谈创新实验实践教学

谈创新实验实践教学

信息学院电子信息科学与技术专业

指导教师：赵毓林

谈创新实验实践教学

内容摘要

本文以一次电工电子实验中的创新实验为例，介绍了创新实验实践教学不再采用传统的教学模式，而是创新教学思维，采用教学做“一体化”开放式实践教学——以学生为主体的新型教学模式，并达到了预期效果，取得了可喜的成果。拉近了当代在校大学生与社会的距离，提高了整体素质，也为企业培养技术型人才做了前期的培训，是一件多赢的事情。

关键词：创新开放式教学做“一体化”电工电子实验

引言：创新是这个时代的主旋律，因而要建设创新型国家，提高综合国力，就使得高等学校向社会输送创新型人才显得尤为重要。在高校，实践是一个十分重要的培养环节，实验教学是实践环节中最主要的形式之一。[1]随着社会竞争的日益激烈，如何提高大学生的综合素质已成为了人们关注的焦点。由于长期以来高校的教学模式都是以理论教学为主，实验教学着重强调的是对理论的验证，尽管验证型实验在学习初期必不可少，但还必须重视对学生多方面能力的培养和锻炼。［２］就需要突破传统教学模式的束缚，对实验教学环节给予高度重视。首先要树立创新的教育教学理念，开展创新型实验教学；其次是根据具体实际，探索开展创新实验教学的方法与途径。［３］本学期我们电科班就在赵老师的指导下进行了一次创新实验的尝试，大家都收获颇多。

一、传统教学模式的问题

由于传统教育的惯性，高校毕业生大多是理论有余，动手不足，与企业需求存在差距，企业所需人才的素质培养难以在教学过程中得以实现。究其原因主要有：

1）教育教学理念陈旧。重理论轻实践，理论教学、实验教学、实践创新“三张皮”，教学计划、培养方案、教学过程与业界企业联系少，教师的科研不能很好地反哺教学。

2）“三少”现象限制了人才培养质量。学生实验实践与创新的平台少，企业参与人才培养的合作机会少，学生在实验、实习、实训、创新、毕业设计、竞赛培训的全过程与社会接触少。

3）教学改革缺乏整体性和系统性。多年来的教学改革，多以课堂教学或课程改革为核心，点多面广，各自为战，研究成果不具全局性与系统性，教学资源利用率依旧不高，对教育教学改革推动不大。[4]

二、创新实验实践教学

（一）创新实验

“电子技术”是一门实践性很强的课程，其实践教学环节包括基础实验教学、课程设计、电子实习、以及课外的开放实验、创新实验和各类电子大赛等。这些课程及相对独立又密不可分。为确保学生很好地掌握电子技术方面的基本理论、基本知识、电路设计的基本技能培养学生的创新精神和实践能力，各教学环节必须互相渗透、有机结合，形成完整的教学体系，真正让学生在学习过程中做到学以致用，理论指导实践，实践巩固理论，进而有效的提高学生的动手能力、协调能力和创造性思维能力，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力。[5] 信息学院电子信息科学与技术专业在大一大二开设的模拟电子技术、数字电路与逻辑设计、信号与系统等课程及其相关实验课程，还有电子工艺实习等课程，都为

本学期的创新实验课程打下了基础，提供了理论与基本操作技术的支持，使得我们能够更好地完成创新实验。同时创新实验课程融合了之前几门课程的学习成果并进行了实际操作的验证与创新，让我们对这些课程的理解更加深刻，更锻炼了动手能力，激发了学习兴趣。实验相较之前更贴近企业、工厂、市场的需求，开阔了思维，拉近了我们高校学生与社会的距离。也起到了引导学生从步入大学前的被动学习模式转变为大学生活中的自主创新学习模式[5] 的作用。

随着科技的发展教育的改革，对实验教学提出了更高的要求，带来了许多新的问题与挑战。对于电工电子实验教学来说：①实验室场地、实验仪器、实验设备等硬件条件的限制，难以保障每个学生有足够的动手时间；②实验学时数少，实验元器件的限制，使得一些设计性的实验难以实施；③创新型实验的开展给实验室配置及实验教学师资等都带来了极大的挑战。[1] 我们信息学院的电工电子实验室配备了PCB制作流程中的热转印机、电钻及相关试剂购置了覆铜板，还引入了工厂中的流水作业台、SMT焊接技术、焊膏印刷技术，非常贴近工厂实际生产的模式，给学生实验提供了强大的硬件支撑。本次实验中就使用了SMT焊接技术和焊膏印刷技术，大大的缩短了焊接的时间，提高了焊接的质量和效率，减少了元器件及PCB板的损失，节省了人力、物力、财力，更令学生接触到了行业中的新新技术，与时代接轨，与社会接轨。

（二）教学做“一体化”开放式实验教学

教学做“一体化”开放式实验教学是指：由教师教授学生基础知识并指导学生独立完成一次电子产品的制作，是以学生为主体的教学模式，其中包括最初的产品功能的构想，实现电路的设计，既要考虑功能实现的效果，还要考虑组装时的难易程度，以及成本的控制，规模化成产的可能，还包括产品外观的设计，用户体验的考虑。真正的贴近实际，实现完成电子产品设计的体验，深化所学的理论知识，开拓创新性思维，提高动手能力，为日后的专业发展打下坚实的基础，也减轻了企业的培训压力。这种教学模式令学生充分了解了一个电子产品的诞生过程，使其日后能够更好地利用此次经验完成改造或创新。

（三）创新实践体系的构架

首先面临的问题就是师资队伍的建设。指导教师最好是由具有一定专业素养，基础理论知识扎实，且学识渊博，拥有丰富实践经验的教师来担任。也可以考虑由其他专业课老师担任，当然随着创新实践体系的改革与推广，相信会有更多的人对其感兴趣，并具有一定的实践经验与理论基础，例如其他专业教师或相应专业的高年级本科生、研究生等，届时也可在全校范围内选聘指导教师，扩充指导教师的队伍，避免只有一个指导教师，过度劳累、力不从心、照顾不全面的情况的出现。令建设实验室也需要实验室管理人员，应由工程技术人员担任，主要负责实验室的日常管理、设备维护、教学准备、实验指导、以及协助指导教师指导

实验等工作。由于客观原因的限制，目前实验室管理人员以专业教师为主，具有一定专业素养责任心强的学生为辅这一形式比较可行。

另一个比较重要的就是实验设备的硬件支持，首先要有实验室场地，实验室的建造最好在比较安静的地方，有条件的话可以安装门禁系统，能够保证实验室的财产安全。实验室中能够实现所需功能的相应设备也应一一购置，除实验台以外最基本的就是焊接技术中电烙铁、钳子（剥线钳等）、镊子、吸锡器、台式折叠带灯放大镜等小工具，有条件的话还可以购置大型一点的仪器，例如波峰焊设备等。制作PCB板中最基本的设备是热转印机以及电钻，有条件的话还可以添置烘干机。实验最后还需要调试，测试必备的设备万用表、示波器、信号发生器等。当然还有一些必备的消耗品，例如松香、焊锡丝、焊膏、腐蚀液、镀锡液、热转印纸、砂纸、各型号的小钻头、油墨等。除了这些，一些周边的小工具螺丝刀、美工刀、胶枪等也最好配备齐全。

进行实验必不可免的就要谈到实验环境与安全的问题，当然最理想的就是在实验室中进行实验，实验室中使用电器要注意用电安全，对于电烙铁一类加热的设备更要注意，要防止烫伤，还要防止电烙铁过高的温度融化周围物品或引燃易燃物等。使用腐蚀液等试剂要避免与皮肤直接接触，使用镊子等辅助工具，由于腐蚀液会挥发出有害气体，味道刺鼻，因此要尽量在室外宽阔通风的地方进行试验。

对于使用实验室进行实验的学生须对其提出一系列要求。实验过程中要注意的用电安全、安全使用设备、严格遵守指导教师提出的需要特别注意的实验步骤、掌握一定处理实验中突发状况的简单处理方法；还有要爱护实验设备、保持实验室卫生、实验完毕要将实验设备工具归位摆放整齐、不要浪费实验室的资源等。

站在发展的角度看，创新实践体系中如果能实现校企合作，将形成一个双赢的局面。一方面能够解决与提升师生实际工程项目的能力，另一方面还可以为企业培养人才或提供好的项目等。但其中还需要有许多细节问题需要考虑，这就需要师生、校方与企业多方共同努力，一步步解决面临的问题，克服重重困难，早日建立合作关系，实现双赢。

三、课程教学内容

本次实验最初的计划是由学生自主选题，设计物理电路及PCB电路，制作PCB板，自行购买元器件等，并利用实验室条件独立进行制作、焊接、组装、调试等实验，最终完成作品，实现最初设计的功能。

实验初期学生通过课下搜索相关资料，按照老师给出的要求选定一个题目，设计出物理电路，并自学Altium Designer软件，设计PCB电路进行模拟仿真实验，最终保留一个最佳的能够实现所需功能的PCB电路。PCB电路的设计除了要考虑功能能够实现外，还要考虑各元器件的排布、对板子的利用率、规整程度、