滲透式立體化層次性實驗教學(xué)新模式的探索

滲透式立體化層次性實驗教學(xué)新模式的探索

實驗教育可以促進(jìn)學(xué)生對理論和理論的理解，提高學(xué)生的實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，增強學(xué)生的工程意識，在課堂教育體系中發(fā)揮著不可替代的作用。為適應(yīng)高等教育、教學(xué)改革發(fā)展趨勢,以及未來社會對多樣性人才的需求許多文獻(xiàn)提出開展驗證性、設(shè)計性、綜合性、創(chuàng)新性以及研究性等實驗項目類型多樣化的實驗教學(xué)新思路,這種教學(xué)思路反映了實驗教學(xué)的改革方向和時代需求,獲得了廣泛的認(rèn)可,但同時也面臨著新的問題,即項目類型多樣化實驗教學(xué)的實施需要以足夠的學(xué)時作保障。調(diào)查表明,因各種因素制約,目前多數(shù)高校通信電子線路實驗的課時為8～16學(xué)時,顯然課內(nèi)開展類型多樣化實驗教學(xué)是不切實際的。開放式實驗教學(xué)可以緩解課內(nèi)學(xué)時偏少的壓力,但學(xué)生面臨多門課程類似的要求,負(fù)擔(dān)太重。實驗課時相對不足、教學(xué)效果不好,構(gòu)成了項目類型多樣化實驗教學(xué)實施的瓶頸問題。本文立足課時現(xiàn)狀,尊重個體差異,本著以人為本、因材施教的教學(xué)理念,以大實驗觀為指導(dǎo)思想,多方位利用現(xiàn)有教學(xué)資源,構(gòu)建了滲透式立體化層次性實驗教學(xué)新模式有效解決了課內(nèi)學(xué)時不足帶來的瓶頸問題。1設(shè)計性、綜合性、創(chuàng)新性實驗項目是滲透式滲透實驗“滲透式”立體化層次性實驗教學(xué)新模式如圖1所示。立足有限的課內(nèi)學(xué)時,以驗證性和仿真設(shè)計性實驗為主,確立基礎(chǔ)性實驗中心地位。圍繞課內(nèi)基礎(chǔ)性實驗,以各類課程設(shè)計為載體,“滲透式”地嵌入設(shè)計性、綜合性實驗項目;以課外科技活動為契機,“滲透式”地開展設(shè)計性、綜合性、創(chuàng)新性實驗項目;以畢業(yè)設(shè)計為平臺,“滲透式”地實施設(shè)計性、綜合性、創(chuàng)新性實驗項目;以教師科研為支點,“滲透式”地融入創(chuàng)新性、科研性實驗項目。以“有形”帶動“無形”,優(yōu)化教學(xué)資源,實現(xiàn)類型多樣化實驗教學(xué)的有效開展。同時,遵循以人為本、因材施教、強調(diào)個性發(fā)展的教育、教學(xué)理念,開展層次性教學(xué)?；A(chǔ)性實驗面向?qū)I(yè)全體學(xué)生,而設(shè)計性、綜合性、創(chuàng)新性以及科研性實驗項目面向具有相應(yīng)基礎(chǔ)和能力的學(xué)生。2新模式的構(gòu)建理念和實踐2.1設(shè)計實驗設(shè)計難度以課程實驗室為立足點,確立基礎(chǔ)性實驗教學(xué)在實驗課程體系中的中心地位。基礎(chǔ)性實驗主要由驗證性和仿真設(shè)計性實驗構(gòu)成。驗證性實驗以直觀性與啟發(fā)性方式驗證書本理論知識,并通過觀察和分析實驗現(xiàn)象來加深理論知識的理解,培養(yǎng)了學(xué)生的實驗素養(yǎng)、儀器設(shè)備操作能力以及實踐動手能力。單純的驗證性實驗無法培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計能力、創(chuàng)新能力以及綜合知識運用能力,而硬件性設(shè)計實驗需經(jīng)歷查閱資料、擬定方案、繪制電路圖、制作PCB板、購買元器件、焊接、調(diào)試等,過程復(fù)雜,學(xué)時少難以滿足。具有強大仿真設(shè)計功能的技術(shù)給電子技術(shù)領(lǐng)域帶來了一場革命,諸如EWB、Multisim、Protel、Matlab等EDA設(shè)計仿真軟件,能夠在相對較短時間內(nèi)有效實現(xiàn)設(shè)計性實驗的開展,既能達(dá)到培養(yǎng)綜合設(shè)計能力與創(chuàng)新能力的目的,又避免了硬件性設(shè)計實驗固有的問題,同時還為硬件設(shè)計的全面實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ),是基礎(chǔ)性實驗的重要組成部分。2.2積極拓展了大學(xué)生實驗項目的滲透模式各類課程設(shè)計作為實踐教學(xué)體系的重要組成部分,在高校各學(xué)科,特別是電子信息類專業(yè)普遍開設(shè)。以我校為例,電子信息類專業(yè)主要開設(shè)了電子工藝實訓(xùn)課程設(shè)計、單片機課程設(shè)計、專業(yè)課程設(shè)計等。有條件的少數(shù)高校,如哈爾濱工程大學(xué)開設(shè)了“高頻電子線路課程設(shè)計”,使高頻電子線路(通信電子線路)實驗課程的設(shè)計性、綜合性實驗項目得到更有效的開展,但大多數(shù)高校因多種因素的制約未能開設(shè)類似的課程設(shè)計。因此,立足本校相關(guān)性強的各類課程設(shè)計,有意識地滲透設(shè)計性、綜合性通信電子線路實驗項目內(nèi)容,對項目類型多樣化實驗教學(xué)的開展很有意義。本課程組成員在教學(xué)中積極實踐了這一滲透模式,取得了較好的效果。比如利用單片機課程設(shè)計,嵌入無線通信模塊,即把傳統(tǒng)的有線按鍵控制模塊改進(jìn)為無線遙控模塊,使學(xué)生有機會實現(xiàn)射頻信號發(fā)射和接收電路的設(shè)計和綜合知識的運用。再比如在電子工藝實訓(xùn)課程設(shè)計中,以對講機或收音機為實訓(xùn)對象,在專業(yè)課程設(shè)計中,以RFID技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容作為設(shè)計題目內(nèi)容等。2.3產(chǎn)品類專業(yè)豐富的課外科技活動課外科技活動是課內(nèi)教學(xué)的有益補充,是“理論化實踐”的重要途徑,能有效調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識、團隊協(xié)作精神、工程意識和創(chuàng)新能力。許多高校,特別是工科院校,充分認(rèn)識到它的重要意義,紛紛開展多種形式的課外科技活動。豐富的課外科技活動為通信電子線路的設(shè)計性、綜合性、創(chuàng)新性實驗項目的實施提供了新的空間和舞臺。針對電子信息類專業(yè),我校開展的科技活動主要有微機化產(chǎn)品設(shè)計大賽、創(chuàng)新中心創(chuàng)新活動、“太陽鳥”基金項目、全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽培訓(xùn)項目等。課程組教師以此為契機,鼓勵學(xué)生積極參與各類科技大賽或申請立項,并以指導(dǎo)教師的身份跟蹤指導(dǎo)。在大賽或立項題目設(shè)計上,伺機融入設(shè)計性、綜合性和創(chuàng)新性實驗項目內(nèi)容,比如“智能無線遙控系統(tǒng)設(shè)計”、“半雙工無線呼叫系統(tǒng)”,以及“調(diào)頻收發(fā)信機設(shè)計”等,顯然,課外科技活動作為教師潛意識下的課內(nèi)實驗拓展落到了實處。2.4設(shè)計思路和平臺本科畢業(yè)設(shè)計是高等教育人才培養(yǎng)的重要綜合性實踐教學(xué)環(huán)節(jié),是對學(xué)生綜合運用所學(xué)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識解決工程實際問題能力的訓(xùn)練。選題是畢業(yè)設(shè)計的關(guān)鍵,而選題的重要策略之一就是緊密結(jié)合專業(yè)課程,體現(xiàn)專業(yè)知識的綜合運用。畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)為融入通信電子線路設(shè)計性、綜合性以及創(chuàng)新性實驗項目內(nèi)容提供了平臺,且具有較強的可操作性。多年來,我們在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)中,擬定了諸如“高頻諧振式儲能電容充電控制器設(shè)計”、“高頻變頻器設(shè)計及其在鍋爐引風(fēng)機中的應(yīng)用”、“基于無線傳輸技術(shù)的輪胎防爆系統(tǒng)”等畢業(yè)設(shè)計題目,使通信電子線路專業(yè)知識與畢業(yè)設(shè)計實踐環(huán)節(jié)有機結(jié)合,既達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計的培養(yǎng)目標(biāo),又實現(xiàn)了通信電子線路多類型實驗項目的有效開展,取得了事半功倍的教學(xué)效果,有效提高了教學(xué)質(zhì)量。2.5實施科研項目與實驗項目有機融合的原則德國思想家、教育家洪堡在柏林大學(xué)的辦學(xué)過程中,首先提出了“通過研究進(jìn)行教學(xué)”的思想和“教學(xué)與研究相統(tǒng)一”的原則,明確了教學(xué)與科研辯證統(tǒng)一、相輔相成、互相促進(jìn)的關(guān)系。利用教師的科研活動,“滲透式”地開展創(chuàng)新性和科研性實驗項目內(nèi)容,是洪堡“科研促教學(xué)”思想的一種表現(xiàn)形式。在教學(xué)實踐中,教師一方面要有效調(diào)動學(xué)生參與科研項目的主動性和積極性,提供寬松的科研環(huán)境,另一方面又要根據(jù)學(xué)生的實際情況,把科研項目分解為多個子課題,在難度上與實驗項目相仿,從而使科研項目與實驗項目有機融合?！皾B透式”教學(xué)模式不僅有效開展了創(chuàng)新性和科研性實驗內(nèi)容,而且通過專家、教授的言傳身教,使學(xué)生初步掌握了科學(xué)研究的基本思路與方法,有效培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探索精神和科學(xué)素養(yǎng),激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性,進(jìn)一步提升了教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。3實驗教學(xué)方式不適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展的需要“滲透式”立體化層次性實驗教學(xué)新模式,使類型多樣化實驗項目以“潤物細(xì)無聲”的方式滲透到課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、課外科技活動以