應(yīng)用電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)運(yùn)行體系研究構(gòu)建*

◆龐鳳麗 房建東 王艷榮 張曉東

1 前言

在大學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程中，一線(xiàn)的授課教師是引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主體，如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，是教師應(yīng)該根據(jù)科技、社會(huì)、學(xué)科的發(fā)展而不斷改革和完善的，在教學(xué)過(guò)程中總結(jié)出適合于學(xué)生自主學(xué)習(xí)的教學(xué)方法、教學(xué)手段和教學(xué)模式。在科技飛速發(fā)展的今天，電子信息類(lèi)學(xué)科的前沿技術(shù)日新月異，對(duì)于電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)講，教會(huì)他們學(xué)習(xí)比單純教會(huì)具體的知識(shí)還要重要。因此，進(jìn)行電子信息類(lèi)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程自主學(xué)習(xí)教學(xué)方法的研究與實(shí)踐，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力是人的重要素質(zhì)，既是個(gè)人能力充分發(fā)揮的動(dòng)力，更是社會(huì)發(fā)展的需要。而大學(xué)生作為社會(huì)未來(lái)發(fā)展的生力軍，實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)既是必須的，也是必要的，是實(shí)施素質(zhì)教育的重要內(nèi)容和核心所在[2]。

“電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)及應(yīng)用”是綜合模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)為一體的，以專(zhuān)業(yè)選修課開(kāi)展的大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。教學(xué)方式是以自主實(shí)驗(yàn)為課程核心，以培養(yǎng)學(xué)生的理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力為目標(biāo)，將理論知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用有效地結(jié)合。

2 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)施過(guò)程

本次創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是以學(xué)生為主體，自主選題，通過(guò)運(yùn)用邏輯器件和傳感器，設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足一定性能或特定功能的電子電路，通過(guò)Multisim 軟件進(jìn)行原理仿真，對(duì)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行實(shí)測(cè)。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)主要分為五個(gè)階段進(jìn)行，分別是選題、方案設(shè)計(jì)、實(shí)物焊接與調(diào)試、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、答辯及考核評(píng)定。

選題題目的選擇是創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵所在，它關(guān)系到后期實(shí)驗(yàn)實(shí)施的進(jìn)度和完成情況。學(xué)生基于實(shí)驗(yàn)室提供的器材，通過(guò)查閱文獻(xiàn)，結(jié)合實(shí)際情況和自身能力選定合理的實(shí)驗(yàn)課題。課題的選擇要滿(mǎn)足科學(xué)性、創(chuàng)新性、可行性以及適當(dāng)性：科學(xué)性體現(xiàn)研究問(wèn)題的指導(dǎo)思想和研究目的的明確，理論科學(xué)合理，事實(shí)真實(shí)充分；創(chuàng)新性是選題的本質(zhì)屬性，體現(xiàn)了課題的目的及意義；可行性要求學(xué)生不要脫離實(shí)際空想、幻想，要從自己的研究水平和能力的實(shí)際出發(fā)；適當(dāng)性要求學(xué)生依研究力量而確定課題大小范圍。

選定題目后，學(xué)生要從研究背景、研究?jī)?nèi)容、實(shí)施方案、預(yù)期結(jié)果及器件選擇等方面進(jìn)行開(kāi)題答辯。教師針對(duì)學(xué)生闡述內(nèi)容進(jìn)行提問(wèn)，并以科學(xué)的角度對(duì)學(xué)生題目提出建議。

方案設(shè)計(jì)學(xué)生通過(guò)Multisim 軟件對(duì)自己的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行原理仿真，驗(yàn)證設(shè)計(jì)原理的可行性并進(jìn)行答辯。針對(duì)答辯過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，教師提出質(zhì)疑并根據(jù)學(xué)生的回答給出相應(yīng)的修改意見(jiàn)。通過(guò)答辯的學(xué)生進(jìn)入實(shí)物焊接調(diào)試階段。

實(shí)物焊接與調(diào)試實(shí)物的焊接是整個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)最重要的環(huán)節(jié)，也是難點(diǎn)。復(fù)雜的電路要通過(guò)反復(fù)調(diào)試，對(duì)焊接也有很高的要求。實(shí)物的焊接與調(diào)試鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力、分析及解決問(wèn)題的能力，也考驗(yàn)了學(xué)生對(duì)模擬電路技術(shù)和數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況。

完成實(shí)物焊接與調(diào)試后，學(xué)生要參加實(shí)物答辯，向教師展示成果，進(jìn)行實(shí)物演示以及判斷是否完成預(yù)期目標(biāo)。

撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)實(shí)驗(yàn)完成后，學(xué)生要對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析，同時(shí)撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)也作為成績(jī)?cè)u(píng)估的一部分，需要學(xué)生注意設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的格式，突出重點(diǎn)，排版合理。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)能反映研究者就研究課題的理解程度。

答辯及考核評(píng)定“電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)及應(yīng)用”創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)答辯分為開(kāi)題答辯、原理仿真答辯、實(shí)物答辯和結(jié)課答辯，為了保證小組中的每位成員都參與實(shí)驗(yàn)，對(duì)每次答辯進(jìn)行抽簽以決定答辯者?？己嗽u(píng)定綜合四次答辯成績(jī)、實(shí)物完成情況及設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)完成情況，總評(píng)成績(jī)分為優(yōu)、良、中、及格和不及格五個(gè)等級(jí)。在結(jié)課答辯后還安排一次評(píng)優(yōu)答辯，完成焊接并實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的小組都可以參加。綜合考核方式不僅鍛煉了每位學(xué)生的動(dòng)手能力，也鍛煉了他們的語(yǔ)言表達(dá)能力，不會(huì)因?yàn)橐淮蔚氖д`而否定其所有的努力。

3 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中存在的問(wèn)題

小組分工不合理學(xué)生以自由組合的3 ～5 人每組、自主選題來(lái)完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，盡管已經(jīng)實(shí)施抽簽答辯的考核機(jī)制，但仍然不能避免“抱大腿”行為。整個(gè)實(shí)驗(yàn)全部由能力強(qiáng)的1 ～2 位學(xué)生完成，導(dǎo)致最后的硬件調(diào)試沒(méi)能完成。對(duì)沒(méi)有參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生沒(méi)能達(dá)到鍛煉其動(dòng)手實(shí)踐和解決問(wèn)題的能力的目的。

工作進(jìn)度安排不合理盡管教師會(huì)統(tǒng)一安排答辯時(shí)間來(lái)督促學(xué)生的工作進(jìn)度，但是由于硬件調(diào)試階段工作時(shí)間較長(zhǎng)，一些學(xué)生沒(méi)能合理安排時(shí)間，導(dǎo)致后期硬件沒(méi)能完成，沒(méi)能實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，或是選擇以仿真答辯結(jié)題。表1 為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)選題及完成情況，總體來(lái)說(shuō)，“電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)及應(yīng)用”創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)圓滿(mǎn)完成。

表1 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)選題及完成情況

硬件制作不規(guī)范實(shí)物驗(yàn)收后，發(fā)現(xiàn)許多學(xué)生的實(shí)物焊接存在很大問(wèn)題，器件布局不按規(guī)范，沒(méi)有條理，導(dǎo)線(xiàn)連接雜亂無(wú)章，導(dǎo)致其電路出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)不能準(zhǔn)確找出問(wèn)題所在，最終未能完成課題。圖1、圖2 兩個(gè)案例都是失敗案例，最終未完成實(shí)物。硬件制作是整個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的核心，硬件制作不規(guī)范會(huì)導(dǎo)致整個(gè)實(shí)驗(yàn)失敗。

設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)不規(guī)范設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)是整個(gè)課題的最后一步，在整個(gè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)中起到重要的作用，但學(xué)生并沒(méi)有意識(shí)到這一點(diǎn)，提交上來(lái)的說(shuō)明書(shū)中說(shuō)明內(nèi)容邏輯性不強(qiáng)，普遍出現(xiàn)有錯(cuò)別字、排版不合理、格式不統(tǒng)一、不標(biāo)圖號(hào)及標(biāo)號(hào)、參考文獻(xiàn)格式不正確等問(wèn)題。

4 基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系構(gòu)建思路

學(xué)生創(chuàng)新能力是在現(xiàn)有的思維模式和知識(shí)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出有別于他人的具有價(jià)值的新思想、新理論、新方法和新發(fā)明的能力。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，要在教學(xué)過(guò)程中加強(qiáng)創(chuàng)新實(shí)踐，遵循能力養(yǎng)成規(guī)律，依托創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[3]?；诖?，提出創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系構(gòu)建思路。

圖1 硬件制作不規(guī)范案例

圖2 焊接失敗案例

重點(diǎn)加強(qiáng)小組管理為使團(tuán)隊(duì)協(xié)作達(dá)到最優(yōu)，組長(zhǎng)可將工作落實(shí)到每個(gè)成員上，每個(gè)成員都應(yīng)對(duì)課題的每個(gè)部分做到充分了解，能夠詳細(xì)地說(shuō)出實(shí)驗(yàn)原理、制作過(guò)程、注意事項(xiàng)、遇到的問(wèn)題及解決辦法，力求創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)?zāi)苠憻挼矫课粚W(xué)生的動(dòng)手及解決實(shí)際問(wèn)題的能力、理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

定期提交報(bào)告為避免工作時(shí)間安排不合理導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)失敗，在硬件調(diào)試階段要求學(xué)生定期匯報(bào)工作進(jìn)展，并提交工作報(bào)告，將工作報(bào)告作為最后的考核選項(xiàng)。這種方式可以有效地督促學(xué)生合理安排時(shí)間并能夠及時(shí)解決在調(diào)試部分遇到的問(wèn)題，防止一拖再拖，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。

構(gòu)建良好的支持平臺(tái)——增設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室學(xué)校實(shí)驗(yàn)室有限，開(kāi)放時(shí)間有限制，有時(shí)還會(huì)與學(xué)生上課時(shí)間沖突，對(duì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)有很大的影響，關(guān)系到能否順利完成實(shí)驗(yàn)。開(kāi)放電子創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)備和電子資源的共享，為學(xué)生課外進(jìn)行綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)提供實(shí)驗(yàn)器材保障[3]。這樣可以讓每位學(xué)生都體驗(yàn)到動(dòng)手的樂(lè)趣，同時(shí)提高學(xué)生對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的積極性。

增加設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)審核次數(shù)為了有效地提高設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的質(zhì)量，應(yīng)增加設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的審核次數(shù)。研究生助教可以協(xié)助教師對(duì)說(shuō)明書(shū)進(jìn)行審核，指導(dǎo)學(xué)生如何合理規(guī)范地完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，最后將終稿提交給教師進(jìn)行審核。通過(guò)教師和研究生助教的共同監(jiān)督，在培養(yǎng)學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)性的同時(shí)，論文的質(zhì)量也一定會(huì)有很大提升。

5 基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的具體構(gòu)建

應(yīng)用電子創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合實(shí)踐能力為目的而開(kāi)設(shè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)選修課?；趧?chuàng)新能力培養(yǎng)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系應(yīng)包括教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等要素，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合實(shí)踐能力為目標(biāo)，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的支撐下通過(guò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的建設(shè)與改革，配套相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)體系，形成完整的教學(xué)運(yùn)行體系。

教學(xué)方法的建設(shè)與改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法是以教師為主導(dǎo)，學(xué)生被動(dòng)接受，不能很好地將整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)中涉及的知識(shí)點(diǎn)全部掌握。針對(duì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)活動(dòng)探索性、過(guò)程性、實(shí)踐性和協(xié)作性的特點(diǎn)，結(jié)合選修課有限課時(shí)的實(shí)際情況，應(yīng)將課堂上的時(shí)間更多地留給學(xué)生，用于小組討論解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，輔導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手實(shí)際操作。這樣做也更便于實(shí)施過(guò)程中的考核。

在創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)全程以學(xué)生為主體，教師起主導(dǎo)作用，由學(xué)生自主分組、選題，實(shí)驗(yàn)過(guò)程全員參與其中，可以很好地鍛煉每位學(xué)生的動(dòng)手操作能力和綜合實(shí)踐能力。

實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)體系是創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的保障機(jī)制，建立創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)體系，全程監(jiān)控創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)，確保每位學(xué)生都要參與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。創(chuàng)新電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系主要包括開(kāi)題答辯、原理仿真、安裝實(shí)測(cè)和結(jié)課答辯四個(gè)方面，最終評(píng)價(jià)結(jié)果將綜合四方面的分?jǐn)?shù)，分為優(yōu)、良、中、及格和不及格五個(gè)等級(jí)。

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的支撐投資建設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，向全校學(xué)生全天候免費(fèi)開(kāi)放，通過(guò)與大學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽相結(jié)合、與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃相結(jié)合、與畢業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合等方式，為大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供必要條件和有力支持[4]。

6 結(jié)語(yǔ)

以實(shí)訓(xùn)為導(dǎo)向的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以在學(xué)生的培養(yǎng)過(guò)程中更注重創(chuàng)新精神、領(lǐng)導(dǎo)能力、資源整合能力、解決帶有挑戰(zhàn)性問(wèn)題能力的培養(yǎng)[5]。如何才能更好地把學(xué)習(xí)知識(shí)和動(dòng)手能力結(jié)合起來(lái)，成為人們的關(guān)注點(diǎn)。開(kāi)設(shè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，是為了提升大學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，是為了培養(yǎng)一批適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的人才，同時(shí)進(jìn)一步推動(dòng)高等教學(xué)改革，提高教學(xué)水平和質(zhì)量。通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的實(shí)施，發(fā)現(xiàn)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐中的問(wèn)題，進(jìn)一步證明了創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的必要性和重要性。在“電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)及應(yīng)用”選修課中開(kāi)設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索雖取得一定的效果，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，但仍有不足，電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)運(yùn)行體系仍亟待不斷改善?！?/p>