“電子電路綜合實(shí)驗(yàn)”課程中創(chuàng)新性開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)

盛蘇英

摘 ? ?要：文章通過提升“電子電路綜合實(shí)驗(yàn)”課程中實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的教學(xué)內(nèi)涵、完善創(chuàng)新性開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的教學(xué)模式、改進(jìn)“電子電路綜合實(shí)驗(yàn)”課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目過程化管理，以“微型電風(fēng)扇系統(tǒng)設(shè)計(jì)”為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)案例，開展了“電子電路綜合實(shí)驗(yàn)”課程中創(chuàng)新性開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)的探索與實(shí)踐工作，以此保障其創(chuàng)新性開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)的正常、有效開展。

關(guān)鍵詞：“電子電路綜合實(shí)驗(yàn)”課程；創(chuàng)新性；開放實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1002-4107（2023）08-0075-03

一、引言

“電子電路綜合實(shí)驗(yàn)”作為電氣類專業(yè)教學(xué)體系中的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐類課程，本著持續(xù)改進(jìn)的理念，以工程教育為目標(biāo)深入研究滿足工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求的創(chuàng)新性開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)已勢(shì)在必行。如何有效建設(shè)“電子電路綜合實(shí)驗(yàn)”課程創(chuàng)新性開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如何推進(jìn)“電子電路綜合實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)不斷創(chuàng)新和發(fā)展，培養(yǎng)出具有專業(yè)素養(yǎng)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的人才，是高校開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革亟待解決的問題[1-2]。

通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前“電子電路綜合實(shí)驗(yàn)”課程中創(chuàng)新性開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的建設(shè)仍存在諸多問題：（1）現(xiàn)有的

“電子電路綜合實(shí)驗(yàn)”中實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目來源單一，創(chuàng)新性項(xiàng)目更是鳳毛麟角；（2）雖然考慮了學(xué)生畢業(yè)達(dá)成度要求，但

復(fù)雜工程應(yīng)用背景有待加強(qiáng)，另外，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的更新速度與日新月異的電子電路發(fā)展技術(shù)脫節(jié)，難免造成“一對(duì)

照，還差一點(diǎn)兒”的窘境[3]；（3）日益縮減的實(shí)踐課時(shí)數(shù)，使“電子電路綜合實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)效果不理想，特別是實(shí)踐周與考試周的“不期而遇”，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果“雪上加霜”；（4）在現(xiàn)有的“電子電路綜合實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)過程中，學(xué)生對(duì)教師仍抱有依賴思想，最有“激情”的是教師，實(shí)驗(yàn)室里經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)貌似來“聽聽評(píng)書、連連線”的學(xué)生[4]；（5）學(xué)生在開放實(shí)驗(yàn)室“隨心所欲”，缺乏有效的監(jiān)控機(jī)制和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，缺乏實(shí)驗(yàn)過程的監(jiān)督和評(píng)估[5- 6]。為了有效建設(shè)“電子電路綜合實(shí)驗(yàn)”課程創(chuàng)新性開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，南通大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心，從提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)涵、完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)模

式、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目過程化管理3個(gè)方面開展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的研究與實(shí)踐，采用開放式實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，提供良好的?shí)驗(yàn)條件和支持措施，鼓勵(lì)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)并發(fā)揮創(chuàng)新精神，為“電子電路綜合實(shí)驗(yàn)”課程創(chuàng)新性開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)的順利

推進(jìn)“保駕護(hù)航”，保障其取得較好的教學(xué)效果。

二、創(chuàng)新性開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)

1.“電子電路綜合實(shí)驗(yàn)”課程是通過一個(gè)以工程實(shí)踐

或社會(huì)生活為背景的電子電路的研究、設(shè)計(jì)與實(shí)物搭試，使學(xué)生將已學(xué)過的“電路分析”“數(shù)字邏輯電路”和“模擬電子線路”等課程理論和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程知識(shí)綜合運(yùn)用

于電子電路的設(shè)計(jì)中，通過實(shí)踐訓(xùn)練和創(chuàng)新研究，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及今后從事相關(guān)的工作做好準(zhǔn)備。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)從自研課題、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽命題、課外科技作品、教師縱向課題、企業(yè)研發(fā)課題和學(xué)科發(fā)展衍生角度深挖掘，多渠道綜合、嚴(yán)格篩選，形成一批具備創(chuàng)新性、實(shí)踐性、可操作性和發(fā)展?jié)摿Φ拈_放式“電子電路綜合實(shí)

驗(yàn)”課程項(xiàng)目，并關(guān)注工程應(yīng)用背景、學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)和生產(chǎn)實(shí)際需求，實(shí)時(shí)進(jìn)行內(nèi)涵提升，同時(shí)，“開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目資源的共享和整合，設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

2.按照工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，教師做好“點(diǎn)燈人”和“引路人”，創(chuàng)新教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生以積極主動(dòng)的心態(tài)投入課程的實(shí)踐學(xué)習(xí)中，建立開放式、引導(dǎo)式、探究式的“開放設(shè)計(jì)+實(shí)驗(yàn)室調(diào)試”“理論+實(shí)驗(yàn)+探究”“微視頻+討論+動(dòng)手”等“電子電路綜合實(shí)驗(yàn)”課程項(xiàng)目教學(xué)模式（圖2）。轉(zhuǎn)變“電子電路綜合實(shí)驗(yàn)”課程授課教師的教學(xué)觀念，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的“踐行者”主體地位、教師的“引導(dǎo)者”主導(dǎo)地位，建立完善的創(chuàng)新性開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的教學(xué)模式。

3.建設(shè)開放式網(wǎng)絡(luò)化“電子電路綜合實(shí)驗(yàn)”課程項(xiàng)目管理平臺(tái)，把握項(xiàng)目申請(qǐng)（提交任務(wù)書）、專家評(píng)審、項(xiàng)目立項(xiàng)（提交方案）、軟件仿真設(shè)計(jì)、中期匯報(bào)、硬件發(fā)放、硬件搭試、項(xiàng)目答辯評(píng)審、項(xiàng)目結(jié)題、資料上交等環(huán)節(jié)的全面監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)對(duì)在研創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的過程化監(jiān)管（圖3）。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)案例：微型電風(fēng)扇系統(tǒng)設(shè)計(jì)

以“微型電風(fēng)扇系統(tǒng)設(shè)計(jì)”為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)案例，從創(chuàng)新性開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)果展示3個(gè)方面介紹該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的建設(shè)實(shí)踐。該項(xiàng)目來源于社會(huì)生活實(shí)踐，綜合電路和電子技術(shù)知識(shí)，采取開放式實(shí)驗(yàn)教

學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)并拓展創(chuàng)新功能。

（一）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)一個(gè)微型電風(fēng)扇系統(tǒng)，通過“風(fēng)速”“風(fēng)種”“定時(shí)”功能鍵的選擇，實(shí)時(shí)顯示電風(fēng)扇當(dāng)前工作狀態(tài)，并控制風(fēng)扇電機(jī)相應(yīng)運(yùn)作。系統(tǒng)包括3部分結(jié)構(gòu)：操作面板、控制邏輯電路和風(fēng)扇電機(jī)控制。

系統(tǒng)總體框圖如圖4所示，在控制面板上有“按鍵”和“風(fēng)速、風(fēng)種、定時(shí)指示燈”；控制邏輯電路包括“消抖動(dòng)電路”“脈沖控制電路”“狀態(tài)鎖存電路”“風(fēng)速控制電路”“風(fēng)種控制電路”“單穩(wěn)態(tài)定時(shí)電路”和“秒脈沖及分頻電路”；“風(fēng)扇電機(jī)控制電路”主要用來控制風(fēng)扇運(yùn)行。

控制面板上設(shè)有“風(fēng)速、風(fēng)種、定時(shí)和停止”4個(gè)按鍵，以及“風(fēng)速、風(fēng)種、定時(shí)”3個(gè)數(shù)碼管。按動(dòng)“風(fēng)速”按鍵可以循環(huán)切換5種風(fēng)速，風(fēng)扇由慢到快轉(zhuǎn)動(dòng)；按動(dòng)“風(fēng)種”按鍵可以循環(huán)切換3種風(fēng)種，其中，“正常風(fēng)”指電風(fēng)扇連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，“自然風(fēng)”指電風(fēng)扇轉(zhuǎn)4 s停4 s模擬產(chǎn)生自然風(fēng)，“睡

眠”指電風(fēng)扇轉(zhuǎn)8 s停8 s模擬產(chǎn)生輕柔的微風(fēng)；按動(dòng)“定

時(shí)”按鍵可以循環(huán)切換定時(shí)時(shí)長(zhǎng)，即無定時(shí)、定時(shí)0.5 h、定時(shí)1 h和定時(shí)3 h。

控制邏輯電路中設(shè)計(jì)的“消抖動(dòng)電路”消除按鍵引起的毛刺，以實(shí)現(xiàn)一次按鍵產(chǎn)生一個(gè)升降沿；“脈沖觸發(fā)電路”以實(shí)現(xiàn)只有按“風(fēng)速”鍵才能啟動(dòng)電風(fēng)扇，啟動(dòng)后按“風(fēng)速”鍵可由慢到快循環(huán)選擇5種風(fēng)速狀態(tài)，按“風(fēng)種”鍵可循環(huán)選擇3種風(fēng)種狀態(tài)，按“定時(shí)”鍵可循環(huán)選擇4種定時(shí)狀態(tài)，電風(fēng)扇運(yùn)行狀態(tài)通過“狀態(tài)鎖存電路”進(jìn)行鎖存并數(shù)碼顯示；“風(fēng)速控制電路”將5種風(fēng)速狀態(tài)與電

風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速建立連接， “單穩(wěn)態(tài)定時(shí)電路”利用4種定時(shí)狀態(tài)信號(hào)選擇單穩(wěn)觸發(fā)器產(chǎn)生不同的定時(shí)信號(hào)，而“風(fēng)種控制電路”由風(fēng)種狀態(tài)信號(hào)選擇產(chǎn)生連續(xù)風(fēng)、自然風(fēng)還是睡眠風(fēng)信號(hào)。

“風(fēng)扇電機(jī)控制電路”將風(fēng)速、風(fēng)種、定時(shí)3個(gè)控制模塊的輸出結(jié)合到一起，共同控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展

將開放式、引導(dǎo)式、探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)貫穿實(shí)驗(yàn)的始

終。在選題階段，教師引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、查閱資料，提交項(xiàng)目任務(wù)書；在項(xiàng)目立項(xiàng)提交階段，教師引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行多種方案設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)學(xué)生多種設(shè)計(jì)思路碰撞，形成百花齊放式的實(shí)驗(yàn)方案；在軟件仿真設(shè)計(jì)階段，鼓勵(lì)學(xué)生選用合適的軟件進(jìn)行仿真；在硬件搭試階段，引導(dǎo)學(xué)生自主排除故障，發(fā)現(xiàn)問題、協(xié)調(diào)合作、探究分析，自行解決問題；在項(xiàng)目驗(yàn)收答辯環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生綜合分析，“學(xué)有所悟、學(xué)有所得”。

等問題）；要求學(xué)生上傳實(shí)驗(yàn)軟硬件的操作、實(shí)驗(yàn)故障的排除，以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的展示等微視頻，特別期待看到學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中探究式的方案微調(diào)、實(shí)驗(yàn)故障清除等“每個(gè)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)、每次閃亮火花”。

在實(shí)驗(yàn)答辯評(píng)審環(huán)節(jié)，注重培養(yǎng)學(xué)生相互協(xié)作、溝通和交流的能力，不僅提高學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的信心和熱情，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的意識(shí)，使學(xué)生真正成為實(shí)驗(yàn)的“主體”。

（三）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)果展示

只有完成軟件仿真設(shè)計(jì)、通過中期匯報(bào)的學(xué)生，才能發(fā)放硬件，進(jìn)入硬件搭試環(huán)節(jié)。在硬件搭試環(huán)節(jié)中，鼓勵(lì)學(xué)生3人一組、自行組隊(duì)，各人分擔(dān)完成風(fēng)速、風(fēng)種、定時(shí)控制功能，并能整體聯(lián)調(diào)實(shí)現(xiàn)電風(fēng)扇控制，從而增強(qiáng)學(xué)生的自主意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的“一榮俱榮、一損俱損”協(xié)同配合能力。

如圖5所示，3塊面包板從左往右分別實(shí)現(xiàn)風(fēng)速、定時(shí)和風(fēng)種控制；聯(lián)調(diào)時(shí)，3塊面包板的風(fēng)速、定時(shí)和風(fēng)種控制信號(hào)接至左邊面包板左側(cè)的“風(fēng)扇電機(jī)控制電路”，實(shí)

現(xiàn)電風(fēng)扇的控制。

四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)取得的有益效果

電工電子實(shí)驗(yàn)中心開展“電子電路綜合實(shí)驗(yàn)”課程中創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)，不僅能提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維，幫助他們更好地適應(yīng)未來的工作和生活，成為具有綜合素質(zhì)和創(chuàng)新精神的專業(yè)人才，而且充分調(diào)動(dòng)教師的積極性，教學(xué)與科研相互融合、滋養(yǎng)，讓學(xué)生成為最大收獲者，也充實(shí)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)涵，為開拓創(chuàng)新教育模式提供一種新的思路。正如學(xué)生在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中所說的，“真正

利用開放式網(wǎng)絡(luò)化“電子電路綜合實(shí)驗(yàn)”課程項(xiàng)目管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全過程化監(jiān)管。把握“方案設(shè)計(jì)”“軟件仿真”和“硬件搭試”環(huán)節(jié)的微視頻匯報(bào)，要求學(xué)生錄制好開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、設(shè)計(jì)方案、軟硬件準(zhǔn)備如何驗(yàn)證的微視頻（回答好“做什么”“怎么做”“為什么這么做”

體會(huì)到學(xué)以致用的開放實(shí)驗(yàn)真諦，引導(dǎo)我們?cè)谧鲋袑W(xué)、學(xué)中做、邊做邊探索，提高了我們的創(chuàng)造思維和工程實(shí)踐能

力，培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和不斷探索進(jìn)取的毅力，鍛煉與人溝通、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力”。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師對(duì)歷屆學(xué)生自擬的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目嘖嘖稱贊，對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的“百花齊放式”方案，面對(duì)故障時(shí)勤于思考、勇于探索的精神連連夸獎(jiǎng)，感嘆學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的連年提升。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室管理人員也真真切切地感受到了學(xué)生日益高漲的實(shí)驗(yàn)熱情，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生多了，而實(shí)驗(yàn)設(shè)備損壞卻少了，開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目真正起到了事半功倍的效果。

五、結(jié)束語

文章通過提升“電子電路綜合實(shí)驗(yàn)”課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)涵，完善實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)模式，以及改進(jìn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目管理，以“微型電風(fēng)扇系統(tǒng)設(shè)計(jì)”為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)案例，開展了“電子電路綜合實(shí)驗(yàn)”課程中創(chuàng)新性開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)的探索與實(shí)踐，以此保障“電子電路綜合實(shí)驗(yàn)”課程的創(chuàng)新性開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)的成效，培養(yǎng)更多具有全面素質(zhì)和創(chuàng)新精神的專業(yè)人才。

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編輯∕丁俊玲