時間:2023-06-06 09:00:08
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇戴維南定理實驗報告,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
完善實踐教學體系
為了加強電氣工程專業的建設,不斷提高教學質量和教學水平,系領導積極向學院申請經費,購置實驗設備,滿足實驗教學需要。經統籌考慮,學院撥款50萬元,購買新的實驗設備,以滿足電力電子技術、電氣控制與PLC應用、自動控制理論、計算機控制技術等專業理論課的實驗教學需要。2010年5月,在教務處和國資處領導的大力支持下,經過招標,購置了THSMS-B型可編程控制器實驗裝置(含配套電腦)10臺、THMPE-2型電力電子技術實驗裝置(含配套LDS21010型數字存儲示波器)10臺、THKKL-5型控制理論/計算機控制技術實驗箱(含配套電腦)10臺。上述設備較好地滿足了對應課程的實驗教學需要,極大地改善了電氣工程專業的實驗教學條件。為迎接省級示范性實踐教學中心的合格評估,加大本專業所開設的實驗項目中三性實驗所占的比重,達到省級示范性實踐教學中心三性實驗占比達到75的要求,我們對已有的實驗項目進行綜合性改造,使電力電子技術和電氣控制與PLC應用2門課程的實驗項目不斷朝綜合性和設計性方向改進。為此,需要為THSMS-B型可編程控制器實驗裝置添置一些四層電梯和十字路通燈等控制對象模型,為THMPE-2型電力電子技術實驗裝置添置若干實驗掛箱、配件、電機導軌和相應的電機模型。此外,為進一步完善電氣工程專業的實踐教學體系,提出組建傳感器技術和運動控制系統兩個新的實驗室[3]。這一要求得到了院系兩級領導的積極支持,目前資金已經全部到位,設備也即將完成調試安裝。這兩個實驗室的建成,提高了三性實驗的占比,將確保達到省級示范性實踐教學中心合格評估的要求;為電氣工程專業的學生開展課程設計和畢業設計提供可靠的實習基地。
加強實驗教學隊伍建設
電氣工程專業是一個新開設專業,原有教師隊伍中能夠勝任該專業教學任務的人相對較少。因此,為了加強師資力量,更好地完成專業的理論和實踐教學任務,我們每年都有計劃地從外部引進應屆畢業的電氣工程專業方向的研究生,來充實教研室和實驗室的師資隊伍。5年來,累計引進理論課教師4人(次),實驗教師3人(次),打造了一支能夠較好地滿足本專業實驗教學要求的師資隊伍。積極支持教師進修和深造,不斷提高專業知識水平。5年來,累計有教師5人考取脫產或在職研究生,進入著名高校深造。另有10(人)次前往其他高校進行中短期進修,有針對性地提高了業務水平。此外,實驗室還邀請實驗設備生產廠家的技術人員來校,進行實驗教學技能培訓,使教師熟悉實驗設備的性能,能獨立操作設備完成實驗,5年來累計完成培訓22人(次)。利用假期,組織教師到實驗設備廠家參觀訪問,了解實驗設備的最新發展情況,更新實驗教學內容[4]。
推動實驗項目的綜合性改造
鼓勵開展實驗科研工作,對現有實驗項目進行綜合性改造,開發新的綜合性實驗,提高三性實驗占比,使學生接受更具有挑戰性的實驗任務,主動參加實驗,變“要我學”為“我要學”,提高學生上實驗課的積極性,推動了實驗教學效果的改善[5]。例如,電路分析實驗課,原來只有基本元件的伏安特性的測繪、基爾霍夫定律的驗證、疊加定理的驗證、諾頓定理/戴維南定理的驗證、電壓源與電流源的等效變換和受控源VCCS,CCVS的研究等6個實驗項目。其中只有基本元件的伏安特性的測繪、電壓源與電流源的等效變換和受控源VCCS,CCVS的研究等3個實驗是綜合性實驗,其余都是驗證性實驗項目。通過積極努力,我們開發出了RC一階電路響應測試和RC二階電路動態響應研究2個新的綜合性實驗。這2個實驗都要用到示波器,都需要自己去總結歸納實驗現象和規律,實驗的難度相對更大,也更有挑戰性,學生普遍反映很有興趣。而對疊加定理的驗證和諾頓定理/戴維南定理的驗證2個實驗,我們在保留原來的驗證部分內容的基礎上,還增加了要求學生應用定理分析解決實際問題的內容,完成了實驗項目的綜合性改造。學生反映實驗項目內容充實,很有挑戰性,獲益匪淺。經過上述實驗項目的改造和拓展,電路分析實驗課程可以開出8個實驗項目,其中7個是綜合性和設計性實驗,只有基爾霍夫定律的驗證1個驗證性實驗,三性實驗占比達到87.5,完全達到了省級示范性實踐教學中心的評估要求。鼓勵將實驗科研的成果固化為論文,5年來累計發表實驗教學論文26篇,有力地推動了電氣工程專業實驗教學水平的提升,為達到省級示范性實踐教學中心合格評估的要求打下了堅實的基礎。
積極編寫實驗講義
為鞏固和保留實驗教學成果,提高實驗教學水平,鼓勵教師積極編寫實驗講義。通過實驗講義,學生可以有針對性地提前預習,減少了抄寫實驗報告的時間,增加了用于實驗操作的有效時間,大大提高了學生實驗課的效率和實驗的成功率。尊重教學基本規律,充分認識實驗講義的編寫有一個從低到高,不斷改進的過程;要求實驗講義一年一改版,保障了講義的水平逐年提升[6]。為提高編寫講義的積極性,對參與實驗講義編寫的教師給予一定的物質獎勵,對高質量實驗講義予以優先出版。目前已有7門實驗課程編寫了15種實驗講義,其中5門課程的實驗講義已經更新到第二版,2門課程的實驗講義更新到第三版,即將正式出版2本實驗教材,有效地滿足了實驗課程對講義的需求,推動了實驗教學水平的不斷提升。
改進教學教法
鼓勵并提倡老師對分層次、啟發式、研討式等實驗教學法大膽嘗試,尋找適合于自己和學生的實驗教學方法,力爭達到最佳的實驗教學效果[7]。提倡同學多向老師提問,把老師當做一個平等的討論伙伴,互相交流思想,促進學生邏輯思維的形成。教師更多地做一個旁觀者和監督者,而不是參與者,把實驗課的主動權還給學生,還給學生一個自由探索的學習氛圍,真正培養學生的獨立探索能力。
強化規范,改進教學質量
為規范實驗教學,制定了詳細的實驗教學規范,每位教師人手一冊;規范詳細闡述了教師和學生應該遵循的原則。對教師要求遵循備課,板書,講解,操作示范,巡回指導,原始數據單簽字,批改實驗報告等一系列標準流程;對學生要求課前預習,課中認真聽講,小心操作,仔細觀察,課后搞好實驗室衛生,并認真撰寫實驗報告。系部還安排人員每天巡查實驗課堂,確保了實驗教學規范的切實有效執行。詳盡的規范確保了實驗教學質量不斷穩步攀升。
關鍵詞:電工技術基礎;教學效果;教學方法
《電工技術基礎》課程是高等院校工科非電類專業重要的技術基礎課,主要包括電路理論部分和電機部分,具有信息量大、理論性和實踐性強的特點。通過本課程基本理論學習和實踐應用技能的訓練,使學生獲得電工技術的基本理論知識和基本技能,為今后學生學習專業知識和從事工程技術工作打下必要的理論基礎。我校《電工技術基礎》課程主要涉及熱能與動力工程專業、機械工程及自動化專業、環境工程專業、能源化學工程專業、應用化學專業和建筑環境與設備工程專業等專業。由于我校的就業特色,上述非電氣專業學生畢業后也多從事與電力密切相關的行業,因此該課程對上述學生來說具有十分重要的地位。近幾年,結合我校的就業特色,《電工技術基礎》教學團隊在課程教學過程中進行了有益的嘗試,取得了較好的效果。本文首先指出了我校《電工技術基礎》課程教學存在的問題,分析了問題原因;以切實提高教學效果為目標,系統梳理了我校所采取的改革手段和措施;最后指出了后續課程教學改革的思路。
一、《電工技術基礎》教學存在的不足
1.教學過程中重理論輕實踐。課程主要包括直流電路、線性一階動態電路、正弦交流電路和電機部分。其中直流電路和線性一階動態電路部分理論性較強,任課老師教學中較為重視,不斷以數學分析的方法進行各類公式的推導和驗證,占用了課堂教學的大量時間。正弦交流電路和電機部分,與工程實際緊密相關,但教學過程中重視不夠,學生反映不能很好地理解授課內容。此外,對實驗部分重視不夠。本課程是理論和實踐并重的專業技術課程,課程雖然現安排有14個課時的實驗,主要是電路理論部分的驗證實驗,而和學生就業后緊密相關的異步電動機部分目前尚沒有開展實驗。教師規定實驗內容,講述實驗原理,給出實驗電路和數據記錄表格,學生只需依照電路進行接線并記錄測量數據,整理數據,寫出實驗報告。這樣的實驗模式導致大部分同學覺得實驗課很輕松,“依葫蘆畫瓢”,學不到真正有用的東西,也沒多大興趣,只是完成任務而已。這使得學生失去了獨立學習、獨立思考的主動權,更別提探索新問題了。這也和我們的教學目的大相徑庭,因此對電工實驗教學進行改革勢在必行。重理論輕實踐的教學方式導致學生畢業后在實際工作崗位中無從下手,需要很長的適應期,甚至會產生以前學習的知識完全沒有用處的想法。2.課時少與課程內容多的矛盾。本課程內容涵蓋了電路理論、電磁場和電機等課程部分內容,但近年來上課學時已經壓縮至64學時,其中理論授課學時為50學時。在教學過程中,為了完成教學任務而不能兼顧不同章節內容的深度與廣度,進而影響教學效果。3.教學手段單一。《電工技術基礎》是一門專業基礎課,有基礎課程的理論要求,也有專業課程的技能要求。目前教學還是采用傳統的以黑板板書的方法為主,講授基礎理論部分板書有其優勢。但是對于正弦交流電路和電機部分而言,內容較為抽象,也較難理解,采用板書的形式無法達到教學目的,此時應采用輔助于多媒體的手段加以闡述。4.學生學習積極性不高。近年來,學生學習本課程的積極性不高,存在學生到課率降低、不及格率增高的現象。到課率一般在60%—80%之間,尤其是正弦交流電路和電動機部分,部分學生反映聽不懂。影響學生學習本課程積極性的因素很復雜,主要包括以下幾個方面。首先,社會大環境影響,手機充斥課堂,使得學生無法專注于學習;其次,由于本課程不是非電專業學生的核心主干課程,學生自身對課程的重視不夠,并且認識不到本課程對其將來就業的重要作用;最后,課程內容覆蓋面廣,教師的教學手段單一也是重要的影響因素。5.成績考核方式不合理。目前考試基本上還是理論考試為主,實驗成績占到10%,并且按照實驗報告給出成績。這就導致學生對實驗存在消極應付的情況,實際動手能力不強,沒有體現出實踐知識的重要性。
二、提高教學效果的措施
針對上述問題,結合我校的就業特色,參考國內外其他高校的經驗,在課程知識體系、教學方法及手段、實驗改革以及考核方式等方面進行了有益的嘗試,取得了較好的效果。1.合理安排教學內容。在課程學時有限的情況下,結合我校的就業特色,合理安排各個部分的內容所占的比例。直流電路部分是基礎,這部分內容仍采用板書教學,夯實基礎。線性一階動態電路與以后的就業關系不大,授課中只講基本概念,不再以數學分析的方法進行各類公式的推導和驗證,壓縮該部分內容的授課學時。正弦交流電路和電動機部分,緊密聯系工程實際,此部分內容采用多媒體和實驗等多種手段,強化講解,考試中加大考核比例。在授課過程中,對定理和結論不再強調詳細的數學推導,而著重從物理概念出發,說明其原理、規律和適用情況。課堂上主要精力放在講清原理、理清思路、傳授方法和補充新的科研新成果方面,加大課程的信息量,不再過度強調解題技巧。對一般內容應避繁從簡,對重要內容或問題要闡述透徹,保持理論深度,詳略得當,將完整的知識體系教給學生。例如講授一階動態電路三要素部分內容時,只是簡要介紹三要素方法的來源,告知學生是通過微分方程的求解得到的,而要把重點放到三要素的應用上。此外,要結合變電站分閘放電現象的視頻,將暫態過程的概念與實際工程緊密聯系起來,讓學生了解到這部分內容是如何應用到實際的。通過合理安排教學內容,增加了與就業緊密相關的內容的講課時間,為實踐環節提供了時間保證,緩解了教學內容與教學時數的矛盾。2.改進教學方法及手段。直流電路部分內容為基礎,仍然采用傳統的板書教學方式,夯實理論基礎。而對于其他部分內容,采用板書結合多媒體的形式。正弦交流電路與電動機部分,多媒體課件中加入了大量的圖片和視頻。這種授課方法給學生提供了鮮明、生動的真實材料,把復雜的教學內容變為簡單化,把抽象的概念具體化,增強了學生的學習興趣,提高了課堂效率,能夠在有限的學時內讓學生學到更多的知識。3.加強實踐教學環節。電工實驗是課程的重要組成部分,旨在幫助學生鞏固和加深理解所學的理論知識,訓練學生的實驗技能,樹立工程實際觀點,培養嚴謹的科學作風,提高學生分析問題和解決問題的能力,培養學生的創新性思維能力[1]。原有的實驗安排為14學時,7次實驗,均為驗證性實驗,即教師講授實驗內容,學生按照實驗內容接線,動手驗證定理內容。這樣導致學生的學習興趣不高,無法培養學生的綜合設計能力和創新精神,教學效果不理想。因此,改革了部分實驗內容,將疊加定理、戴維南定理和功率因數提高實驗改為設計性實驗,教師只是協助指導,具體電路要求學生自己動手設計,自己分析,并獨立撰寫實驗報告。這就很好地培養了學生動手探求規律、學習知識的意識,對于其實踐能力的提高有極大的促進作用。除此之外,充分利用我校電力學科的實驗資源,補充異動電動機的實驗,并專門組織學生參觀和觀摩新能源電力系統國家重點實驗室,這有利于開拓學生視野,激發其學習興趣。4.改革成績考核方式。考試作為教學評價的重要手段,對學生學習有著重要的導向作用。以往的學生成績計算包括三個部分:期末考試成績(60%)、課后作業成績(25%)和實驗成績(15%)。由于課程課時較長,采用期末一次性考試的方式會造成學生放松平時學習,考試前臨時突擊的現象。因此,改革后在課程進展到過半時,進行一次期中考試,以加強過程監督。這就促使學生重視每一個教學環節,主動學習,避免了學生考前突擊應付的現象,提高了學生平時學習的自覺性。提高實驗成績所占的比重,由10%提高到20%。實驗考核的方式不再是按照以往根據實驗報告的好壞給定成績的方式,而是采用隨機抽取一次實驗的方式,按照實驗的好壞現場打分。這就促使學生重視實驗,從而鍛煉其動手能力。
三、取得的成果及后續的工作思路
本文指出了《電工技術基礎》教學中存在的問題,分析了問題原因,提出了改進措施。上述措施取得了很好的效果,學生到課率和及格率得到了提升,考試成績也有了較大提高,顯著地提高了教學效率。但是《電工技術基礎》教學改革是一項系統工程,涉及教材建設、教學方法及手段、實踐性教學方面等多個環節,不可能在一朝一夕完成。在后續的工作中,將嘗試在電工學考試中引入開卷考試,以及加大綜合設計實驗的比例等措施,以期更好地提高教學效果。
參考文獻:
關鍵詞: 電子電工 實踐性教學 實習
電子電工是具有較強實踐性和較廣應用性的專業。學生能否很好地掌握電子電工專業的基本技能,對今后能否走上社會從事電子電工行業起著鋪墊作用。為深化中等職業教育教學改革,全面推進素質教育,體現“做中學,做中教”的職業教育教學特色,專業教師有必要對其實踐性教學環節加強研究,提高教學實效。
一、目前存在的主要問題
目前電子電工專業的教學多采用以課堂、教師和教材為中心的接受型教學方式,課程教學與實踐教學相脫節,主要體現在以下方面。
1.實驗教學。
由于大班授課,就算教師進行試驗,教學效果也不是很好。而且課堂上所進行的試驗大都是驗證性試驗,缺乏設計性試驗和綜合性試驗。
2.實習環節。
實習環節包括認識實習、生產實習及畢業實習。通過這一環節,學生有機會把課本上的理論知識運用于實踐中,加強理解與掌握,增強學生的動手能力。目前不少職校的生產實習和畢業實習都是由學生自己主動聯系實習單位實習,這就造成部分社交能力較差的學生找不到合適的實習單位,甚至不出去實習,實習處于“放羊”狀態。實習環節缺乏考察標準,學生實習成績難以評價。
3.專業課程設計和畢業設計。
專業課程設計和畢業設計是電子電工專業中重要的教學環節之一,是對學生綜合運用所學知識,分析問題和解決問題能力的培養和訓練。然而,由于學生的積極性不高和教師配備不足,缺乏統一的評估和激勵體系,專業課程設計和畢業設計沒有得到很好的重視。
二、研究思路和方法
1.因材施教,促進學生全面發展。
因材施教是在教學中根據不同教材內容,根據學生不同認知水平、學習能力及自身素質,教師選擇適合學生特點的學習方法有針對性地教學,發揮學生特點,彌補學生的不足,從而促進學生全面發展。教材中基爾霍夫定律、戴維南定理、疊加原理及電磁感應等內容,可把重點放在實驗練習上,讓學生學會各種儀表的使用方法,掌握常見元器件的應用,以提高學生的動手能力,積累實際工作經驗。對電動機、變壓器、互感器等內容要考慮后續專業課的學習,側重其在電路中的應用、線路連接、基本的故障排除。而像歐姆定律、電阻的串并聯等內容初中物理已經涉及,故可以大大縮短授課時間而把重點放在習題練習上,培養學生的分析計算能力。
2.鞏固理論知識,拓展實驗技能。
電子電工是一門融教學與實驗、實踐為一體的課程。教師在強調理論教學的同時,必須注重實踐的檢驗,同時在實踐檢驗過程中,必須以理論為指導。這就要求教師將理論課與實驗課一起上,充分發揮實驗儀器設備和教具的作用。上課時學生直接面對各種儀器設備和電路,能提高解決實際問題的能力,也便于教師及時發現問題,幫助學生分析解決問題。此外,在完成電子電工各章節的學習之后,要求學生按時、按質、按量完成實驗,而且在實驗過程中必須認真完成實驗操作,寫全實驗報告,做好實驗分析,同時要求學生在實驗過程中學會對實驗故障的分析及處理,以增強學生分析問題、解決問題的能力,從而得出正確的理論。
僅僅是驗證性實驗還不足以提高學生的綜合能力,所以教師還需要增加一些設計性和綜合性實驗。如在講授日光燈電路的組成和原理之后,可以要求學生選做“設計陽臺燈的自動控制系統:白天不亮,晚上感應到人自動點亮,離去后自動熄滅”。這就需要學生在了解家庭電路的基本原理后進行實踐實驗,有助于鞏固和深刻理解在電路課程中所學的理論知識和實踐技能,同時培養學生的環保意識。學生要完成這個任務,必須學會運用圖書館和網絡查閱相關資料,了解家庭用電器的相關知識,培養獨立分析與解決問題的能力。
3.熟悉器材的操作,規范動手能力。
電子電工的學生在參加工作后要求能夠熟練操作各種儀器,這就要求他們在學校時就能學到將來能直接應用于工作當中的操作技能。而這就需要學校花錢購置一些相同作用、不同結構類型的儀器,以便讓學生接觸更多設備和儀器,全面了解器材的種類和作用,特別被廣泛應用的儀器更應作為主要的培訓。這些器材要求實用性強,如能比較系統地體現并滿足工廠供電系統的受電、輸送、分配、控制、保護等實踐技能訓練要求,以幫助學生在實訓中掌握正確的投切操作,倒閘操作,運行控制,以及各種運行方式的調整操作規程。裝置需要結構清晰,運行靈活,操作方便,安全可靠,為學生提高實踐技能建立良好的實訓平臺。
4.豐富教學手段,促進技能掌握。
在電子電工專業的教學過程中,由于條件不完善,使得教學內容局限于課本,教學空間局限于教室,思維空間和能力的狹隘,導致學生分析問題和處理問題的能力受到限制。為此教師可以充分利用多媒體技術、網絡技術和信息技術教育等手段輔助教學。如電工安全操作規程講解起來枯燥乏味,這時可以給學生播放視頻,有利于學生集中注意力,觀察思考,充分發揮主體能動性,從而促進實際操作技能的掌握。
5.注重實踐,增強綜合職業能力。
關鍵詞生物醫學工程;電子類專業課程;教學模式改革
0引言
大學本科專業課程教學模式的改革和創新是一項需要頂層設計的復雜系統工程,生物醫學工程專業具有理、工、醫相結合的交叉學科特點,它應用工程的理論、技術和方法,研究和解決生物醫學領域中的科學問題。近些年,隨著科學及社會的發展,對這個領域高素質的創新型人才的需求有不斷增長的趨勢。美國勞工組織的數據顯示,生物醫學工程專業人才的就業在工程勞動力市場中的增長最大,預計2008年至2018年有72%的增長率。在歐盟,專利的數量在生物醫學技術的范疇中也是最高的[1]。醫科大學的生物醫學工程專業,具有在豐富臨床資源的醫學大背景和大環境下的特色,需要在教學中體現兩個結合,即理工科學與生物醫學緊密結合、基礎研究與臨床實際緊密結合。面對新的形勢,只有積極探索并對教學模式進行不斷改革才能促使高校培養的人才滿足新時代更高的要求。以往的教學模式習慣是以教師為主導,課程教學更多是教師對知識的講授,缺少對學生創新思維的培養,學生在課堂上是被動灌輸,教學效果差強人意。教學工作需要更新整體教師隊伍的教育教學理念,構建“指導性傳授知識與主動性學習相結合”的互動性專業課程教學模式[2],既加強教師的個性化指導,也尊重學生個性化發展的要求。本研究團隊調研了國內外相關專業教育課程的主要目標和課程設置,學習了國內外生物醫學工程實驗室主要開展的研究成果以及工程培訓的內容[3-5]。國外大多數生物醫學工程專業的學生,除了學習數學和基礎工程課程之外,還要學習生物電子、生物信息、生物材料或生物力學等專業知識,并且在畢業前有機會在校外相關機構實習或見習,同時許多工程系還會與生物醫學工程系在一些項目中聯合,以培養更高素質的學生。結合國內實際情況,在電子類課程的教學過程中,重點培養學生的工程設計能力、工程實踐能力、思辨和創新能力、終身自主學習能力和自我發展能力,激發學生探究與創新的興趣,培養良好的學習和科研習慣,以便不斷提高專業課程的教學質量和專業人才的培養質量,實現整體學科的內涵式發展。
1教學模式改革
1、1制定專業課程教學設計方案
“教”是為了“學”,整合化的教學設計理論強調教學條件的確定必須以學習者的學習過程與需求為依據,教師在教學設計時,建立以學生為中心、以學為本的教學觀念,依據學科發展,不斷挖掘并更新教材中的相關知識點,對專業課程內容的知識結構和脈絡體系進行有機整合,培養學生的思辨能力,激發學生的創新性思維。結合調研學習的情況,形成專業課程教學設計方案模板,如圖1所示。教學內容與教學活動的設計通常包含7個環節,即回顧知識溫故知新、以實例開場引入新課、創設情境提出問題、層層推導突破難點、前后呼應解答問題、應用知識課堂練習、拓展思維延伸課堂。教師在各自教授的專業課程中分別優化教學設計并不斷完善,執行順序可以根據教授內容的不同而有所調整。
1、2改進教學方法
結合專業特點將全部專業課程按照年級進行頂層設計,大學二年級通過3門專業基礎課程提高學生自主學習的能力,大學三年級通過7門專業課程培養學生探究學習的能力和思辨能力,大學四年級通過3門專業課程提高學生解決實際問題的能力,以便為完成畢業設計奠定良好的基礎。以理論和實踐相結合為中心,倡導自主性、研究性和創造性的學習。授課過程中,授課內容上充分體現理論和實踐的緊密聯系,引導學生在學習過程中積極思考;授課方法上多采用啟發式、討論式及案例分析式等教學方法,以促進學生對基礎知識的理解,能夠運用知識創造性解決實際問題。教學方法的改進,不僅要求教師具備創新意識和積極進取的精神,還要求教師具有很強的工程實踐能力[6]。本著繼承和創新的原則,對大學二年級的電工與電路分析、模擬電子技術、電子技術實驗3門課程的教學內容進行整合和規劃[7],挑選出一些適合自主學習的知識點或者課程章節內容。如在電工與電路分析課程中,結合4大模塊(電阻電路的時域分析、動態電路的時域分析、動態電路的變換域分析、電機原理)的教學基本內容所涉及的知識結構,挑選出“無源器件的認識”、“步進電機的原理及應用”、“常見電機原理及應用”、“對偶性的理論知識與分析方法”、“含受控源電路分析方法的總結”、“戴維南定理的應用意義”、“相量的定義、使用和意義”、“MATLAB在電路分析中的應用”、“使用Multisim進行電路仿真”、“一階電路和閃光燈電路的原理分析及仿真”和“RLC電路的動態特性綜合研究與仿真”共計11個知識點,培養學生自主學習的能力。首先在授課前,將相關學習資源上傳至各課程的網絡平臺上,提出若干個難度適中的問題,并對自主學習提出具體的要求。然后根據學生意愿或隨機分成幾個小組,每個小組針對某個問題查閱文獻資料,通過對所查資料的分析、整理、歸納,制成PPT課件。前期準備好后,在課堂上每小組派出代表分別演示并講解10min左右,教師與學生共同針對其演講的內容進行提問和討論。最后教師對所涉及的知識范圍和討論熱點進行總結,并對學生講不清楚的或者理解有偏差的問題進行補充和更正。這個過程以學生自主學習為主,教師起輔助指導作用,可以事先講解課題分析的方法、提供必要的相關資料、介紹必備的專業背景知識,既要讓學生領會課程的知識重點和應用領域,又要充分激發學生的學習興趣。大學三年級有信號與系統、數字信號處理、脈沖數字電子技術、醫用傳感器、單片機原理與應用、電子學測量方法和電子工藝實習7門課程,在理論課的教學方式上,采取教師講授與學生交流討論并重的方法進行。針對基本原理知識,教師重點講授,采用啟發式、推理式及案例分析式等教學方法,引導學生積極思考,激發學生的學習熱情和興趣。如在數字信號處理課程中,將功能電刺激研究課題的成果作為一個實例,講授功能電刺激實現膀胱排尿功能障礙治療的原理和方法,并加深醫學信號處理理論在本專業領域的重要作用。例如,在信號與系統課程中,將拉曼光譜研究課題的成果作為講授卷積和反卷積的一個實例,將公式和概念與實際應用結合起來,通過反卷積解決基地信號不一致的問題,確保信號處理和特征提取的可靠性,為實現疾病的可靠診斷提供條件。如在脈沖數字電子技術課程中,利用“雨課堂”平臺,新增“發現生活中的數電”專題,引導學生自主學習生活中比較常見的數字電路應用實例,介紹其電路功能、電路結構、工作原理、應用范圍等。又如在單片機原理與應用課程中,教師在課堂上現場演示“電子節能定時轉換器”等工程產品工作過程,幫助學生通過實踐體驗,進一步理解單片機功能和工作原理,同時引導學生觀察學校食堂切面機器人等日常場景中的應用,以及觀看該領域最新流行技術(Arduino開源硬件平臺)應用視頻,自行分析感興趣的單片機應用實例的工作原理、可能出現的問題等,從而加深對知識點的理解和掌握。在實驗教學中,針對基本原理設計實驗方案及技術路線,主要采取探究型教學方式,通過討論交流,讓學生主動探索知識、培養創新思維和思辨能力。如針對數字信號處理課程的實驗教學內容,采用探究式教學方式,改變傳統實驗過程,以教師為主導,結合理論課教學內容,合理地設計實驗方案,以學生為主體展開實驗,使過去被動式的實驗教學方式變為學生主動設計實驗過程,獨立完成實驗內容,并撰寫論文式實驗報告進行歸納和總結。整個實驗過程相對獨立、開放,從實驗的預習、操作到最終的實驗報告撰寫全部以學生為主體,一方面可以更好地與理論課內容相結合,驗證相關原理和方法,達到提高教學質量的目的;另一方面加深了學生對所學知識的理解,激發了學生的學習興趣,培養了獨立分析問題、解決問題的能力。依據大學四年級的醫學儀器原理與實驗、嵌入式系統原理與應用、臨床工程學3門課程特點,給學生提供若干個小項目,在學生明確要解決的問題后,教師指導學生對項目需求進行詳細的分解,同時列出要用到的專業知識點,引導學生尋找每個問題的解決方案和技術路線。將解決問題的實踐與理論的知識點密切結合,這種項目式學習、協作式學習或問題式學習對于促進學生深刻理解專業知識并解決實際問題具有重要意義[8]。學生邊學習邊設計,逐步實現項目的全部功能。如在嵌入式系統原理與應用課程教學中,涉及嵌入式文件系統和Android嵌入式系統及應用開發的理論部分,配合Android界面設計實驗和Android應用程序設計及醫療平板應用實驗兩個綜合性項目。最終要求學生設計一個人機交互UI界面,并對學生的設計成果,檢查驗證其正確性和可靠性。同時,借鑒國內外生物醫學工程教育教學經驗,結合醫學院校的特點,從創新實驗室和第二課堂、學生科研訓練等方面開辟生物醫學工程專業課外教學的形式和內容,以彌補課堂教學的不足,為培養合格的、創新的應用型人才提供幫助[9]。
1、3改革考核方式
區別于傳統的“一張試卷定乾坤”,為了促進自主學習的開展,對學生的學業進行全方位考核。結合調研學習的情況,加大過程考核的比例,擬定各門課程的考核方案。加大專題討論、探究學習、項目設計等學習模式的比重,注重學生在整個學期的過程考核,激勵學生在學習過程中逐步培養各項能力和素質。如電子學測量方法課程的考核方案為綜合考察,即實驗占30%,協作學習占30%,閉卷考試占40%。協作學習有兩部分內容,第一部分為電子測量的新進展和新應用,第二部分涉及示波器原理及測量方法。要求以小組為單位,課下自主學習,課上匯報討論。圖2所示是這門課程協作學習組內自評評分表,圖3是這門課程第一次協作學習的課堂匯報評分表。這兩部分的成績,再加上學生完成課下自主學習,并在BlackBoard網絡教學平臺上網絡課程中按時提交PPT的成績,共同構成協作學習的成績。
2教學改進成果
進行教學模式改革3年來,收獲了良好的教學效果,學生網絡評教成績均在93分以上,同時積累了一些教學改革成果。如電工與電路分析、模擬電子技術、脈沖數字電子技術、電子技術實驗課程梯隊,累計共獲批7項校級教改項目,發表4篇教學文章。又如單片機原理與應用、嵌入式系統原理與應用課程梯隊,連續獲得網絡課程建設、在線開放課程等4個校級項目的資助,發表了3篇關于這兩門課程的教學方法探索文章,指導本科生多次參加全國大學生生物醫學工程類創新設計競賽并獲獎。再如信號與系統、數字信號處理課程梯隊獲批2項校級教改項目,發表5篇與教學改革相關的文章,梯隊教師榮獲2016年全國大學生生物醫學工程類創新設計競賽優秀指導教師和2017年第九屆挑戰杯首都大學生課外學術科技作品競賽優秀指導教師的榮譽稱號。