高職通信類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探

回文靜,張學(xué)軍,劉海波

(河北工程技術(shù)高等?？茖W(xué)校 電氣自動(dòng)化系,河北 滄州 061001)

實(shí)驗(yàn)是一種實(shí)踐式的教學(xué)方式,它既能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力,也是理論教學(xué)的一種補(bǔ)充。傳統(tǒng)的通信類實(shí)驗(yàn)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于現(xiàn)代通信電子技術(shù)的發(fā)展要求,主要表現(xiàn)在觀念陳舊,內(nèi)容老化,設(shè)備落后。因此,通信類專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革勢(shì)在必行,而如何根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備與資源把實(shí)驗(yàn)多樣化、特色化、新穎化則是我們改革的重點(diǎn)。目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提得比較多的是:改驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn),改變按理論課設(shè)實(shí)驗(yàn)的方式,使實(shí)驗(yàn)具有一定的系統(tǒng)性;改變“填鴨式”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)寫(xiě)得很詳細(xì),學(xué)生“照方抓藥”,實(shí)驗(yàn)結(jié)果千篇一律;實(shí)驗(yàn)室應(yīng)全天候開(kāi)放等[2]。本文主要講述我在充分發(fā)揮舊設(shè)備的基礎(chǔ)上,如何為通信類專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)綜合性、應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)的一些想法和做法,主要包括改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)教材,實(shí)行實(shí)驗(yàn)選修制度,改進(jìn)實(shí)驗(yàn)考核制度。

1 實(shí)驗(yàn)方法的選擇

通信類學(xué)生通常做的實(shí)驗(yàn)有:常用電子儀器的使用練習(xí);電子元器件的測(cè)試;信號(hào)與系統(tǒng)相關(guān)實(shí)驗(yàn);通信原理相關(guān)實(shí)驗(yàn);高頻電子線路相關(guān)實(shí)驗(yàn);光纖通信技術(shù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)等。這些實(shí)驗(yàn)是分散型的,都有其固定的模式,但其中許多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間又有密切的聯(lián)系。如何把這些分散型實(shí)驗(yàn)變成綜合性的通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)一直是我們長(zhǎng)久以來(lái)所努力的方向,這也會(huì)對(duì)學(xué)生系統(tǒng)掌握通信技術(shù)方面的各項(xiàng)課程及實(shí)踐環(huán)節(jié)產(chǎn)生很大的幫助。經(jīng)過(guò)多種方案的比較與選擇,我們選擇了實(shí)踐操作與仿真軟件相結(jié)合的方法,各門(mén)課程相關(guān)實(shí)驗(yàn)綜合開(kāi)展的方法,實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)相結(jié)合的方法,二至三門(mén)課程的實(shí)驗(yàn)獨(dú)立開(kāi)課的方法等作為嘗試的起點(diǎn)。

1.1 實(shí)踐操作與仿真軟件相結(jié)合的方法

本實(shí)驗(yàn)室的一大優(yōu)勢(shì)就是在籌建實(shí)驗(yàn)室初期就在配備 10張實(shí)驗(yàn)臺(tái)及 10套相關(guān)儀器設(shè)備的同時(shí)還配備了 40臺(tái)計(jì)算機(jī)。近年來(lái)實(shí)驗(yàn)室購(gòu)入了大量應(yīng)用軟件,如 Matalab,Electronics Workbench,組態(tài)王 6.51,虛擬機(jī),Protel DXP等,其中許多軟件都可應(yīng)用于實(shí)際電路的仿真。由于利用實(shí)驗(yàn)箱開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目測(cè)試結(jié)果誤差較大,造成誤差的原因很多,像實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部元器件的老化,實(shí)驗(yàn)儀器的錯(cuò)誤使用或使用不規(guī)范,實(shí)驗(yàn)儀器本身的精度達(dá)不到,以及實(shí)驗(yàn)者的錯(cuò)誤讀數(shù)或讀數(shù)誤差,這些誤差也很難全部消除。而利用軟件仿真可以達(dá)到良好的實(shí)驗(yàn)效果,使理論知識(shí)在實(shí)驗(yàn)中得到合理驗(yàn)證,加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解與靈活運(yùn)用。但這種方法的一大缺點(diǎn)就是無(wú)法鍛煉學(xué)生的實(shí)踐操作能力,剝奪了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手機(jī)會(huì)。所以,把兩者結(jié)合起來(lái)才可以互相取長(zhǎng)補(bǔ)短。例如,在高頻電子實(shí)驗(yàn)中采用了實(shí)踐動(dòng)手操作和利用軟件仿真相結(jié)合的方法,取得了良好的效果。實(shí)驗(yàn)時(shí)先利用軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果擁有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí),再利用實(shí)驗(yàn)箱和相關(guān)儀器指導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,熟悉各種儀器的使用規(guī)則。這樣,有了前面仿真實(shí)驗(yàn)的合理鋪墊,學(xué)生即使在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果距離理想情況有一定偏差,但由于已經(jīng)知道理想情況下的結(jié)果,他們可以開(kāi)動(dòng)腦筋分析產(chǎn)生偏差的原因以及該從哪方面著手去進(jìn)行修正。這樣就真正達(dá)到了理論知識(shí)與實(shí)踐技能相輔相成,互相促進(jìn)的效果。這里我們采用的是 Interactive Image公司推出的 Electronics Workbench軟件,簡(jiǎn)稱 EWB。EWB是一種專用于電子線路的仿真軟件,也稱虛擬電子工作臺(tái)。這種軟件界面直觀,操作方便,具有真實(shí)的仿真平臺(tái)、完整精確的元件模型庫(kù)及強(qiáng)大的分析功能[3]。

另外,在信號(hào)與系統(tǒng)、通信原理和數(shù)字信號(hào)處理相關(guān)的實(shí)驗(yàn)及實(shí)訓(xùn)中,我們采用了 Matlab軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真,既可以用于編程調(diào)試,又可以設(shè)計(jì)仿真電路,功能全面,效果良好;在控制試驗(yàn)中,我們結(jié)合應(yīng)用三菱公司的 PLC軟件以及亞控公司的組態(tài)王 6.51,可建立工程項(xiàng)目并連接實(shí)際的硬件模塊,實(shí)現(xiàn)交互通信、遠(yuǎn)程控制;在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)中,我們利用虛擬機(jī)軟件在一個(gè)虛擬機(jī)上安裝網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),組建局域網(wǎng),而不會(huì)影響物理機(jī)的運(yùn)行。這些都是我們靈活運(yùn)用軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)的例子,并取得了理想的效果。

1.2 各門(mén)課程相關(guān)實(shí)驗(yàn)綜合開(kāi)展的方法

通信類學(xué)生主要在第二學(xué)年學(xué)習(xí)多門(mén)相關(guān)專業(yè)課,其中大都包括實(shí)驗(yàn)部分,實(shí)驗(yàn)所占學(xué)時(shí)較少,那么如何利用實(shí)驗(yàn)來(lái)提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性、興趣性以及獨(dú)立思考能力就成為每一個(gè)實(shí)驗(yàn)老師必須思考的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)絕不應(yīng)該是按部就班,照搬套路,這樣會(huì)扼殺一個(gè)學(xué)生的發(fā)散思維和創(chuàng)造力,而應(yīng)該是每一個(gè)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,思考問(wèn)題,解決問(wèn)題的過(guò)程,是從理論知識(shí)、實(shí)踐技能到創(chuàng)新能力的一個(gè)升華。所以應(yīng)該在有限的學(xué)時(shí)里,結(jié)合幾門(mén)實(shí)驗(yàn)課之間的共性,開(kāi)展綜合性的實(shí)驗(yàn),讓一門(mén)實(shí)驗(yàn)中結(jié)合幾門(mén)課的內(nèi)容,合理安排時(shí)間,各有側(cè)重。這樣可以在有限的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)里讓學(xué)生掌握更多的知識(shí)和技能,其他時(shí)間則可以安排為一些設(shè)計(jì)性試驗(yàn),把自主權(quán)交給學(xué)生,讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,充分激活學(xué)生的思維創(chuàng)新能力,提高其學(xué)習(xí)主動(dòng)性和學(xué)習(xí)興趣。開(kāi)展綜合性實(shí)驗(yàn)以“少學(xué)時(shí)、重發(fā)現(xiàn)、多應(yīng)用”為原則,以提高授課效率,在充分信任和放手的情況下,對(duì)學(xué)生的自我約束力、責(zé)任心、合作精神、管理能力提供了鍛煉和考驗(yàn)的機(jī)會(huì),這也是人才培養(yǎng)目標(biāo)中的一個(gè)重要方面。

2 實(shí)驗(yàn)教材的改進(jìn)

實(shí)驗(yàn)教材應(yīng)該隨著專業(yè)技術(shù)的發(fā)展不斷改變,不斷向前沿尖端技術(shù)靠攏,這不僅需要實(shí)驗(yàn)老師的不斷學(xué)習(xí)和努力,也需要本專業(yè)所有授課教師的協(xié)作,大家共同促進(jìn)實(shí)驗(yàn)課程的發(fā)展。要真正設(shè)計(jì)出能適應(yīng)現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展以及符合高職高專人才培養(yǎng)目標(biāo)的新型實(shí)驗(yàn)教材,在保留原有的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基礎(chǔ)上增加綜合性、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn),使實(shí)驗(yàn)體系按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容從簡(jiǎn)到繁,由易到難,從驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)到綜合性再到設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),多實(shí)驗(yàn)層次,讓學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)呈現(xiàn)一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。實(shí)驗(yàn)室需要一種開(kāi)放的、互動(dòng)的、上進(jìn)的、鼓勵(lì)建設(shè)性、創(chuàng)造性的工作氣氛,教師以參與者的身份出現(xiàn),起到組織和引導(dǎo)作用。在需要的情況下,還可以邀請(qǐng)其它單位或其他專業(yè)的教師來(lái)共同參加討論和指導(dǎo),形成一種開(kāi)放型的人才培養(yǎng)環(huán)境。

3 實(shí)行實(shí)驗(yàn)選修制度

長(zhǎng)久以來(lái),實(shí)驗(yàn)一直屬于必修范疇。實(shí)驗(yàn)課的開(kāi)設(shè)一般與理論教學(xué)同步進(jìn)行,配合理論課授課內(nèi)容插入安排,沒(méi)有考慮到學(xué)生是否對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容感興趣的問(wèn)題,這樣缺乏靈活性。所以,應(yīng)把各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)課綜合起來(lái),根據(jù)課程安排多設(shè)置幾門(mén)課的實(shí)驗(yàn),給學(xué)生一定自主性,學(xué)生從中選取一定數(shù)量的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,根據(jù)現(xiàn)有條件,自己設(shè)計(jì)安排實(shí)驗(yàn),獨(dú)立完成,最后由任課教師和實(shí)驗(yàn)教師共同考核,給定實(shí)驗(yàn)成績(jī)。學(xué)生選定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容后,自己撰寫(xiě)選題報(bào)告,注明為何選這門(mén)實(shí)驗(yàn),準(zhǔn)備開(kāi)設(shè)哪些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,需要用到哪些理論知識(shí)及哪些儀器,提前做好準(zhǔn)備工作。也可以根據(jù)教學(xué)計(jì)劃開(kāi)設(shè)一些單獨(dú)開(kāi)出的實(shí)驗(yàn)課程或?qū)嵱?xùn)項(xiàng)目,由學(xué)生和老師共同選題,共同準(zhǔn)備,充分培養(yǎng)學(xué)生的參與能力,讓學(xué)生真正成為實(shí)驗(yàn)的主控者,而不再是被動(dòng)的接受知識(shí)。

4 改進(jìn)考核方法

對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的考核不應(yīng)只根據(jù)其實(shí)驗(yàn)報(bào)告,而應(yīng)結(jié)合學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備情況和參與情況。實(shí)驗(yàn)報(bào)告只是學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)情況的一個(gè)課后總結(jié),反映學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題,如何解決以及課后的反思。所以要把兩者結(jié)合起來(lái)綜合考慮,按一定比例打分。實(shí)驗(yàn)考核要突出基本操作技能、理論聯(lián)系實(shí)際的能力、初步設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力的差別?，F(xiàn)在實(shí)驗(yàn)課成績(jī)并不計(jì)入最后考試成績(jī),這也是學(xué)生不重視實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要原因。為了改變這種現(xiàn)狀,我們應(yīng)把這部分成績(jī)納入學(xué)生平時(shí)成績(jī),最后和試卷一起作為學(xué)生的期末總評(píng)成績(jī),以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

5 結(jié)論

本文根據(jù)通信類專業(yè)的技術(shù)發(fā)展快,研究方向多,而現(xiàn)有設(shè)備條件有限的實(shí)際,探討了通信專業(yè)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展綜合性實(shí)驗(yàn),把實(shí)踐操作與仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái),改進(jìn)現(xiàn)有教材,實(shí)行實(shí)驗(yàn)選修制度,嚴(yán)格考核辦法,真正使實(shí)驗(yàn)教學(xué)自成體系,促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的提高,推進(jìn)通信工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)體系的改革。

[1]葉宏.電子信息工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革探索 [J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2004,(8):30-32.

[2]趙順珍.通信電子類專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與實(shí)施 [J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2005,(5):103-106.

[3]李建中.開(kāi)展電子類綜合性實(shí)驗(yàn)的嘗試 [J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,1999,(4):15-17.