模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式改革的探索與實(shí)踐

黃湘松，于 蕾，趙 娜，王松武

(哈爾濱工程大學(xué) 信息與通信工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001)

模擬電子技術(shù)是電類專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程。長期以來是以理論教學(xué)、課程實(shí)驗(yàn)、電子電路綜合實(shí)驗(yàn)以及課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)構(gòu)成其教學(xué)體系的。由于其很強(qiáng)的實(shí)踐性，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)在 “模擬電子技術(shù)”教學(xué)體系中一直扮演著極為重要的角色。如何在保證基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力；如何通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和考核方式的改革，培養(yǎng)學(xué)生良好的工程實(shí)踐習(xí)慣，提高學(xué)生的基本測試能力，同時(shí)也更真實(shí)、全面地反映學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)及基本實(shí)驗(yàn)技能的程度，已經(jīng)成為目前模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中刻不容緩的問題[1]。

1 目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式中存在的問題

目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式的改革進(jìn)程明顯滯后于理論教學(xué)改革的進(jìn)程，主要表現(xiàn)在以下4個(gè)方面[2－4]。

1)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核方式比較單一，缺乏綜合性、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)考核內(nèi)容，學(xué)生只要按部就班地完成每次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，就可以得到實(shí)驗(yàn)成績，不能充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，不能很好地檢測學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯W(xué)習(xí)質(zhì)量，也不利于對(duì)學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰凸こ虅?chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。

2)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核成績通常作為相關(guān)理論課程成績的一部分，不能做到獨(dú)立設(shè)課和單獨(dú)考核，不利于提高學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核的積極性和主動(dòng)性。

3)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中往往處于被動(dòng)地位，教師對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)知識(shí)信息的傳授和講解通常是單向的，而相互間的雙向交流比較少，因此學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)薄弱。

4)缺少一個(gè)科學(xué)、合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核在內(nèi)容、方式以及成績劃分等環(huán)節(jié)上缺乏整體構(gòu)思和設(shè)計(jì)，不利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建立。

2 針對(duì)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革

本文針對(duì)哈爾濱工程大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程目前在實(shí)驗(yàn)考核方式上存在的問題，做出了一系列的教學(xué)改革和實(shí)踐，下面主要從模電實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和考核方式等方面進(jìn)行闡述。

2.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革

2.1.1 建立以學(xué)生“自主學(xué)習(xí)”為主，教師 “答疑式教學(xué)”為輔的教學(xué)模式

實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體。在模電實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，教師為學(xué)生提供充分的教學(xué)資源，如在實(shí)驗(yàn)教材里給出了針對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)范例；各種實(shí)驗(yàn)儀器使用方法的教學(xué)視頻；通用技術(shù)指標(biāo)測試方法的教學(xué)課件；針對(duì)每次不同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)電路板結(jié)構(gòu)和使用方法的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件等。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，教師不再對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行專門地講解，只對(duì)學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過程中遇到的問題進(jìn)行針對(duì)性地解答。主要目的在于提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率，調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。

這種教學(xué)模式要求學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前，要進(jìn)行充分的預(yù)習(xí)和準(zhǔn)備工作。主要完成以下4個(gè)方面的內(nèi)容。

1)確定實(shí)驗(yàn)選題。針對(duì)每次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容會(huì)有至少3個(gè)實(shí)驗(yàn)選題，選題不同，難度系數(shù)不同，起評(píng)分也不同，學(xué)生可以根據(jù)自己的能力和實(shí)際情況進(jìn)行選題。

2)給出設(shè)計(jì)方案。根據(jù)實(shí)驗(yàn)選題中要求的技術(shù)指標(biāo)，參考實(shí)驗(yàn)教材上所提供的實(shí)驗(yàn)范例，按照一定的設(shè)計(jì)步驟，完成相關(guān)電路原理圖的設(shè)計(jì)和元件參數(shù)的計(jì)算。

3)對(duì)設(shè)計(jì)完成的電路原理圖，利用Multisim軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。將仿真結(jié)果同設(shè)計(jì)出來的理論值進(jìn)行比較，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)電路形式是否能夠滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)作出相應(yīng)的調(diào)整。這樣能夠盡量減少學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的誤操作和實(shí)驗(yàn)材料的損耗。

4)完成預(yù)習(xí)設(shè)計(jì)報(bào)告的書寫。設(shè)計(jì)報(bào)告中除了要寫出設(shè)計(jì)過程之外，還要求學(xué)生自擬實(shí)驗(yàn)步驟，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)表格，完成預(yù)習(xí)思考題等[5]。

學(xué)生在完成上述所有實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作之后才可以進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.1.2 實(shí)行預(yù)約和開放相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理。

實(shí)驗(yàn)室采取比較靈活的教學(xué)管理方式，學(xué)生可以選擇提前在實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)網(wǎng)站上進(jìn)行預(yù)約，也可以選擇在實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間內(nèi)隨時(shí)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室來完成實(shí)驗(yàn)。如果是預(yù)約式的實(shí)驗(yàn)方式，需要學(xué)生嚴(yán)格按照預(yù)約時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室上課；如果是開放式的實(shí)驗(yàn)方式，只要實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有空余實(shí)驗(yàn)臺(tái)，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)時(shí)間安排，隨時(shí)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室上課[6]。

2.2 實(shí)驗(yàn)考核方式的改革

采取過程性考核和期末實(shí)驗(yàn)考試相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式。學(xué)校的模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課是獨(dú)立設(shè)課，那么如何對(duì)每位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，針對(duì)每位同學(xué)給出客觀、公平的實(shí)驗(yàn)成績，成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中的關(guān)鍵問題[6－7]。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核方式是衡量實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ闹饕椒?，科學(xué)合理的考核方式不僅能對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)起到反饋和相互促進(jìn)的作用，而且對(duì)培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的工程操作習(xí)慣，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性具有非常重要的意義[7－9]。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式多是根據(jù)學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)的操作成績與實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績按照一定比例加權(quán)后得到的，這種方式缺乏對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)過程與逐步提高進(jìn)步過程的總體評(píng)價(jià)[10－11]。因此在模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)考核方式進(jìn)行了改革，主要體現(xiàn)在增加了期末考試環(huán)節(jié)。結(jié)合學(xué)生在平時(shí)實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行考核。在對(duì)實(shí)驗(yàn)成績?cè)u(píng)定的過程中，希望更注重貫穿于實(shí)驗(yàn)教學(xué)全過程的全方位考核，希望能對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)測試能力做出客觀、正確的教學(xué)評(píng)價(jià)，從而給出考核成績。

2.2.1 實(shí)驗(yàn)考核的具體操作流程

從每次實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)過程中的操作表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)完成后的總結(jié)報(bào)告到最后的期末實(shí)驗(yàn)考試，形成了比較完整的、貫穿于實(shí)驗(yàn)教學(xué)全過程的、全方位跟蹤式考核方式，而考核方式中最關(guān)鍵的一環(huán)就是期末的實(shí)驗(yàn)考試。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的最后一次實(shí)驗(yàn)課以考試的形式進(jìn)行，具體操作流程如下:

1)給每位學(xué)生發(fā)放試卷和題簽，學(xué)生根據(jù)自己題簽上的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，現(xiàn)場完成題目的設(shè)計(jì)，包括對(duì)電路原理圖中元件參數(shù)的計(jì)算，同時(shí)在試卷上給出簡單的設(shè)計(jì)過程；

2)按照設(shè)計(jì)電路原理圖，選取元器件，搭建實(shí)驗(yàn)電路，檢查電路；

3)根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，完成對(duì)實(shí)驗(yàn)電路的測試；

4)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完成對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和計(jì)算，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行簡單的故障分析和誤差分析等；

5)最后由實(shí)驗(yàn)教師驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)結(jié)果，上交試卷和題簽。

在整個(gè)考試過程中，與理論課考試最大的區(qū)別在于學(xué)生在更換元器件的過程中會(huì)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)走動(dòng)，難以避免與其他同學(xué)接觸，因此每次實(shí)驗(yàn)考題都會(huì)在設(shè)計(jì)要求上做適當(dāng)?shù)匦薷暮驼{(diào)整，保證每位同學(xué)的題目要求與周圍的都不一樣，盡量避免抄襲或討論的現(xiàn)象出現(xiàn)。圖1(a)和圖1(b)分別給出了實(shí)驗(yàn)考試中的兩組題簽?？梢钥闯?，只要對(duì)設(shè)計(jì)指標(biāo)做適當(dāng)?shù)匦薷模涂梢宰畲蠡乇苊鈱W(xué)生的抄襲現(xiàn)象。

圖(a)為設(shè)計(jì)一個(gè)二階壓控電壓源低通濾波器元件表，截止頻率fp＝400 Hz，Q＝0.7，f＞＞f0處的衰減速率不低于30 dB/10f。

圖(b)為設(shè)計(jì)一個(gè)二階壓控電壓源低通濾波器元件表，截止頻率fp＝1.4 kHz，特征頻率f0＝1 kHz，Q＝1.4，f＞＞fp處的衰減速率不低于30 dB/10f。

實(shí)驗(yàn)教師在整個(gè)考試過程中重點(diǎn)負(fù)責(zé)對(duì)學(xué)生操作過程的考核，主要包括學(xué)生對(duì)理論內(nèi)容的理解與應(yīng)用，表現(xiàn)為對(duì)題目的設(shè)計(jì)過程；學(xué)生的操作能力，對(duì)測試儀器設(shè)備的使用能力和正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試方法的能力，體現(xiàn)在搭建電路，對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的測試等方面；綜合的設(shè)計(jì)分析能力，體現(xiàn)在對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和實(shí)驗(yàn)分析等方面[12－13]。

圖1 實(shí)驗(yàn)考試中用到的題簽

2.2.2 實(shí)驗(yàn)考核中操作成績的評(píng)定

由于增加了實(shí)驗(yàn)考試環(huán)節(jié)，并強(qiáng)調(diào)過程性考核，因此在增加考試成績比例的基礎(chǔ)上，更加注重操作過程的評(píng)分，以培養(yǎng)學(xué)生良好的工程操作習(xí)慣。比如，設(shè)計(jì)過程中元件取標(biāo)稱值的問題；搭建電路之前對(duì)元器件的檢查問題；測試電阻前的萬用表調(diào)零問題；搭建電路過程中的元件布局問題；電路中的共地問題；雙電源供電時(shí)穩(wěn)壓電源的接法問題等等?？此坪唵?，卻是電子電路實(shí)驗(yàn)中最基本的操作方法和習(xí)慣。如果能讓學(xué)生通過模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程養(yǎng)成良好的工程習(xí)慣，將會(huì)使他們?cè)诮窈蟮墓ぷ骱蛯W(xué)習(xí)中事半功倍。如圖2所示，給出了期末實(shí)驗(yàn)考試中用到的實(shí)驗(yàn)操作成績?cè)u(píng)分表。

圖2 實(shí)驗(yàn)考試中用的操作成績?cè)u(píng)分表

2.2.3 實(shí)驗(yàn)考核成績的最終評(píng)定

將學(xué)生實(shí)驗(yàn)的最終成績分為平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績與期末實(shí)驗(yàn)考試成績兩部分，即前3次的實(shí)驗(yàn)成績共占60%，最后一次的考試成績占40%。其中前3次的實(shí)驗(yàn)成績由實(shí)驗(yàn)操作與預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)報(bào)告三部分共同組成，而操作成績占60%，預(yù)習(xí)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)報(bào)告共占40%。期末考試成績中實(shí)驗(yàn)操作成績占60%，現(xiàn)場完成的試卷 (相當(dāng)于實(shí)驗(yàn)報(bào)告)成績占40%。

評(píng)分過程中對(duì)于實(shí)驗(yàn)報(bào)告的評(píng)分，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生對(duì)所測實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和分析，而實(shí)驗(yàn)原理和電路圖等所占比例會(huì)低一些。對(duì)于學(xué)生操作過程的評(píng)分除了上面提到的基本操作習(xí)慣之外，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生對(duì)常用指標(biāo)測試方法的理解和掌握，比如電壓放大倍數(shù)、最大不失真輸出電壓、頻率特性曲線等。

3 結(jié)束語

經(jīng)過兩年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐，學(xué)校在改進(jìn)模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)考核方式等方面作出了積極的嘗試和努力。從學(xué)校實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果看，學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的熱情和主動(dòng)性得到明顯提高?！白灾魇健睂W(xué)習(xí)模式以及實(shí)行過程性考核和期末考試相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)考核方式，使得學(xué)生自覺來實(shí)驗(yàn)室的次數(shù)增多了，越來越多的學(xué)生愿意主動(dòng)提出問題并通過自己的思考來解決問題，在一定程度上提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，取得了良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。當(dāng)然實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式改革的路還很長，我們會(huì)不斷完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核方式、改進(jìn)教學(xué)模式，以達(dá)到提高學(xué)生對(duì)模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)的積極性，同時(shí)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的根本目的。

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