电工电子实践的全面开放式教学模式

电工电子实践的全面开放式教学模式

王凤华

（东南大学电工电子实验中心，江苏南京，210096）

【摘要】　介绍了我校电工电子实验中心为了培养学生自主学习能力、创新能力，在尝试对部分班级实践教学实行开放的基础上，推进实验室全面开放的教学模式；在实施过程中形成的一套开放式实验室管理制度、教学指导方法、教学质量监控体系。

【关键词】　全面开放　课件　自主学习能力　创新能力　教学管理网页　教学质量监控

【中图分类号】　G6421423；G482　　　　　　　　【文献标识码】　A

【文章编号】　1008－0686（2005）05－0078－04

1．引言

高等教育中，实践教学是培养学生创新能力的主要手段。长期以来，传统的实践教学模式，由于实验时数的限制，实验内容很少有创意，且验证性实验偏重，综合性、设计性实验较少，结果无形中限制了学生的创造性思维。另一方面由于学生人数的增加与师资、实验设备不足的矛盾日显突出，从而给实验课程的安排带来了困难。运用开放实验室教学模式，可以为学生自主学习、个性发展、培养创新能力提供充裕的时间和空间，是深化教学改革，由被动教育到主动教育，全面提高实验教学质量的有效方法，走全面开放式实验教学的道路是电工电子实践教学改革的必然趋势。目前众多的高校也充分意识到这一点，有许多好的思路、理念及实施方案，例如：有些学校的开放定位在开辟学生的第二课堂，为部分有兴趣的学生提供一个再提高的空间；或者采取部分开放，即在课余时间开放供学生补做、重做实验；有些充分利用网络资源，借助校园网构建虚拟实验环境和开放实验管理平台。

从2003年9月开始，东南大学电工电子实验中心对全校全日制本科生（有特殊教学要求的机械工程系和计算机系除外）的“电路与数字逻辑设计实践”、“电子线路实践”课程全部实行了实验室全天候开放的开放式实验教学，并将常用的实验器材发放到学生手中，学生可根据教学要求，自主确定实验时间和实验内容，控制实验进度，并根据自身特点确定选做提高部分的内容或者做自拟的具有设计性、研究性的实验题目。在近三年的实施过程中，我们逐步形成了一套开放式实验室管理制度、教学指导方法、教学质量监控保证体系。

2．开放式实验室的环境建设

（1）硬件资源配置

开辟4个实验室作为开放式实验室，开放管理形式采取刷卡式管理。在总进出口处配备一台控制器系统，其中包含服务器、刷卡机、电源控制器、摄像机及开放实验室系统管理控制软件等。学生在进入实验室和离开实验室时必须“刷卡”（参见图1），由刷卡管理控制系统即时分配学生的实验座位号，学生的每次实验时间、个人信息等会保存在服务器上。此外，还配有一台专用服务器，用来存放开放式实验辅助教学管理网页。

在实验室的每一张实验桌上，除配备了电工电子实验的常用工具、仪器外，还另外配备了一台计算机，用以存放相关的EDA软件，运行开放式实验辅助教学管理网页等。

（2）软件配置

每台计算机都安装了相关的EDA软件，目前主要有Multisim　2001、Muxplus。开放式实验辅助教学管理网页设有“教学计划与要求”、“教学课件”、“教学通知、通告”、“教学资源”、“教学交互”、“网上考试”、“教学管理”、“创新园地”等多项栏目。其中教学课件包括“电工电子实践初步教学课件”、“电路与数字逻辑设计实践教学课件”、“电子线路实践教学课件”以及“EDA实践课件”；教学资源包括“数据手册”、“设计参考”、“精品书籍”、“EDA软件”等；教学交互包括“常见问题”和“教学论坛”；教学管理包括“学生管理”、“成绩管理”、“考试管理”以及“文章管理”；创新园地则是给学生开辟的创意大赛及创新课题专栏。

3．开放式实验室的教学管理

（1）规范管理制度

制定了开放实验室的教师的职责、检查考核制度以及奖惩条例；开放实验室的学生守则、奖惩条例。设立开放实验教学管理平台，建立有关教学文件档案、实验设备管理档案，加强实验设备的维修与保养。充分利用现代技术手段进行实验教学的改革与管理，全面实施计算机管理。

（2）学生实验过程管理

开放式实验班的时间安排，学生可根据自己的具体情况而定，凭自己的校园卡刷卡。整个实验过程的管理以及实验的进行流程均反映在图1及图2中。

图1　开放式实验的基本流程图

图2　学生实验的基本流程图

（3）值班教师管理方式

开放式实验室实行“全天候开放，3～4名教师在开放室内巡视值班”（9∶00～21∶00）制度。实验室全天对学生开放12小时，值班教师分上午、下午、晚上3个班次不间断在实验室内巡视值班，值班教师的主要职责是负责学生实验答疑、指导；记录实验指导中的典型问题，将它们公布在中心网页的“常见问题”栏目。

（4）实验指导方式

开放式实验教学以“课件”、“开放式实验辅助教学管理网页”指导为主，教师指导为辅。开放实验辅助教学管理网页开设栏目多，内容覆盖面广，增添文章方便快捷，该网页给开放式实验教学带来了现代化的计算机管理模式。开放式实验教学网页起到了以下作用：

①在教学指导方面给学生提供：明确的实验要求和实验安排进度；实验常见问题解决方法，实验参考、学习资料；学生和学生、学生和教师之间的学习交流途径。

②在教学管理方面发布师生见面、考试安排等教务活动通知；记录存储每个学生的实验时间、实验成绩、实验违规等多种信息，便于对学生学习的情况与意见进行调查；还可进行期末考试试题的抽取。

③对学生的学习予以激励和监督：根据学生的学习信息提供情况，可实时公布优秀和需警示的学生名单；可不定期发布兴趣实验、创新实验，提高实验内容供学生选做（学生遇到自己实在无法解决的问题，可向值班教师咨询）。

（5）学生动手能力的衡量与成绩的客观评定

开放班学生成绩的最终评定，除了参考辅导教师的抽查记录、实验报告情况、期末打印的各班实验时间记录以外，还增加了一次期中考试，内容包括仪器使用的初次考核以及一次已做实验的抽查；同时加大期末考试成绩所占比例，考试出题采用建立试题库，由学生通过“网上考试”随机选题，结合试题难度系数综合给分的形式，这样增加了评定学生成绩的公平性。由于实行开放式实验后，教师与所负责班级的学生接触减少，教师需要根据考试过程中学生设计和分析问题、解决问题的情况确定该部分成绩，从而使开放班学生的成绩得到较为客观的评定。

4．开放式实验教学效果的保证

为了保证开放式实验教学的效果，不能使其放任自流，徒有形式。我们采取了周密的教学方案用来提高对学生学习质量的监控力度。

中心除每天安排值班教师巡视开放实验室，对学生进行随机实验检查外，还给每个班级专门配备了教师。该教师负责追踪该班级每个学生的实验情况，其工作包括：批改学生实验报告，并将成绩登记在网页的成绩管理中；定期检查网页上的学生实验信息数据，并在网页上公布优秀／警示学生名单；定期与班级学生见面交流实验中存在问题；带班进行期中、期末考试；网上解答学生问题等。配备班级负责教师以后，强化了开放式实践过程中对学生实验过程的管理和监控，确实把握了每个学生的真实的第一手信息资料，有助于了解学生在实验过程中发生的情况，避免少数学生通过各种手段蒙混过关。

结合近三年的开放情况，考虑到学生实验过程中出现的问题等，现在一学期的开放式实验我们共安排4次师生见面，第一、二次安排在开放实验前一、二周，相当于半开放，班级负责老师通过前两个实验的讲解，集中进行元器件和仪器使用的训练，同时向学生明确开放式实验的学生守则、实验要求、实验报告要求及开放式实验流程，并教会学生如何使用课件、网页；第二次安排在2～3次实验以后，主要任务是指出做过的实验中存在的问题，进一步规范实验报告的撰写，同时督促、帮助学习有困难的学生。第三次见面安排期中考试检查，考试内容抽取前面做过的实验内容略作改动，考试范围提前告知学生，目的在于引导学生认真进行前期的实验，养成认真实验的学习习惯。第四次见面安排期终考试，期中与期终之间教师和学生的交流主要靠中心网页沟通。综上所述，形成了开放实验室教师工作的一套流程，如图3所示。

图3　教师日常工作基本流程图

中心还制定了开放式实验室教学教师的职责、检查考核制度、奖惩条例，加强对教师的实验指导管理。此外，我们还形成了周一全体教师例会制度，邀请资深老教师参加，共同讨论实验中可能出现的各类问题，充分进行业务探讨，典型问题及时上载网页。

5．全面开放成效及后续工作

（1）取得了一定的成效

经过近三年的努力，我们推行的开放式实验教学在提高学生实践与创新能力方面取得了一定的成效，并得到了学校和学生的认可与好评。全面开展开放式实验教学后，学生逐渐克服过于依赖老师的心理，逐步养成自觉发现问题、解决问题的习惯；学生通过自主选择与自主安排实验，把握了发挥想象力、进行创新实践的时间和空间，在实验设计竞赛和实验考试中，学生的动手实践能力有了明显提高，实验质量、实验速度明显好于以往。期末考核成绩表明学生的动手实践能力相应有了很大提高，考核成绩明显提高，优良成绩比率比以往提高20%左右。学生在实践课程中形成的综合创新实践能力也在学校创新活动、电子设计竞赛中得到了印证。

开放式实验还解决了实验时间难以安排和实验超前于理论教学的问题，学生摆脱行政班的约束，选择适合于自己的时间进行实验，可以在对问题有了深刻了解和认识后再进行实验。开放式实验还使实验室的使用效率大大提高。通过网络调查，有90%的学生赞成开放式实验的形式，认为开放式实验教学与传统实验教学相比前者更有利于他们自主学习能力的培养，肯定了网页、课件对实践能力的帮助；30%的学生能独立完成实验，60%的学生基本能独立完成实验；80%的学生对相对理论教学超前的实验内容基本能采用查阅资料、自学的方式完成实验。在国家级工科基础课程电工电子教学基地验收中，全面开放式实验教学得到教育部验收专家的充分肯定和高度赞扬。2004年，“电工电子实践课程”获国家精品课程。

（2）努力方向

在我们的开放式实验实践过程中，对于如何引导和充分调动部分依赖性较强学生的积极主动性，如何及时了解学生的学习动态以及客观评定学生的成绩等均是处于不断完善之中，一旦有新的问题出现，我们就对教学方案以及相关措施适时地加以调整、补充和完善。全面开放的理念之一是可以减少实验教师和管理人员的编制，但从实施的情况来看，教师和管理人员的投入更多，这是我们目前面临的一个问题。切实可行的管理措施、开放式实验教学方法，内容丰富全面的教学资源，是保证全面开放实验顺利进行，达到开放效果的必要条件，而这些都需要大量的投入。今后我们还有很多工作要做，诸如：优化开放实验内容体系，重新编写适合开放式实验的教材，保留少量经典实验，增加更多设计性、综合性实验；进一步改革开放式实验教学方法，为学生提供更多的自主释疑渠道（如制作系列实验录像片，增添网上虚拟实验、网上演示实验，以生动画面直观介绍实验操作技能等）；采取多种激励方式，发掘学生学习的主观能动性和创造性；进一步完善开放式实验教学管理，加强中心网页的建设，建立预习情况机动测评系统，进一步充实试题库；建立网络化实验过程监控管理系统，实现实验数据的无纸化传送等。其目的是要把教师的精力主要放在引导学生实验上，而不是耗在看管学生是否做实验上。相信在我们的努力下全面开放式实验教学工作会更上一个台阶。

（原载于《电气电子教学学报》，2005年第5期）