渗透式立体化层次性实验教学新模式的探索

渗透式立体化层次性实验教学新模式的探索

实验教育可以促进学生对理论和理论的理解，提高学生的实践能力，培养学生的创新精神，增强学生的工程意识，在课堂教育体系中发挥着不可替代的作用。为适应高等教育、教学改革发展趋势,以及未来社会对多样性人才的需求许多文献提出开展验证性、设计性、综合性、创新性以及研究性等实验项目类型多样化的实验教学新思路,这种教学思路反映了实验教学的改革方向和时代需求,获得了广泛的认可,但同时也面临着新的问题,即项目类型多样化实验教学的实施需要以足够的学时作保障。调查表明,因各种因素制约,目前多数高校通信电子线路实验的课时为8～16学时,显然课内开展类型多样化实验教学是不切实际的。开放式实验教学可以缓解课内学时偏少的压力,但学生面临多门课程类似的要求,负担太重。实验课时相对不足、教学效果不好,构成了项目类型多样化实验教学实施的瓶颈问题。本文立足课时现状,尊重个体差异,本着以人为本、因材施教的教学理念,以大实验观为指导思想,多方位利用现有教学资源,构建了渗透式立体化层次性实验教学新模式有效解决了课内学时不足带来的瓶颈问题。1设计性、综合性、创新性实验项目是渗透式渗透实验“渗透式”立体化层次性实验教学新模式如图1所示。立足有限的课内学时,以验证性和仿真设计性实验为主,确立基础性实验中心地位。围绕课内基础性实验,以各类课程设计为载体,“渗透式”地嵌入设计性、综合性实验项目;以课外科技活动为契机,“渗透式”地开展设计性、综合性、创新性实验项目;以毕业设计为平台,“渗透式”地实施设计性、综合性、创新性实验项目;以教师科研为支点,“渗透式”地融入创新性、科研性实验项目。以“有形”带动“无形”,优化教学资源,实现类型多样化实验教学的有效开展。同时,遵循以人为本、因材施教、强调个性发展的教育、教学理念,开展层次性教学。基础性实验面向专业全体学生,而设计性、综合性、创新性以及科研性实验项目面向具有相应基础和能力的学生。2新模式的构建理念和实践2.1设计实验设计难度以课程实验室为立足点,确立基础性实验教学在实验课程体系中的中心地位。基础性实验主要由验证性和仿真设计性实验构成。验证性实验以直观性与启发性方式验证书本理论知识,并通过观察和分析实验现象来加深理论知识的理解,培养了学生的实验素养、仪器设备操作能力以及实践动手能力。单纯的验证性实验无法培养学生的工程设计能力、创新能力以及综合知识运用能力,而硬件性设计实验需经历查阅资料、拟定方案、绘制电路图、制作PCB板、购买元器件、焊接、调试等,过程复杂,学时少难以满足。具有强大仿真设计功能的技术给电子技术领域带来了一场革命,诸如EWB、Multisim、Protel、Matlab等EDA设计仿真软件,能够在相对较短时间内有效实现设计性实验的开展,既能达到培养综合设计能力与创新能力的目的,又避免了硬件性设计实验固有的问题,同时还为硬件设计的全面实现奠定了基础,是基础性实验的重要组成部分。2.2积极拓展了大学生实验项目的渗透模式各类课程设计作为实践教学体系的重要组成部分,在高校各学科,特别是电子信息类专业普遍开设。以我校为例,电子信息类专业主要开设了电子工艺实训课程设计、单片机课程设计、专业课程设计等。有条件的少数高校,如哈尔滨工程大学开设了“高频电子线路课程设计”,使高频电子线路(通信电子线路)实验课程的设计性、综合性实验项目得到更有效的开展,但大多数高校因多种因素的制约未能开设类似的课程设计。因此,立足本校相关性强的各类课程设计,有意识地渗透设计性、综合性通信电子线路实验项目内容,对项目类型多样化实验教学的开展很有意义。本课程组成员在教学中积极实践了这一渗透模式,取得了较好的效果。比如利用单片机课程设计,嵌入无线通信模块,即把传统的有线按键控制模块改进为无线遥控模块,使学生有机会实现射频信号发射和接收电路的设计和综合知识的运用。再比如在电子工艺实训课程设计中,以对讲机或收音机为实训对象,在专业课程设计中,以RFID技术应用内容作为设计题目内容等。2.3产品类专业丰富的课外科技活动课外科技活动是课内教学的有益补充,是“理论化实践”的重要途径,能有效调动学生学习的主动性和积极性,培养学生自主学习意识、团队协作精神、工程意识和创新能力。许多高校,特别是工科院校,充分认识到它的重要意义,纷纷开展多种形式的课外科技活动。丰富的课外科技活动为通信电子线路的设计性、综合性、创新性实验项目的实施提供了新的空间和舞台。针对电子信息类专业,我校开展的科技活动主要有微机化产品设计大赛、创新中心创新活动、“太阳鸟”基金项目、全国大学生电子设计大赛培训项目等。课程组教师以此为契机,鼓励学生积极参与各类科技大赛或申请立项,并以指导教师的身份跟踪指导。在大赛或立项题目设计上,伺机融入设计性、综合性和创新性实验项目内容,比如“智能无线遥控系统设计”、“半双工无线呼叫系统”,以及“调频收发信机设计”等,显然,课外科技活动作为教师潜意识下的课内实验拓展落到了实处。2.4设计思路和平台本科毕业设计是高等教育人才培养的重要综合性实践教学环节,是对学生综合运用所学基础知识和专业知识解决工程实际问题能力的训练。选题是毕业设计的关键,而选题的重要策略之一就是紧密结合专业课程,体现专业知识的综合运用。毕业设计环节为融入通信电子线路设计性、综合性以及创新性实验项目内容提供了平台,且具有较强的可操作性。多年来,我们在毕业设计环节中,拟定了诸如“高频谐振式储能电容充电控制器设计”、“高频变频器设计及其在锅炉引风机中的应用”、“基于无线传输技术的轮胎防爆系统”等毕业设计题目,使通信电子线路专业知识与毕业设计实践环节有机结合,既达到了毕业设计的培养目标,又实现了通信电子线路多类型实验项目的有效开展,取得了事半功倍的教学效果,有效提高了教学质量。2.5实施科研项目与实验项目有机融合的原则德国思想家、教育家洪堡在柏林大学的办学过程中,首先提出了“通过研究进行教学”的思想和“教学与研究相统一”的原则,明确了教学与科研辩证统一、相辅相成、互相促进的关系。利用教师的科研活动,“渗透式”地开展创新性和科研性实验项目内容,是洪堡“科研促教学”思想的一种表现形式。在教学实践中,教师一方面要有效调动学生参与科研项目的主动性和积极性,提供宽松的科研环境,另一方面又要根据学生的实际情况,把科研项目分解为多个子课题,在难度上与实验项目相仿,从而使科研项目与实验项目有机融合。“渗透式”教学模式不仅有效开展了创新性和科研性实验内容,而且通过专家、教授的言传身教,使学生初步掌握了科学研究的基本思路与方法,有效培养了学生的科学探索精神和科学素养,激发了学生学习的兴趣和积极性,进一步提升了教学效果和教学质量。3实验教学方式不适应现代社会发展的需要“渗透式”立体化层次性实验教学新模式,使类型多样化实验项目以“润物细无声”的方式渗透到课程设计、毕业设计、课外科技活动以