基于创新与自主能力培养的“电路实验”教学分析

独立学院人才培养的目标是按照社会、经济的发展培养高素质的专业型、复合型、应用型人才。实践教学是实现培养目标的重要实现手段。通过实践课的学习，可以为培养应用型人才奠定良好的基础。目前开设的“电路实验”课程，教师课堂上讲授实验过程并进行演示，学生基本跟着老师操作，并且以验证性实验为主。在实验操作过程中，学生对于动手操作方面比较容易，但是对具体电路设计原因以及理论分析却不清晰，不理解电路实际操作的意义，大部分只是依葫芦画瓢，因而实验结束仍然无法掌握知识点。另一方面两人一组完成实验内容的实验模式，导致个人的主观能动性无法调动起来，经常出现的状况是，只依赖动手能力较强的学生去完成任务，教师也不能准确掌握学生课堂上学习的情况。因此，需要对“电路实验”课程的教学方法和手段进行分析研究，使得学生能够更好地评价实验课程，并在实验课程中掌握应学会的知识技能。
1 现状及项目方案
1.1 教学内容陈旧，且没有层次性
目前电路实验采用的实验台是GDDS型高性能电工电子实验台，该实验台设计基本模块化，跟不上现在新型实验的设计。由于实验设备和装置的局限性，目前电路实验的教学内容大体上没有大的变动。以往的教学内容主要是验证型实验，实验电路和实验参数基本直接传授给学生，导致大部分学生都是依葫芦画瓢，根据书本要求完成实验内容，导致学习能力强的学生认为实验枯燥乏味，学习能力弱的同学觉得内容复杂，无法完成。因此，需要为不同层次的学生设计实验内容，同时制定的教学内容还应当紧密结合理论和工程实践。设计的实验内容应至少包含验证型实验（基础部分）和设计型实验（创新部分），鼓励学生自主创新，将理论和实践有机结合。
1.2 教学形式和教学方法单一
在实验教学中，传统的教学是教师根据书本讲解、演示，学生依葫芦画瓢操作，导致学生没有独立自主思考的空间，仅仅学会了根据演示完成实验内容，而实验课堂之外就遗忘。因此，为了让学生有充分的时间可以自主钻研，需要减少教师讲解时间和演示过程，而讲解时也需要适当进行引导。同时可以利用手机、互联网等工具，在课堂上预留部分时间对重点问题开展交流互动和讨论。
1.3 团队合作不利于能力培养
一般，对于项目而言，团队合作可以取长补短，工作效率提高。电路实验的大部分内容都较为简单，因此团队合作的优点在此时并不能够充分发挥，而两人一组进行实验过程时，必然会出现“划水”的现象；又或者出现意见分歧无法调解的现象。为了提高学生的独立自主能力，可以实施基本独立作业，部分小组讨论的模式。针对简单的实验内容，个人完成没有难度；针对复杂的实验内容，允许小组讨论，但实际操作仍以个人为单位。这样既可以让学生拥有更多的个人思考空间，又能够发挥团队合作的优点。
1.4 实验考核考虑不全面
传统的实验考核包含预习（10%）、实验态度（10%）、课堂操作（20%）、报告撰写（60%）。经过多年的实施发现，报告的比重较大，导致的结果是只要报告撰写好的学生分数自然较高。然而一般实际操作较好、能独立自主完成的同学却不一定能够得到相应的好成绩。这样的考核方式比较陈旧，不能够公平、公正地体现出学生的学习情况，也不利于学生自主研学。因此，在新的考核系统中，课堂操作的比重将会有所提高。在以往的课堂造作考核中，评分仅仅考虑学生完成内容的速度、课堂操作是否规范等。由于参与学生人数较多，课堂上给予的评分并不周全。课堂评分应结合验收方式层次化、验收方法多样化、验收结果明确化。验收方式层次化，是指制定不同的验收标准，根据实验内容完成的程度，记录学生的实验情况。验收方法多样化，面向不同层面的学生，验收时适当提出相应的问题，掌握学生课堂上知识点理解的情况。验收结果明确化，是指在相对公平的情况下，根据课堂评分标准，客观地记录学生的验收的次数和验收情况，使学生提高自我纠错和自我认知能力。
1.5 实验报告不规范
传统的实验报告包含实验目的、实验原理、实验内容、数据处理及分析、创新讨论等，大部分学生会在文字上抄写很多，而在重要的数据处理部分一带而过。实验课堂培养的学生科学实验能力，需要学生在完成课堂实验的同时，还能够正确地记录课堂实验数据、处理实验数据、绘制正确的曲线图、总结实验结果。如果只是完成实验后，记录数据并不进行处理和分析，那么整个实验过程是不成功的，而实验的意义也不大了。由此可见，传统的报告要求是不能体现实验过程的思考和课后创新的，学生大部分的笔墨会花在原理和内容的抄写上。改革后的实验报告模版固定，规范学生的报告格式，逐项完成报告中必须包含的部分。报告内容上省去大篇幅的书本抄袭，增加实验数据的处理以及实验结果分析的篇幅，同时增加创新讨论部分。
2 实践效果
针对此次的实验课程分析与方案实施，对参与的学生进行了关于“电路教学中‘创新意识与自主能力的培养’问卷调查”。调查报告的内容设计上，从理论与实验教学内容设置、课堂教学与学习参与模式、学生自我创新意识的认知、课后自主学习等方面，进行较为详细的调查研究。
2.1 理论与实验教学内容设置
调查显示超过90%的学生认为理论和实验内容比较紧密，且教学计划合理。但是针对理论教学的内容，大部分学生表示只能解决基础以及套路化的学习内容；针对实验教学内容，超过60%的学生倾向于自主设计实验，认为自行设计实验能提高自己的创新意识和自主能力，老师仅需在适当的时候对错误进行纠正。
2.2 课堂教学模式
教学从如何培养学生的创新意识出发，包含课堂讲解、引导，教学内容的层次性，指导学生的技术技巧，超过90%的学生认为在老师的讲解与指导下，创新意识和自主能力能得到很好的提高，同时也提出了可以增强实用性或工程性的内容比例，而在实践能力的培养上有部分同学也认为可以增加更多的引导设计来提高。
2.3 学生课堂参与
在实验操作模式上，认为独立完成和两人合作完成的学生比例差不多。认为独立完成的学生觉得自己独立完成实验能自己多动手、提高自己各方面的能力，而参与的人数多的话，会存在偷懒、依赖性强的现象；认为两人或多人合作的学生觉得人多力量大，既可以独立思考，又能够促进团体协作能力。
2.4 课后自主学习
对于课堂上有创新想法和灵感时，大部分学生希望能在课后先和同学或老师讨论方案的可行性，再自我检索资料，准备动手尝试；少部分学生仍然选择让灵感一闪而过。由此可知，对于学生创新意识和自主能力的培养上，我们仍需要不断改革创新、不断努力，让每一个学生都能加入到自主学习的行列中去。
3 存在的问题及工作方向
3.1 实验台改进
由于仪器设备的限制，目前实验内容只能根据实验台具体的模块进行设计，而学生可以自主创新选择的元件较少。
需要更换陈旧的实验设备，购买设备时需要考虑到实验台的安全性好、可拓展性好，为开设开放型、综合型、设计型实验提供可靠的保障，同时也为能够更好地培养学生的创新意识奠定基础。
3.2 设置软硬件实验
随着现代教育技术的发展，单纯依靠实验台完成已经不能满足创新型教育的要求。因此，考虑把Multisim仿真引入到电路实验教学中，在已有的实验中，选择少量作为仿真实验。
既可以改进实验台导致的不能独立作业的问题，又可以通过验证型和设计型的内容，有效培养学生自主研学的能力。
3.3 增加开放
为了进一步提高学生创新意识和自主能力，必须实施开放式的教学模式。（1）场地的开放。只有通过预习和复习，才能够更好地理解课堂上的实验内容，对知识点掌握透彻，不断创新改革和自主研学。利用所学习的软件仿真和实验室的开放，对于课堂上的内容进行预习，同时，也可对课堂上仍有疑问的知识点进行复习。（2）实验内容的开放。基础技能类别的实验内容，例如实验仪器的使用、电路的搭接等，内容开放给学生，不占用课堂上研讨的时间，让学生有更多的时间去研究实验内容的设计、实验内容的创新等。
3.4 进一步报告改革
改版后的实验报告设置要求基本满足目前的实验情况，但是在数据处理分析和创新讨论部分，需要教学过程中不断引导、鼓励学生能自主研学、创新研究。同时，需要学习其他院校先进的报告管理，在以后的教学中考虑采用电子报告的形式。
4 结语
总的来说，通过“电路实验”课程的教学分析与研究，从学生层面来说，不仅培养了学生的创新意识和自主能力，还能够使他们在以后的工作学习中可以延续实验课堂上掌握的方法，不断自我进步，终为学院培养应用型人才奠定了良好的基础。从教师层面上来说，通过课程的教学研究，不断总结，不断提高，努力形成重点培养学生创新意识和自主能力的课程教学特色，为不断提高高层次的应用型人才培养质量作出不懈努力。