◆姜文聰 郭亮 劉潤華
教育部關(guān)于“十二五”期間實施“高等學校本科教學質(zhì)量與教學改革工程”的意見指出,提高質(zhì)量是高等教育發(fā)展的核心任務,是建設高等教育強國的基本要求,是實現(xiàn)建設人力資源強國和創(chuàng)新型國家戰(zhàn)略目標的關(guān)鍵。我國教育的目標是“培養(yǎng)數(shù)以億計的高素質(zhì)勞動者、數(shù)以千萬計的專門人才和一大批拔尖創(chuàng)新人才”。如何在高等教育大眾化的背景下實施拔尖人才的培養(yǎng)戰(zhàn)略,提高教育的質(zhì)量,是當前高等教育亟待解決的問題[1]。在教育改革體制下,制定多元化的人才培養(yǎng)目標,培養(yǎng)造就拔尖創(chuàng)新人才,是新形勢下教育的重要任務。
實驗教學理念及培養(yǎng)目標
1)實驗教學理念?!巴卣怪R、提升素質(zhì)、張揚個性、激發(fā)潛能”是拔尖人才培養(yǎng)的主導思想。以學生為本,以培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力為核心,能力培養(yǎng)與素質(zhì)提升相輔相成,激勵個性,勇于探索貫穿始終的實踐教學理念,使實驗教學與時代的發(fā)展和社會需求相接軌[2]。
2)實驗教學培養(yǎng)目標。在當前國家教育的多元化發(fā)展的時代,中國石油大學作為石油特色類高校,為石油、石化及相關(guān)工程領(lǐng)域輸送拔尖的科技人才是教育的一貫宗旨。以培養(yǎng)“技能扎實、作風嚴謹、思維開闊、勇于創(chuàng)新,德、智、體、美全面發(fā)展的高級專門人才”為實驗教學的培養(yǎng)目標。
實驗教學改革思路及方案
1)實驗教學改革思路。目前實驗教學中心已將部分實驗課程單獨設課,構(gòu)建了“基礎實驗—設計實驗—綜合實驗”的多層次實驗教學體系,但以教師為主導,學生在教師的指導下,按照實驗指導書中的步驟和方法完成實驗內(nèi)容的教學方式無法更好地發(fā)揮學生的自主性和創(chuàng)新性[3]。實驗指導書中開設的實驗項目具有一定的局限性,無法更好地培養(yǎng)他們的工程實踐能力。就目前電子技術(shù)類的實驗課程的安排而言,實際項目的綜合訓練較少,如果僅在實驗箱上做實驗,學生體會不到PCB設計、元件位置、參數(shù)、組裝、焊接對電路性能的影響。
因此,在實踐教學中,針對拔尖學生基礎好、能力強的特點,構(gòu)建“以器件性能實驗為主線,功能實驗為擴展,增加面向應用、面向?qū)嵺`的研究性實驗”的新模式。
2)實驗教學改革方案,以電類專業(yè)實驗教學為例。
①建立完善以器件性能實驗為主線的“堆積木”式多層次實驗教學新模式。該模式類似于堆積木一般,從基本元件功能驗證實驗做起,層層深入,最終達到學生自主設計電路的目的。
②在實驗教學內(nèi)容上,樹立“理論與實際相結(jié)合”的理念,將模擬電子技術(shù)與數(shù)字電子技術(shù)、電路分析多門課程的知識融會貫通,開設研究性實驗,即一些較復雜的完整的小型系統(tǒng)電路,讓學生自選題目,自行采購器件,由學生組內(nèi)合作或組間討論,完成所有的設計、焊接、調(diào)試過程,達到培養(yǎng)學生實踐能力、自主能力、創(chuàng)新能力的目的。
③根據(jù)“拔尖班”基礎好、能力強的特點,建立“學生為主體、教師為主導”“集中開放相結(jié)合”的教學管理方式。
④勇于奉獻的教學團隊是方案實施的護航者,發(fā)揚團隊的凝聚力與協(xié)作精神。
實驗教學體系 建立完善以器件性能實驗為主線的“堆積木”式多層次實驗教學新模式,即基本元件性能測試實驗、功能模塊實驗、綜合及研究性實驗三個層次。三個層次循序漸進、由淺入深,將理論應用于實踐?;驹阅軠y試實驗為基礎性實驗,主要完成常用器件及芯片的測試功能;功能模塊實驗主要完成常用典型性電路的設計及測試;綜合、研究性實驗具備一定的實際應用性的,包含較廣泛的內(nèi)容或涉及多門電類專業(yè)課程的知識點。該實驗教學體系的改革可更好地培養(yǎng)學生工程設計能力和綜合分析問題以及解決實際問題的能力,并且為學生參加大學生科技競賽等活動奠定了基礎。
實驗教學內(nèi)容 根據(jù)拔尖型人才的特點,設立與學生實際相符合的、具有良好教學效果的實驗內(nèi)容體系。
1)基本元件性能測試實驗。傳統(tǒng)教學往往是教師把各種器件的原理及應用采用灌輸?shù)姆绞絺魇诮o學生,導致學生對基本器件的感受不深刻,不了解器件的性能,在自主設計電路中不知如何選擇器件?;驹阅軠y試實驗包括二極管、穩(wěn)壓二極管、三極管、運算放大器、功率放大器等基本元器件的特性曲線測試實驗。
2)功能模塊實驗。以基本功能器件為基礎,構(gòu)建簡單的功能模塊實驗,如二極管整流電路實驗、運算放大器運算電路實驗、三極管級聯(lián)放大電路實驗、功率放大器實驗、振蕩電路實驗等。
3)綜合、研究性實驗。以功能電路為基本模塊,以“堆積木”的方式,組裝成具有一定應用背景的實用電路。如溫度電橋信號調(diào)理電路綜合實驗,信號產(chǎn)生、調(diào)理與功率放大電路綜合實驗等。該系統(tǒng)電路均由學生自選題目,自行設計、焊接、調(diào)試完成。
實驗教學方法 根據(jù)拔尖型人才基礎好、能力強的特點,建立“學生為主體、教師為主導”“集中開放相結(jié)合”的教學管理方法。
1)基本元件性能測試實驗,采用集中管理的方式。要求掌握常用電子元器件的特性與使用,以及基本電子線路的驗證與測試。對于此類實驗內(nèi)容固定,任務較簡單,采用集中管理的方式,以教師為主導,集中授課的方式進行。教師在課堂上講解本課程的實驗要求、實驗方法、儀器設備的使用和操作程序等,學生采用軟件仿真與實際操作相結(jié)合的實驗方法進行理論數(shù)據(jù)與實驗結(jié)果之間的對比與驗證。
2)功能模塊電路實驗,采用半集中、半開放的方式。要求學生能夠靈活運用知識設計功能電路,由于不同層次的學生實驗能力、認知程度各有差異,實驗內(nèi)容可分成必做部分與選做部分,教學方式采用半集中、半開放的方式。對于規(guī)定時間內(nèi)沒有完成的實驗或?qū)x做內(nèi)容有興趣的學生,安排一定的開放時間。
3)綜合、研究性實驗,采用開放管理的方式。該類實驗題目較大,綜合性較強,并且需要學生查閱相關(guān)資料,補充一些新的知識才能完成最終的設計。教學方式采用開放管理,實驗內(nèi)容、實驗時間、實驗室器件均對學生開放。學生可根據(jù)自己的能力及興趣選擇相關(guān)題目,以自主學習的方式完成設計。實驗室對學生開放,學生可使用實驗室的儀器設備以及元器件,在實驗室完成焊接、調(diào)試過程。
實驗教學手段 根據(jù)“學生為主體、教師為主導”“集中開放相結(jié)合”的教學管理方法,采用開放式教學、多媒體教學、網(wǎng)絡化教學相結(jié)合的教學手段。
1)開放式教學。在開放式實驗教學管理系統(tǒng)中,學生可以通過預約的方式,自主選擇實驗室及實驗時間來完成實驗,并預約使用實驗室的設備及相關(guān)器件或工具,使學生在實驗活動中由被動變?yōu)橹鲃樱浞职l(fā)揮其主觀能動性。
2)多媒體教學。實驗課程中的授課部分已全部采用多媒體教學,多媒體課件和視頻錄像的使用,增強了實驗講解的直觀性并擴大了課堂的信息量,結(jié)合現(xiàn)場實驗的教學使學生更好地理解了實驗原理及相關(guān)設備儀器的操作方法[4]。
3)網(wǎng)絡化教學。教學中心開發(fā)的虛擬網(wǎng)絡實驗平臺使學生能夠?qū)崟r地參與實驗教學,既為實際操作提供了良好的先前指導,又增強了實驗效果,同時也可緩解實驗設備及實驗時間不足等問題。虛擬網(wǎng)絡實驗仿真系統(tǒng)、實驗故障診斷系統(tǒng)幫助學生更靈活便捷地分析及解決實際問題。
實驗考核方法 根據(jù)實驗教學規(guī)律,針對不同層次的實驗采取不同的考核方法。
1)對于第一層次基本元件性能測試實驗:成績評定由預習報告(20%)、實驗操作(40%)、實驗數(shù)據(jù)(20%)和實驗報告(20%)四部分組成。
2)對于第二層次功能模塊電路實驗:成績評定由方案設計、軟件仿真、基礎實驗、拓展實驗和實驗報告五部分組成,各占20%。
3)對于第三層次綜合、研究性實驗:成績評定由設計報告(40%)、仿真與硬件調(diào)試(40%)和研究內(nèi)容(20%)三部分組成。
在拔尖型人才實驗教學中,新的模式可以更好地培養(yǎng)學生的實踐技能,發(fā)揮學生的自主創(chuàng)新性,更好地開展因材施教。教學中心開放性的實驗教學體系,良好的實踐環(huán)境,先進的實驗儀器與設備,規(guī)范的實驗管理手段,以及勇于奉獻的實驗教學隊伍,為實驗教學改革的開展提供了優(yōu)越的平臺。
但在實驗教學改革的初期階段仍然存在一些問題,如實驗教學與理論教學的進度一致問題。隨著教育多元化發(fā)展,社會需求對拔尖型人才會提出更高的要求。但隨著教學改革的不斷深入,會不斷更新與完善教學模式,與時代發(fā)展相接軌。
[1]王偉祖.大眾化教育階段拔尖人才培養(yǎng)模式的改革與實踐[J].紡織教育,2010,27(1):18-20.
[2]王建華.工科生物專業(yè)研究型人才實驗教學模式探索與實踐[J].科學咨詢:決策管理,2010(4):109-111.
[3]劉潤華,劉廣孚,任旭虎.“電工電子學”國家級精品課程的建設[J].電氣電子教學學報,2011,33(5):13-14.
[4]張建仁.土木類“結(jié)構(gòu)設計原理”課程教學團隊建設的改革與實踐[J].中國電力教育,2011(1):76-77.