电工电子实践教学体系的改革与实践1

1、电工电子实践教学体系的改革与实践陈意军 郭兆南 李立 (湖南工程学院电气信息学院411101) 摘 要：本文介绍了电类专业电工电子系列课程实践教学教改的探索思路与实施过程。探讨了以技术应用能力培养为主线，建立实验、实习和课程设计三位一体的电工电子实践教学新体系。 关键词： 实践教学 模块 三位一体 高等工程电类专业电工电子课程主要有：电路、模拟电子技术、数字电子技术等，其实验、实习 、课程设计各教学环节按学科类别分属于不同的课程中，由于课程相互独立，使实践教学各自为政，实验、实习与课程设计缺乏全盘优化，学生综合素质和知识的综合应用能力较差，工程素质和能力更差。为此， 我们尝试建立了实验、实习、

2、课程设计三位一体统筹全盘优化的电工电子系列课程实践教学新体系，它包含三个层次，即基础实验、综合实验、实习与课程设计，其主要功能如下： 基础实验基本实验技能、仪器仪表的基本操作和使用 综合实验电工电子知识综合应用、EDA技术应用，培养学生基础知识的应用能力 实习、课程设计设计与工艺制作相结合，实验与工程相互交融，培养学生专业 工作能力和工程素质 改革思路是：打破各课程界限，实验单独设课；按能力模块组织教学内容，按实验层次实施教学过程，建立模拟和数字两引线下的模块式基础实验体系；以工程素质和能力培养为主线，将课程设计与电工电子实习融为一体，做到工艺技能训练和工程素质能力培养相结合；改革传统的教学方

3、式，通过全开放教学模式，激发学生求知欲，提供学生实现创新能力培养的外部条件；建立相对独立的实践教学体系。1.打破课程界线，采用三开放、模块式实验教学体系1.1 模块实验的内容 将电工电子系列课程的实验按照数字与模拟信号两条线，建立模块式基础实验和综合实验。所构建模块实验的具体内容如下： 模拟信号模块实验：电器件特性测试、单相正弦电流电路特性研究、无源二端网络参数测试、非正弦信号研究、电路的动态过程分析、三相电路研究、基本放大电路研究、集成运放基本电路应用、放大电路的反馈及应用、信号发生电路。 数字信号模块实验：门电路研究、组合逻辑器件应用研究、时序逻辑电路研究、脉冲信号产生及整形、程序设计、中

4、断与定时、MCS-51的串行通讯接口、数模和模数转换、接口与综合应用。 综合实验模块：仪用三相电源的设计、简易多用电表的组装、函数信号发生器、步进电机脉冲分配器电路、数字电子钟、交通灯控制电路、舞台彩灯控制、扩音机电路、简单频率计算器、冰箱保护器等。模块实验打破了课程界线，突出了基本知识的应用和基本技能的培养；模块式实验将过去分散的实验教学内容进行整合，不再按课时(过去一般为2学时)组织教学内容，而是按能力模块组织教学，一个模块中包括有基本试验和设计性实验。例如： “三相电路研究”实验模块：包括有三相电路的Y型、形联接，故障时电压、电流的测量分析，三相功率的测量，仪用对称三相电源的设计等。模块

5、实验，大量删减了验证性实验，并根据模块内容大小确定实验时间，实验内容由简单到复杂，再到多个知识点的应用。综合模块实验是电工电子知识综合与EDA技术应用，它注重培养学生基础知识的应用能力，综合实验模块含电路、模拟电子技术、数字电子技术、单片机原理、电气制图、电子线路设计与仿真等课程内容。1.2采用三开放实验教学模式一个模块实验的内容一般需要28个小时才能完成，为了解决实践学时少及实验器材限制，许多综合性、设计性课题难以付诸实现的问题，在实践教学过程中，做到因材施教，发展学生的个性、培养学生的创新能力。我们在00级电气工程、自动化专业中进行了试点，探索了一种“三开放”实践教学模式，现已在电气工程、

6、自动化及电子信息专业中推广。所谓“三开放”式实践教学模式，即在“教学内容、教学器材、教学时间”上进行完全开放。教学器件开放的具体做法是：将一年内开设数字电路实验、模拟电路实验及数字电子技术课程设计课题所需元器件、实验面包板及必备工具装在元件盒内，在学年开始发给每个同学1套；这样，在实验的设计、调试过程中、由于可以方便改变器件参数，做到了“教学器件上的开放”；教学时间开放的具体做法为：实验采用单独设课方式，上课时间安排在所有开放班级的自习课时间，学生可通过预约的方式参加实验，由于教学器件的开放，学生有条件充分利用业余时间，在实验室以外的场所安装实验电路及一些自己设计、感兴趣的电路，做到了在“教学

7、时间上的开放”；教学内容的开放基于教学器件与时间上的开放形式，由于电路的安装可以在业余时间和很多可以预约的时间进行，在规定的有限教学学时内，学生除完成教学要求规定的必选内容外，还可以自选内容，调试一些综合性、设计性项目，甚至可以实现一些感兴趣课外的电路，做到了“教学内容上的开放”。为了使“三开放”实验顺利进行，我们为“三开放”实践教学设计了“实验项目考核卡”，建立了与课程建设相适应的实验管理网站，并开发了学生管理数据库软件。将实行试点的班级与普通班级相比，学生在仪器使用能力、分析问题和解决问题能力、设计创新能力等方面有了显著提高。器件上的开放使课程设计的课题数目明显增加，由于设计的课题可以在宿

8、舍进行，同时也减轻了实验室设备及场地不够的压力，也为课外科技活动的普及创造了良好的条件。大学生科技竞赛的情况表明学生的能力和素质远远好于往年，“三开放”实践模式在因材施教地培养学生的设计能力、分析问题能力及创新能力起到了积极的推动作用。 提高学生实验操作技能，培养学生的实践能力，启发他们的创造性思维，关键是改革教学方法和手段，三开放、模块式的教学模式，从教学方式上重组了新型的师生关系，学生从被动接受教师安排的实验转变为主动设计完成实验。模块式实验教学内容在巩固基本理论的基础上实现了知识的应用与综合，强化了工程素质以及能力的培养，具体表现为“三性”、“二严格”。“三性”指实验内容的综合及应用性、

9、实验时间灵活性、实验操作独立性。“二严格”指严格实验方案、报告、实验结果的检查，严格执行实验结果讨论和实验考核制度。 2.设计与实习有机结合，强化学生工程素质和能力培养基础实验主要是掌握实验方法，了解基本原理，培养基本实验技能，而综合实验则是培养学生综合运用知识的能力和实践能力，用实验实现自己的设计构思，这是一种高层次的实验教学，对提高学生的综合素质，培养创新能力是很有益的。但工程素质和能力的培养既需要多门相关课程内容的综合应用，又必须具有系统设计知识，还需电工电子基本工艺和技能。如实际应用系统中的电子系统设计，学生可首先设计电子线路的原理图，并用计算机仿真，取得较为理想的参数，在验证自己的方

10、案后，再进行实物制作和调试，并分析结果，同时了解了工业产品设计“三性”的意义，即“可靠性、工艺性、经济性”。为强化学生工程素质和能力培养，我们将电工电子工艺技能训练与设计有机地相结合，使三位一体的电工电子系列课程实践教学落到实处，实现设计和工艺技能培养相互交叉融合。学生在电工电子实习与课程设计实践教学中，体验了产品工程设计和生产工艺的全过程，又强化了电工电子制作工艺技能培养，使整个实践教学周过程得以优化。电子课程设计电子与实习周的主要内容：原理电路设计主要参数计算EDA实验室仿真电子器件筛选（实习基地）实习基地安装电路 (含基本电子工艺训练)实验室调试、测试电路参数实习与课程设计报告。通过这一

11、过程训练，学生经历了电路选题、总体设计、电工电子工艺强化训练、电子器件筛选和性能判别、电路安装调试、参数及性能测试、计算机仿真等过程，工程素质得以强化，对知识的理解从感性升华到理性，跨学科的知识综合应用能力得以加强，启发了学生强烈创新精神。为保证电工电子实践教学的质量，使工艺、技能训练与工程设计能力培养达到教学要求，我们专门设立了实践能力考核周，其能力考核主要内容为： （1）电工电子常用仪器和设备的使用与操作能力； （2）拟定实验方案、选用实验仪器仪表与元器件的能力； （3）连接实验线路、实验操作与排除实验故障的能力； （4）正确测量、读取和分析实验数据能力； （5）系统及典型电气线路的设计调

12、试能力； （6）理论知识的应用和综合实验设计、调试能力； （7）绘制实验曲线图表、整理实验数据、分析实验结果的能力； 电工电子系列课程实践体系将实习、课程设计与实验，以及实验与仿真有机结合，实习、课程设计与实验三位一体全盘优化考虑，使有限的实践时间内，教学层次清晰，目标明确，教学内容充实，教学效率大大提高，它有利于激发了学生的学习兴趣，强化了学生工程素质和能力培养。 3、以信息技术为基础，加速实验室建设 新世纪的科技日新月异，电气工程设计进入了电子时代，一个电气工程师如果没有EDA知识与技能，是无法面对社会市场的激烈竞争与挑战。为此，在电工电子系列课程实践教学改革实施中，我们在已建立的电气与信

13、息基础实验中心实现了管理系统网络化，主要完成设备运行状态的监控与管理、学生的实验指导工作、学生实验成绩的统计分析工作和学生实验情况的统计工作，在每一实验室配置相应的计算机终端，并购买服务器及相应的管理软件系统。为紧跟科技发展步伐，加强信息技术的应用，05年又完成了新实验室项目4个，主要项目有：(1)嵌入式微控制器应用实验室该实验室为学生提供学习DSP技术、ARM技术和单片机综合应用的软硬件平台，通过实验，使学生了解DSP、ARM和单片机的基本开发技巧，包括硬件软件体系、开发调试环境和工具的使用。DSP实验内容包括：基本定点、浮点算术运算的编程实现与实验，基本外设使用技巧，基本信号处理的实现，以

14、及工程实现的基本技巧。ARM实验内容包括：微控制器基本原理实验，ARM微控制器实用接口电路实验可扩展，应用电路综合设计，可与自行设计的目标系统连接具有仿真调试功能，大型课程设计和毕业综合设计。(2)信号检测实验室该实验室为学生提供传感器和智能仪表实验平台，以满足传感器与检测技术、智能仪表等课程的教学需求。通过实验，使学生加强对课堂教学内容的理解，了解和掌握常用传感器的原理和特性，培养学生使用实验设备和运用实验方法研究检测的初步能力。(3)现代设计技术实验室现代设计技术实验室建设宗旨是引进国外EDA领域的最新成果,改善本科电类课程教学环境,与国际电子设计研究与开发环境及教育模式相接轨,为培养新世

15、纪创新人才服务。运用各种软件,结合电类课程的实际教学和电工电子技术的发展特点,建立一个可以实现CAD(计算机辅助设计)、CAA(计算机辅助分析)、CAI(计算机辅助教学)及可进行电路设计与仿真的EAD综合高效实验室。现代设计技术实验室可服务的电类学科课程包括:电路课程(电路基础、网络分析)；电工及电子技术课程；数字电路与逻辑分析课程；信号与系统课程；数字信号处理(DSP)课程；单片机原理及应用课程；电子设计自动化(EDA)课程；控制理论(PID)课程；电子实习、课程设计和毕业设计等。超大规模集成电路技术的突飞猛进，导致了现代数字系统设计技术不断更新换代，现代设计技术实验室的建立适应了这种发展趋

16、势。在今后的发展过程中，还必然要不断地改进和调整，以保证教学工作始终能达到高水平。(4)虚拟仪器实验室虚拟仪器实验室将以美国NI公司LabVIEW开发平台为基础，充分利用最新的计算机技术，实现虚拟仪器对传统仪器仪表的模拟，开发虚拟仪器的强大功能，使学生掌握这种未来测试领域的主流技术。该实验室可为基础课、技术基础课及专业基础课的实验及课程设计、毕业设计、大学生课外科技活动、大学生设计竞赛创造一个良好的实践环境。4、主要特色（1）、三位一体的电工电子实验教学体系，突出了应用性人才培养特色和工程素质能力的培养。它将原来分列在多门课程中各自独立甚至脱节的实验、实习和课程设计教学环节全盘化考虑，合并重组为新的基础和综合实验模块。将课程设计与电子实习融为一体，做到工艺技能训练和工程素质能力培养相结合，将传统的基础实验和EDA技术相结合，使学生的工程能力、素质和计算机应用能力明显提高。自动化、电气工程及自动化专业2000级本科毕业生270多人，到目前为止，学生签约率在90%已上。（2）、三开放、模块式实验教学模式，提高了实验教学设备的利用率，教学效率和教学质量明显提高，有利于启发学生的思维和实验技能的培养，为学生创新能力培养提供了