電子類課程設(shè)計實驗教學(xué)方法的研究與實踐

邵婷婷 曹新亮 董軍堂

電子類專業(yè)是高等院校開設(shè)的培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)人才的工科專業(yè)，就業(yè)率及就業(yè)質(zhì)量的高低，取決于學(xué)生的動手實踐能力和創(chuàng)新能力。為適應(yīng)日漸嚴峻的就業(yè)形勢，近年來，各級教育部門紛紛制訂措施加強工科專業(yè)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。其中電子類專業(yè)主要包括驗證性實驗課、設(shè)計性實驗和綜合性設(shè)計實驗三大實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。驗證性實驗課著眼于基本理論的驗證，加深對已有理論的理解[1]，但對加強動手實踐操作以及創(chuàng)新能力創(chuàng)新意識的培養(yǎng)遠遠不夠，減少驗證性實驗，增開設(shè)計性、綜合性實驗，已經(jīng)成為當今高校實驗改革的主體并將日趨成熟和完善[2]。多年來，我們對電子類設(shè)計性實驗內(nèi)容和考核辦法不斷更新。實踐證明，該教學(xué)模式取得了較好的教學(xué)效果，但尚有許多不足需要改進，比如設(shè)計選題需要不斷調(diào)整以適應(yīng)電子行業(yè)技術(shù)的不斷更新，實驗耗材量大實驗室管理困難以及指導(dǎo)教師工作量大，精力有限，指導(dǎo)效果受限等諸多問題。

1.設(shè)計性實驗的作用和特點

⑴設(shè)計性實驗的作用。隨著高等教育的不斷擴招，大學(xué)生的就業(yè)形勢也日漸嚴峻[3]，作為工科專業(yè)的電子類專業(yè)，用人單位對學(xué)生的理論水平和動手能力要求也逐漸提高[4]。為了與時俱進，培養(yǎng)出適合新時期發(fā)展所需要的創(chuàng)新型、實用型高素質(zhì)合格人才，實驗教學(xué)起著理論和其他教學(xué)環(huán)節(jié)不可替代的作用[5]。而設(shè)計性實驗是實驗教學(xué)的最高層次，是提高實驗教學(xué)質(zhì)量最有效的途徑[6]。通過設(shè)計性實驗的訓(xùn)練，可以實現(xiàn)以學(xué)生自我訓(xùn)練為主的教學(xué)模式，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維和實際動手能力，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于開拓的創(chuàng)新意識，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習的主動性、積極性和創(chuàng)造性[7]。

⑵電子類設(shè)計性實驗的特點。電子類設(shè)計性實驗教學(xué)主要包括電子技術(shù)課程設(shè)計和綜合設(shè)計，其中課程設(shè)計主要是針對模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)等課程，運用所學(xué)理論與實踐緊密結(jié)合，實現(xiàn)一個單元電路或者簡單系統(tǒng)；綜合設(shè)計則是將模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片機以及高頻電路等相關(guān)課程的理論結(jié)合起來，實現(xiàn)一個較為復(fù)雜的系統(tǒng)。電子類設(shè)計性實驗具有系統(tǒng)性、實用性和創(chuàng)新性等明顯特點。

2.電子類課程設(shè)計實驗教學(xué)的方法和步驟

⑴選題與方案論述。首先學(xué)生自由組合3-4人分作一組，指導(dǎo)教師提前根據(jù)教學(xué)內(nèi)容擬定多出預(yù)定組數(shù)20%的設(shè)計題目，每組學(xué)生派出代表進行抽簽選取，學(xué)生也可自選題目，但需要進行可行性匯報，經(jīng)指導(dǎo)教師審核同意方可。

設(shè)計題目確定之后，學(xué)生根據(jù)所學(xué)基礎(chǔ)理論知識，利用現(xiàn)有的圖書館及數(shù)字資源，查找相關(guān)資料，并找尋實現(xiàn)方案。由于電子類的設(shè)計實驗同一題目有不同的實現(xiàn)方案，為了讓學(xué)生了解更多的知識，我們要求同一組至少要有2-3種實現(xiàn)方案。每組選派代表上講臺給全班同學(xué)講述本設(shè)計題目的實現(xiàn)原理及方案，臺下的指導(dǎo)教師及同學(xué)均可提問、提建議，綜合考慮性能指標、實現(xiàn)難易程度以及實驗室耗材儲備等，確定最終的實現(xiàn)方案。該部分的成績在最終的考核中占20%。

⑵軟件仿真。電子類設(shè)計性實驗均涉及硬件電路，設(shè)計方案雖然論述可行，但根據(jù)設(shè)計的指標需要計算確定電路的結(jié)構(gòu)及元件參數(shù)，該參數(shù)是否可以達到預(yù)計的要求，如果通過傳統(tǒng)的實驗來驗證，不僅延長了設(shè)計時間，也需要大量的元器件，設(shè)計成本過高[8]。利用軟件，比如multisim、proteus等，可對設(shè)計的電路或系統(tǒng)分析、仿真，大大提高了效率，也可確定出一個最佳的方案。該部分的成績在最終的考核中占20%。

⑶硬件焊接調(diào)試。軟件仿真通過之后，接下來學(xué)生需要進入實驗室，從實驗人員處領(lǐng)取所需元器件進行硬件的焊接和調(diào)試。該環(huán)節(jié)是電子類設(shè)計性實驗的關(guān)鍵，也是學(xué)生鍛煉動手實踐能力，養(yǎng)成嚴謹科研作風，提高尋找問題、思考問題以及解決問題能力，和培養(yǎng)創(chuàng)新能力的重要途徑。焊接技術(shù)的好壞，可直接影響電路的美觀、穩(wěn)定性和抗干擾性。調(diào)試是整個設(shè)計的重中之重，也是理論結(jié)合實際的關(guān)鍵，可占到設(shè)計時間的2/3。

初次焊好的電路一般不能正常運行，總會存在各種各樣的問題，學(xué)生需要耐心按照信號尋跡法、對分法、分割法等調(diào)試方法尋找故障點，并加以解決[9]。該部分的成績在最終的考核中占40%。如果設(shè)計的系統(tǒng)涉及軟件的編寫和調(diào)試，該類題目的考核會適當減小仿真部分而加大調(diào)試部分的比重。

⑷撰寫報告。報告中需要學(xué)生將設(shè)計過程中實現(xiàn)的方案原理、發(fā)現(xiàn)的問題、解決的方法以及尚未解決的疑惑進行總結(jié)歸納，并得出日后設(shè)計方面的經(jīng)驗教訓(xùn)。通過實驗總結(jié)，學(xué)生可以整理思路，形成科學(xué)的思維方式，養(yǎng)成良好的科研習慣[10]。該部分的成績在最終的考核中占20%。

3.電子類課程設(shè)計實驗教學(xué)方法的經(jīng)驗和不足

多年來，我們電子類的課程設(shè)計一直按照上述實驗教學(xué)和考核的方法進行，學(xué)生的積極主動性大為改觀，教學(xué)實驗場面如火如荼。但是該教學(xué)方法也存在許多方面需要改進，以期取得更佳的效果。

⑴實驗題目需要不斷更新。電子類相關(guān)行業(yè)的技術(shù)日新月異，競爭也越來越激烈，課程設(shè)計實驗教學(xué)也要不斷與時俱進。

⑵實驗耗材量大，實驗室管理困難。電子類課程設(shè)計實驗題目眾多，所需元器件多且雜，雖然開放實驗室已經(jīng)執(zhí)行很多年，不同班級的學(xué)生不同時間進入同一開放實驗室，器件找尋困難，嚴重影響設(shè)計進度。

⑶指導(dǎo)教師工作量大，精力有限，指導(dǎo)效果受限。設(shè)計性實驗對教師和學(xué)生都提出了較高要求，有一定難度[11]。不同組的設(shè)計題目不同，內(nèi)容復(fù)雜，需要指導(dǎo)教師有廣泛的知識和技術(shù)儲備，投入更多的精力，否則指導(dǎo)效果會大打折扣。

結(jié)束語

電子類課程設(shè)計實驗是電子類專業(yè)實踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，是學(xué)生鍛煉動手實踐操作的重要手段，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和嚴謹科研作風的重要途徑。通過設(shè)計性實驗，不僅加深了學(xué)生對已學(xué)理論的理解，也訓(xùn)練了學(xué)生在制作過程中對新知識的學(xué)習以及發(fā)現(xiàn)問題解決問題的綜合能力。

[1]宋衛(wèi)星.設(shè)計性實驗教學(xué)過程規(guī)范化的思考與探索[J].實驗技術(shù)與管理，2009，26(7)：125-127.

[2]劉麗，任呈強，易峰等.對設(shè)計性實驗教學(xué)的思考[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2010，8(3)：89-90.

[3]王新輝，張躍勤，劉輝等.電子信息工程類大學(xué)生就業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)實踐探索[J].實驗技術(shù)與管理，2010，27(12)：20-23.

[4]易怡.淺議電子信息類大學(xué)生就業(yè)能力的培養(yǎng)[J].岳陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2012，27(1)：32-34.

[5]朱靜，陳新兵，謝斌盛.設(shè)計性實驗教學(xué)的探索與思考[J].科技資訊，2007，(12)：149-150.

[6]陳懷俠，蔡火操，黃建林等.設(shè)計性實驗教學(xué)的實踐與思考[J].實驗技術(shù)與管理，2006，23(11)：105-107.

[7]田運生，劉維華，王景春.綜合性設(shè)計性實驗項目建設(shè)的探索與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2012，29(2)：126-129.

[8]曹海紅.Multisim 仿真軟件在《電子技術(shù)》教學(xué)中的應(yīng)用[J].電子設(shè)計工程，2012，20(11)：115-116.

[9]應(yīng)芳琴.電子電路故障檢測[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2009，(1)：34-36.

[10]聶志剛，劉正東.實驗教學(xué)中的綜合性設(shè)計性實驗[J].實驗技術(shù)與管理，2008，25(3)：140-141.

[11]曲金澤.綜合性設(shè)計性實驗教學(xué)的實踐[J].實驗室研究與探索，2005，24(增刊)：68-81.