告与工程实践相结合，大幅度地提升了实验课程的教学质量。
采用分层次教学，培养学生创新性思维和能力。对于基本实验成绩优秀且有积极性的学生，每学年定期举办全校性电工学实验技能竞赛活动。竞赛指导小组根据每个学生参赛准备情况，提出竞赛题目和具体要求，让学生自己认真查阅资料，精心设计实验方案和确定实验方法。参赛学生为了更好完成实验，随时利用课余时间到开放实验室熟悉设备、进行电路设计。指导教师加强实验竞赛过程的考察、质疑。最后，依据学生实验过程中的具体情况和实验报告评选出一、二等奖，公示后由学校教务处和实验设备处审定后颁证奖励。通过实验技能竞赛，学生普遍反映“既感紧张，又感兴趣”，“既提高了我们的实际设计能力，又提高了我们创新思维能力”。经过努力，先后近300名学生获校级电工学实验技能竞赛优秀奖，为高层次实验和科技创新研究储备了一批优秀人才。
开展研究性教学，探索学生科技创新能力培养。电工电子技术高级实验和科技创新实验主要采用科研课题的形式教学。教师充分利用学生的课余时间和假期开设专题讲座，如电工学发展前沿、科学研究课题方法论、课题研究团队的协调作用、申请专利的撰写等，有计划有步骤地的逐渐培养学生的研究意识、团队精神和科技创新能力。学生根据研究内容和要求，查阅文献资料，自主拟定实验研究计划和方案，选择实验仪器和设备，完成实验内容。近年来，参加研究性实验的本科生达350多人次，指导学生完成各种研究课题达150余项。如由4名本科生组成的小组自主提出的“压差换器摇式生物反应器”研究课题，技术思路新颖，方案切实可行。在教师的指导下通过学生的协作攻关，研究小组利用U形反应瓶形成的“正压区”和“负压区”，排除反应瓶内残留气体(高C02分压、低02分压)，同时吸收瓶外新鲜空气，迅速完成瓶内容空气置换。国内同行专家认为“这一课题的完成从根本上解决了液体摇瓶培养中长期以来悬而未决的反映瓶内外空气交换难题，对好氧微生物的实验室研究和工业发酵利用有着十分重要的理论和实践意义”。该项目2002年先后获“挑战杯”陕西省大学生创业计划竞赛铜奖，国家知识产权局“全国第十届专利博览会”金奖。
经过多年努力，我们根据电工学实验教学的具体特点，将培养大学生工程实践和科技创新能力放在首位，探索出了在技术基础课教学中培养科技创新型人才的途径，指导学生完成的科技创新取得了可喜成绩。指导大学生完成的科技创新研究，先后获陕西省“挑战杯”大学生创业计划一、二等奖5项；获“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛二等奖4项；获第十届中国专利新技术新产品博览会金奖1项；获国家实用新型专利12项：申请国家发明专利7项。有2名学生分别获西北工业大学“十佳科技英才”奖。
责任编辑：张冬梅