以教育观念转变为先导 提高学生创新实践能力——访东南大学电工电子实验中心主任胡仁杰教授

中国教育装备采购网2011-01-11 13:21围观1199次我要分享

□    本刊记者 安 健  张 鹏
以教育观念转变为先导 提高学生创新实践能力



    问:您认为贵校在国家级实验教学示范中心建设中,学校领导和实验教师在教育理念方面有哪些转变?

    答:1. 学校的教学理念:(1)以教育观念转变为先导,以高等工程教育内在规律为圭臬,从教师“教”为主的教学模式向学生“学”为主的教学模式转变,采用学、思、知、行有机结合的教学模式,促进学生科学研究素养和创新实践能力的全面提升;(2)教学改革与教学建设并进,硬件建设与软件建设同步,先进理念与教学技术交融,用现代技术手段实现开放创新的教学目标,促进实验教学水平的不断提高;(3)以知识互补、学科交融为目标组建教学团队,适应社会需求和电子与信息科学技术的发展趋势,促进教学内容和教学模式的不断更新。

    2. 实验中心教学思想:在实践教学中引导学生“学会自主学习”“学会做中学习”“学会研究探索”“学会设计创新”;培养学生电工电子实验基础知识、基本方法和基本技能;培养学生运用所学知识分析、解决实际问题的基本思维和基本能力;引导学生系统学习科学研究与工程实现方法,有效地提升学生科研基本素质、创新意识和创新能力。

    3.实践教学改革的目标:综合运用知识解决问题,在实践中发现自身不足,拓展知识、探索方法、自主创新的场景与条件。促进学生学以致用、需以致学、研究创新。全面培养学生科学研究、规划管理、工程实践、团队合作、交流沟通等综合能力和素质。

    问:请问贵中心在建设和评审过程中形成的突出特色是什么?

    答:1. 以教学理念为指引,确立目标,建立团队。在东南大学承担的国家教改项目“面向21世纪电工电子系列课程教学内容与课程体系改革的研究与实践”和“电子与电气信息类专业人才培养改革成果的整合与深化”的研究过程中,团队的教育思想观念不断转变和更新:(1)学生是学习的主体,教学模式必须从以教师“教”为主向学生“学”为主转变;(2)创新始于问题,源于实践,实验教学是教学模式改革的突破口,采用学、思、知、行有机结合的教学模式,能有效促进学生科学研究素养和创新实践能力的全面提升;(3)硬件建设必须与软件建设同步,先进理念必须与教学技术交融,以现代技术手段促进开放创新的建设目标,促进实验教学水平的不断提高。共同的认识基础促进了师资团队的密切合作。

    2. 以教学任务为纽带,分工合作,优势互补。以理论与实践相结合、教学与科研相结合,知识互补、学科交融为目标,从“自主开放引导—基础综合训练—项目专题研究—自主研学创新”层次渐进课程体系教学实施的需求出发组建教学团队。系列课程中各实验教学模块均由东南大学大电工平台课程相关课程负责人领衔,如电子电路基础课程负责人堵国樑教授负责“电子电路实验”“高频电子线路设计”教学模块;电路课程负责人郑建勇教授负责“电路基础实验”教学模块;计算机结构与逻辑设计课程负责人黄正瑾教授负责“数字逻辑电路实验”教学模块;我作为电气工程学院电力电子与动力传动博士点的学科带头人负责“电工电子实践初步”“数字系统设计”和“综合电子系统设计”的教学。正是这些相互衔接、有机联系的教学任务把教师联系在一起,而且由于师资团队具有电气工程、信息工程、电子工程、自动控制与仪器科学等专业背景,优势互补、学科交融,使得东南大学电工电子实验教学改革体现出鲜明的综合集成特色。

    3. 以平台建设为抓手,各展其长,成果共享。实验中心以智能高效、自主开放为目标,发挥教学团队理论教学、实践教学、创新指导和科学研究的多方面优势,教学改革与环境建设并进,硬件建设与软件建设同步,先进理念与教学技术交融,以现代技术手段深化开放创新,自行设计开发了由14个系列100多个实验模块构成的 “电工电子模块化综合设计与训练平台”(如图1所示),学生可以根据实践项目的需求,自主选择模块,构建可供开展个性化研究和探索的实践平台。同时,针对开放式自主实验教学管理和教学质量保障问题,此团队精心规划建成了基于校园网的实验教学综合管理系统,实现了预约实验—自助派位—现场多重交互—现场操作评价—联机采集数据—实时提交报告等全程实时助学的实验教学与管理模式,使各院系学生都能便捷进入实验室开展自主创新实践活动。为学生的课内外研究、探索和实践活动构建跨学科课程、软硬件一体、资源丰富综合开放,教学实践与研究创新相结合的现代化实验教学平台。


    4. 以模式改革为重点,一以贯之,形成特色。从引导入门层次的电工电子实践起步,到注重问题引入和全面开放的电类学科基础实验,再到强化自主设计和科研训练的专题项目研究与实践,最后达到基于项目和工程实现的系统综合与研究创新。通过“系统方法讲解、专题技术讲座、工程案例剖析、资料检索分析、问题研究讨论、自主构思项目、设计仿真实现、答辩演讲讲评”等多种形式,将引导学生“学会自主学习”“学会做中学习”“学会研究探索”“学会设计创新”作为最重要的教学目标,从而形成了做学研有机结合的教学改革特色。

    问:东南大学电工电子实验教学中心自主开发了大量仪器设备,您能从中选取2~3件简要介绍它们在创新实验教学、提高教育质量方面发挥的作用吗?

    答:1.以提高学生自主设计、知识综合和创新实践能力为目标,设计开发综合、高效、模块化的实验平台。

    针对传统实验室中实验系统结构固定、资源单一、不能扩展等现状对开放式、创新性实验教学造成的制约,以资源丰富、技术先进、结构开放、安全可靠为要求,实验中心自主设计开发了“电工电子模块化综合设计与训练平台”。实验平台由14个系列100多个实验模块构成。在基本训练时,可选用面包板进行小规模电路的电路布局、搭试、故障排查;在综合设计时,可灵活选择各种实验模块构建实验系统,自主调整电路、选择元件、分配资源、配置系统;在做研学项目时,可最大程度地借助现有工具、条件,构建较高水平的研究实践平台,进行更深层次的学习、研究。

    通过选择模块灵活组合,各模块可以重复多次为不同的课程实验和实践项目服务,减少实验室投资。积木式的实验平台可以覆盖电路原理、数字逻辑电路、模拟电子电路、信号与系统、高频电子电路、PLD、电器与电机、机电控制、单片机应用技术、微机原理与接口技术、计算机组成原理、嵌入式系统、DSP技术与应用、虚拟仪器技术、传感器技术、检测技术、计算机测控系统等课程的各种层次实验,也可以服务于综合性课程设计、毕业设计、学生课外创新实践和学科竞赛。

    最主要的是,学生可以根据实践项目的需求,自主选择模块,构建可供开展个性化研究和探索的实践平台,拓展了开放实践内涵、提升了自主实践的层次。

    2.运用现代电子信息与网络技术,构建了覆盖教学管理、实验过程管理和实验室管理的实验教学综合管理系统。

    充分运用电子信息与计算机网络技术,实验中心自主开发构建了由“实验教学管理”“电子实验报告管理”“实践项目管理”和“教学资源网站”等系统构成,涵盖网络助学平台、师生多重交互,对学生实验和课外实践项目实施全程监管的实验教学综合管理系统,实现了预约实验—自助派位—现场多重交互—现场操作评价—联机采集数据—实时提交报告的管理模式,提高了教学管理水平和教学资源使用效益(如图2、图3所示)。


     针对开放式自主实验教学模式下的实验教学管理和教学质量保障的问题,精心规划设计并建立了基于校园网实验教学综合管理系统。系统涵盖实验中心综合信息发布、教学资源管理(包含网络课件、电子教案、电子版教材、参考书、器件数据手册、应用资料、设备使用手册、网络链接等网络教学资源)、实验项目管理、课程体系管理、学生实验门户、实验过程管理、学生成绩管理、学生实验考核、仪器设备管理、系统安全管理、教师教学考核等多方面工作,实现了预约实验—自助派位—现场多重交互—现场操作评价—联机采集数据—实时提交报告等全程实时助学的实验教学与管理模式,创造了引领现代实验教学发展方向的典型范例。使学生可以便捷地进入实验室开展“做、学、研相结合”的自主创新实践活动,实现了实验教学内容、设备、时间和空间的完全开放,有效地促进了学生学习向自主式、个性化、研究型转变。同时也为其他高校同类实验中心的建设与管理提供了切实可行、行之有效、易于推广的整体解决方案,在国内高校中起到了很好的辐射和示范作用。

    问:设备利用率低是各高校实验室管理工作面临的一大难题,贵中心在维护和保障现有设备正常运行,为教育教学和科学研究服务方面采取了哪些措施?

    答:1. 建设软硬件一体、资源集成优化的综合性实验室,为提高实践教学资源的使用效率提供了物质基础。东南大学电工电子实验中心的实验室都是按照功能设置,如电子技术实验室同时为电路、模电、数电、系统编程技术、电子电路综合设计、电工学等课程实验服务,相对于为课程而设置的实验室,教学安排和使用效率都要高得多。

    2.充分开放的教学与管理模式为提高教学资源的使用效率提供了管理运行的保障。实验中心的常规教学实验室在时间、空间、仪器设备、实验平台等方面向学生充分开放。学生的兴趣实验、课外研学和学科竞赛都可以在实验室进行。

    3.基于网络信息化的实验教学综合管理体系为实验室开放、实验过程和教学质量监控提供了技术保障。

    4.实验室和仪器设备专人管理、维护和维修机制为开放实验室的正常运行提供了可靠的机制。

    问:自示范中心建设以来东南大学电工电子实验教学中心取得了丰硕的建设成果,其中很多成果值得推广与借鉴,您能给我们介绍一下贵中心近期取得的较为突出的建设成果吗?

    答:东南大学电工电子实验中心在实验教学体系、教学内容、教学模式、教学管理、教学资源、课外创新方面的改革和建设工作始终走在全国高校前列。

    1.电工电子实践课程、综合电子系统设计和数字系统课程设计分别于2005、2008和2009年入选国家精品课程。在实验中心的支持下,电子电路基础、信号与系统、微机系统与接口技术成为国家精品课程。

    2.实验中心在2009年获得1项国家教学成果一等奖,2005年获得2项国家教学成果二等奖。

    3.实验中心2人获得江苏省高等学校教学名师奖,1人获得教育部宝钢教育基金优秀教师特等奖,2人获得教育部宝钢教育基金优秀教师奖。

    4.电工电子实践系列课程教学团队2010年入选国家高等学校优秀教学团队。

    5.电工电子实践教学实施开放式自主教学、网络助学,学生通过预约,自主选择时间进入实验室实验也可在网络教学资源的支持下自主实验。该模式目前已为国内高校实验教学普遍采用。

    6. 实验中心将开放式自主实验、立体化网络教学资源、网络化实验教学管理、综合性实验室建设等方面的建设经验融入实验教学综合管理系统,首创的开放式实验教学全过程网络助学和管理模式已成为目前国内教学实验中心的典型运行和管理模式,已在浙江大学、国防科技大学、解放军理工大学、兰州交通大学、南京师范大学、南通大学、江苏科技大学等20多所高校推广应用。

    7.牵头组织国家级实验教学示范中心联席会电子组的39个示范中心开展研究探索与创新实验项目建设,编写出版《电工电子创新实验》。

    8.东南大学一直是全国大学生电子设计竞赛江苏赛区组委会和专家组的挂靠单位。在2005、2007、2009年,由东南大学牵头的全国大学生电子设计竞赛江苏赛区组织动员工作取得了良好的成绩,参赛高校和参赛队在数量和参赛成绩两个方面都迅速提升,取得了突出的成绩。

    编后语:
    
    东南大学电工电子实验中心将实验教学改革作为培养高层次创新人才的突破口,以教育思想和教学观念的转变为先导,不断深化实验教学改革,形成了做学研有机结合的教学改革特色,促进了学生实践能力和创新精神的培养。模块化综合实验训练平台和实验教学综合管理系统的开发与建设不仅提升了实践环境水平而且提高了设备使用率,对电工电子实验教学中心建设起到了很好的模范示范作用。

 

来源:《中国现代教育装备》

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