电气工程与自动化专业实验教学改革探讨

2022-10-06

电气工程与自动化专业作为我院典型的新生工科专业，在这几年的课程建设过程中，我们在实验教学理念与改革思路、实验教学内容体系、实验教学方法与手段方面进行了一系列探讨、研究与实践。

1 实验教学理念与改革思路

现代教育理念已从知识型、智能型教育走向素质教育、创新教育。没有创新就没有进步，创新是一个民族的灵魂。创新教育就要培养具有国际竞争力的创新型人才。创新性人才不仅知识面宽，基础扎实，更具有很强的动手能力、科学思维能力、研究创新能力以及很高的综合素质。本科教育是培养创新型人才的重要阶段，而本科实验教学在对学生这些能力和素质的培养中具有举足轻重的、其他教学环节不可替代的作用。所以，学校应当高度重视本科实验教学，充分发挥实验教学在人才培养中的主动性与创新性，从根本上改变实验教学依附于理论教学的传统观念，将实验教学与理论教学放在同等重要的地位，建立与理论教学有机结合又独立运行的实验教学新模式。实验教学独立设课，有独立的教学体系，有独立的学分[1]。

在实验教学以能力培养为中心的改革过程中，我们越来越深刻的体会到没有扎实的实验技能基础，就不可能综合运用实验技能分析问题和解决问题，更谈不上研究创新。所以，我们十分强调“重基础、抓综合、谋创新”的思想指导实验教学改革。

2 实验教学内容改革

对于电气工程及自动化这样一个比较古老而且很传统的工科专业，应当如何进行实验教学内容的改革呢?我们根据现代教育理念和当前实验教学改革总体思路，即“实现基础与前沿、经典与现代的有机结合，改造传统的实验教学内容和实验技术方法，加强综合性、设计性和创新性实验”，经过几年的研究与实践，确定了本专业“加强基础、培养能力、启迪创新意识和提高综合素质”的实验教学目标。我们还在全面审视传统的实验教学内容的基础上，明确了本专业必须让学生掌握的实验技能，应当增加的专业实验技能和应当建立的科学思维方式，全面整合原有的实验教学内容，建立了涵盖基础实验、综合实验和自选、设计性实验的实验内容体系[2]。

2.1 基本实验

基本实验是指在学习本专业基础课程时，大学物理和电工电子实验中那些十分经典的、即使是在现代电气工程学的研究中也是必不可少的技术方法，如戴维南定理和诺顿定理的验证、典型电信号的观察与测量、电压源与电流源的等效变换、数字万用电表的设计与校准等实验，是前辈们留下的不可丢弃的宝贵财富，所以必须继承。但是随着科学技术的飞速发展和对人才培养要求的不断提高，还应给传统的实验课程注入新鲜血液，以更好的发挥基础课程在人才培养中的重要作用。所以我们采取了 (1) 利用现有基础性仪器设备，精选、优化组合经典的验证型实验，将单一传统的定律验证型实验组合成定律比较型实验，在教学组织上，独立操作与小组进行相结合。如验证牛顿第二定律和动量守恒定律的实验，同是验证型实验，在2人实验小组中，每人独立进行一个实验，完成后，交换重做，最后得出的数据由本小组人员共同比较和讨论，这样，既使学生学到了基本的实验技能，通过比较讨论，又加深了对于所学定律的理解。 (2) 在增加了基本试验技能训练的思想指导下，增设基本实验技术方法如数字万用电表的设计与校准实验、万用电表的设计与使用、用惠斯登电桥测电阻、用电位差计测量电池的电动势和内阻等实验方法，以及其他课程或科研中要学的其它基本实验技术方法，以加强基本实验技能训练。 (3) 在知识结构上，注重把电气工程技术的基本原理贯穿于实验中，力求在培养学生动手能力的同时，理论联系实际的培养学生独立思考、综合分析和科学思维的能力。

2.2 综合型实验

在如何组织综合性实验的探讨中，我们认为应将理论知识的交叉融合，实验技能的综合运用，实验材料的综合运用，研究思想和方法的结合体现在实验内容中。在具体做法上，将电气纯理论课与实验课相结合，如将自动控制原理与过程控制相结合，通过自动控制原理课程中所学到的知识，运用到工业过程控制中;将电机学知识运用到电机拖动课程的实验中，有机的结合了课程理论和电机控制技术;将实验观察与实验数据采集、分析和推理相结合，如在传感器实验、电力电子学以及信号与系统实验中，要求学生不仅进行实验现象的观察，而且要进行实验数据的采集、统计分析和科学推理，这样就使学生学习了多种基本实验方法技能及基本实验技能的综合运用，同时也深化了学生对本专业电气基本原理的理解和运用，培养了他们科学研究的思维能力。

2.3 自选、设计性实验

自选、设计性实验以活跃学生思维、激发学生求知欲、启迪学生的创新意识为目的，以小组为单位、按照开放实验方式进行。学生根据兴趣和基础，通过查阅资料，运用自己掌握的知识和技能，自主设计本课程知识和技能范围内的实验小课题;也可以选择教材中自选性实验项目，并在该实验项目拓展性实验的启发和引导下，自主设计方案，拓展实验;还可以选择教师提供的小课题。然后学生完成从准备实验到写作小论文的全过程。学生对这样的实验热情很高，通过实验经历感受很多，不仅感到促进了主动思维、分析解决问题的能力、动手能力和团结协作的能力的提高，而且还体会到科学研究的艰辛和乐趣。

2.4 科学研究与实验教学相结合

在实验教学改革中，我们不仅注重将科学研究的思维方法和研究方法有机的融合到实验教学中，而且努力将科研成果转化为实验教学内容。由于本系专业教师大都是年轻老师，刚从各大高校毕业，这一转化过程我们正在努力实践之中。科研与实验教学改革结合在培养本科生科研能力、创新意识，提升教学水平和质量，促进实验教学改革深入发展中起到重要的作用。

3 实验教学方法与手段的改革

改革实验教学方法和手段是实施创新教育，发挥学生在教学活动中的主体作用，培养研究创新型人才的重要环节。

3.1 研究式、开放式实验教学模式

为改变学生只是被动的实验操作者的传统实验教学模式，我们在实践中探索，逐渐建立研究式、开放式实验教学模式。注重用开放式教学思想指导实验教学的全过程，不只是开放实验室时间、空间和资源，更强调循序渐进的采取灵活多样的形式开放实验。努力为学生提供自主实验、合作研究、发展创新思维的空间和环境。

在基本实验中鼓励学生进行改进实验方法或步骤，活跃其思维;在综合型实验中，要求学生自行选择实验项目，合理安排实验程序，培养其自主实验能力。在此基础上，开设开放运行的自主性、设计性实验，激发学生的求知欲，引导学生探索研究，启迪学生的创新意识。

研究式、开放式的实验教学模式大大提高了学生自主学习训练的积极性和能力，从课内到课外，从实验室到寝室，形成了浓厚的学习研究氛围。尤其是近几年，每学期开放实验课题数达几十项，有的学生将自己喜欢的小课题延伸为大学生业余的科研课题，仅在一年的实践内参加各种学科竞赛，获奖有七八项之多，相信在不远的将来，还会有更多的学生科技创新成果在这种实验教学模式下诞生。

3.2 多元成绩评定方法

为提高实验教学效果，建立良好的学风，我们强调平时实验学习训练，建立了平时实验成绩与期末考试相结合的实验考核办法。其中平时实验成绩占7 0%，开放实验占1 0%，期末考试占2 0%。

平时成绩由多元要素组成，包括实验报告、随堂考核、阶段考核、原始记录和综合素质等方面。实验报告强调规范，实验现象和实验数据与原始记录的一致性，以及对于实验结果的分析讨论。随堂考核以当堂面试的方式，逐个考核学生的操作、观察和解答问题的情况，及时纠正存在的错误，强调教学实效。原始记录强调其真实性。综合素质包括纪律和学习态度、科学素养和团结协作的精神等。

开放实验强调选题的创新性、设计方案的合理性、实验过程的真实性以及实验结果分析的科学性等。

期末考试分笔试和面试两部分，均以抽签定题的方式进行。笔试主要考核实验操作的要点、注意事项等;面试主要考核操作与观察，考核学生的动手能力和实验技能水平。

学生认为这种成绩评定办法科学合理，能全面公正的反映其实验学习的真实水平。因此，激发了学生自主学习训练和探索的热情，提高了实验能力，促进踏实认真的学风建设。

摘要：本文介绍了实验教学理念和改革思路;电气工程与自动化专业实验教学内容的改革, 包括基础实验、综合实验和自选、设计性实验的指导思想和具体做法, 科研与实验教学相结合以提高实验教学的质量;以及研究式、开放式实验教学, 多元成绩评定方法情况。

关键词：电气工程与自动化,实验教学,改革