模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐

李桂梅 太原理工大學(xué)電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中心

模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐

李桂梅 太原理工大學(xué)電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中心

目的：探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中，教學(xué)內(nèi)容革新快、課時(shí)少，科技快速發(fā)展與教學(xué)步調(diào)滯后等矛盾的解決方法，提高學(xué)生把理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐動(dòng)手操作中的能力。方法：引進(jìn)新的教學(xué)工具、教學(xué)軟件，同時(shí)改良實(shí)驗(yàn)教材、優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)。結(jié)果：提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，節(jié)省了實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)，使學(xué)生能夠更好地把課堂教學(xué)知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用技能結(jié)合起來。結(jié)論：采用先進(jìn)的教學(xué)手段，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作流程，可以有效地提高教學(xué)效率，使學(xué)生更易于吸收知識(shí)并掌握應(yīng)用。在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的同時(shí)，也促進(jìn)了學(xué)生更順利地從校園走向工作單位，從而提高畢業(yè)生就業(yè)率。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)；實(shí)踐技能；創(chuàng)新能力

引言

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

1.1 教學(xué)體制的改革與教學(xué)內(nèi)容的擴(kuò)充之間的矛盾

教學(xué)體制的改革與教學(xué)內(nèi)容的充實(shí)，使得學(xué)生在同等時(shí)間內(nèi)要吸收掌握的新知識(shí)變得更多。課程設(shè)置的總體分配又使得學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課時(shí)間變少。學(xué)生沒有充足的時(shí)間與老師、同學(xué)進(jìn)行學(xué)術(shù)探討，只能在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候依樣畫葫蘆，草草了事。這就失去了讓學(xué)生親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的意義，也無法保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

1.2 科技發(fā)展與設(shè)備更新之間的矛盾

科技的發(fā)展帶來實(shí)驗(yàn)設(shè)備的快速更新，在給學(xué)生們傳授最新的專業(yè)知識(shí)與技能的同時(shí)，卻不能做到實(shí)驗(yàn)設(shè)備的跟進(jìn)。陳舊的實(shí)驗(yàn)設(shè)備跟不上日新月異的電子技術(shù)發(fā)展水平，這些客觀原因會(huì)降低教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生在學(xué)校學(xué)到的知識(shí)與日后工作中的實(shí)踐應(yīng)用脫節(jié)。然而各高校計(jì)劃內(nèi)的實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)又是相對(duì)固定的，無法做到與快速更新的電子技術(shù)發(fā)展更新同步。這也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中長(zhǎng)期存在的又一問題。

1.3 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)教師與實(shí)驗(yàn)具體教學(xué)之間的矛盾

實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地不足和實(shí)驗(yàn)教師有限的客觀條件也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在問題的又一影響因素。由于學(xué)生人數(shù)太多，每班下課后必須撤離實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地給其他班級(jí)留出實(shí)驗(yàn)時(shí)間，沒完成當(dāng)天實(shí)驗(yàn)要求的學(xué)生也不得不離開。就使得學(xué)生不能通過做實(shí)驗(yàn)完全消化相應(yīng)的知識(shí)。

本實(shí)驗(yàn)使用SPSS20.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理,計(jì)數(shù)資料以(%)表示,計(jì)量資料以(±s)表示,分別使用X2和t值檢驗(yàn),P<0.05表示研究具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐

2.1 引進(jìn)先進(jìn)教學(xué)軟件輔助模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)

2.1.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入EDA

隨著教育改革的不斷深入，現(xiàn)代化教學(xué)手段已成為我國(guó)教育改革中面臨的十分重要的課題。這其中，E D A作為世界電子設(shè)計(jì)的最新技術(shù)潮流和主要技術(shù)方向已經(jīng)成為當(dāng)前高校電子類課程教學(xué)的熱點(diǎn)。使用E D A進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)對(duì)剛剛接觸模擬電路實(shí)驗(yàn)的大部分學(xué)生來說，E D A的實(shí)驗(yàn)電路用的元器件與理論課上用的符號(hào)一致，更容易被接受。

(2)實(shí)驗(yàn)儀器種類多，且不存在由于操作不當(dāng)引起元器件及儀器的損壞，相對(duì)于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，更容易激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣。

(3)彌補(bǔ)了學(xué)校實(shí)驗(yàn)儀器和元器件的不足，大大緩解了實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)不足的問題。

(4)解決了教學(xué)內(nèi)容增加與實(shí)驗(yàn)課時(shí)減少之間的矛盾。

目前EDA軟件種類繁多，而Multisim軟件作為其中一個(gè)非常優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在各高校電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室中廣泛應(yīng)用。

2.1.2 Multisim支持下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐

Multisim作為基礎(chǔ)仿真軟件，適用于模擬電路及數(shù)字電路設(shè)計(jì)工作，具有豐富的電路仿真分析能力及3D效果。它采用軟件的方法虛擬電子元器件和電子、電工儀器儀表，實(shí)現(xiàn)了“軟件即元器件”和“軟件即儀器”。它提供的豐富的元器件庫(kù)和多種虛擬儀器，使學(xué)生能夠在計(jì)算機(jī)屏幕上模仿真實(shí)實(shí)驗(yàn)室的工作臺(tái)來搭建電路，進(jìn)行測(cè)試。還可以在設(shè)計(jì)好的電路上設(shè)置故障，加深學(xué)生對(duì)電路原理的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生分析故障、排除故障和獨(dú)立思考的能力。

同時(shí)，Multisim軟件可生成詳細(xì)的圖形數(shù)據(jù)報(bào)告，且與其他電子設(shè)計(jì)軟件有較好的兼容性。其超強(qiáng)的仿真分析能力可以完成許多以前實(shí)驗(yàn)室不能完成的實(shí)驗(yàn)。例如：溫度對(duì)晶體管放大電路工作點(diǎn)的影響、差分放大器的傳輸特性、最壞工作情況分析等復(fù)雜電子電路的實(shí)驗(yàn)。使用Multisim軟件仿真后再進(jìn)行實(shí)物實(shí)驗(yàn)，學(xué)生由于對(duì)實(shí)驗(yàn)電路、實(shí)驗(yàn)儀器、測(cè)量方法比較熟悉，實(shí)驗(yàn)的速度就會(huì)相應(yīng)加快。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果可與仿真結(jié)果比較，找出區(qū)別，使實(shí)驗(yàn)效果更好。同時(shí)，Multisim軟件的仿真性能還從根本上解決了實(shí)驗(yàn)元器件和儀器的損壞及修復(fù)問題，把實(shí)驗(yàn)人員從繁重的修繕工作中解放出來，投入更多的精力到實(shí)驗(yàn)的探索研究中去。這樣也同時(shí)節(jié)省了大量的實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)。

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐

2.2.1 改革實(shí)驗(yàn)教材

模擬電子技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。其實(shí)驗(yàn)課的宗旨是培養(yǎng)和提高學(xué)生的基本操作技能、綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)教材作為學(xué)生課前預(yù)習(xí)，課中指導(dǎo)的必要工具，其重要性不可忽視。我們對(duì)舊的實(shí)驗(yàn)教材進(jìn)行了修改，為每個(gè)實(shí)驗(yàn)都設(shè)置了預(yù)習(xí)要求和拓展思考。將實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)置為軟件仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)物硬件實(shí)驗(yàn)兩部分,實(shí)現(xiàn)了由理論知識(shí)、計(jì)算機(jī)仿真到實(shí)踐操作過程的連續(xù)。這一實(shí)驗(yàn)教材的改革，克服了以往理論知識(shí)與實(shí)踐操作的脫節(jié)，使學(xué)生能夠更好地把課堂教學(xué)知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用技能結(jié)合起來。

2.2.2 改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

我校實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)改革中把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容劃分為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)三部分。每部分實(shí)驗(yàn)集中完成，并對(duì)各部分實(shí)驗(yàn)提出明確的學(xué)習(xí)要求。三部分實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)的分配為3:3:4。其中，每部分實(shí)驗(yàn)的具體介紹如下。

第一部分：

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)：主要指理論驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，其目的在于培養(yǎng)學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)技能。這部分實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生在這部分實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)會(huì)正確使用電子儀器設(shè)備，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。培養(yǎng)學(xué)生利用科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究問題的基本意識(shí)和思維習(xí)慣。

具體實(shí)驗(yàn)操作流程是：實(shí)驗(yàn)時(shí)教師把根據(jù)實(shí)驗(yàn)題目做成的仿真電路原理圖文件裝入學(xué)生用機(jī)，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求選擇各種虛擬儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。仿真結(jié)束后，學(xué)生從仿真的實(shí)驗(yàn)電路中選擇一到二個(gè)電路進(jìn)行實(shí)物實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)達(dá)到掌握常用電子儀器的使用方法、認(rèn)識(shí)真實(shí)的電子元器件、比較實(shí)物電路與仿真電路的差別等目的。

第二部分：

綜合性實(shí)驗(yàn)：主要鍛煉學(xué)生的組合能力、全面分析研究模擬電子電路的能力，培養(yǎng)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。這部分實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生學(xué)會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求建立仿真電路，選擇仿真方法對(duì)電路進(jìn)行綜合分析，找出電路的不足，并調(diào)整電路參數(shù)，改變電路性能。其實(shí)物實(shí)驗(yàn)部分要求學(xué)生能搭建更符合實(shí)際使用情況的電路，并能查找、排除電路的一般故障。

第三部分：

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)：主要培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)造性思維和電子線路的設(shè)計(jì)能力。突出學(xué)生的自我意識(shí)，使學(xué)生能從傳統(tǒng)的被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)實(shí)踐。這部分實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生能夠獨(dú)立或合作完成電子線路設(shè)計(jì)的完整過程。實(shí)驗(yàn)任務(wù)只給出電路要求的功能和指標(biāo)，要求學(xué)生根據(jù)指標(biāo)設(shè)計(jì)出相應(yīng)的電路及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)步驟，并在這一基礎(chǔ)上經(jīng)過仿真，搭建實(shí)物電路進(jìn)行測(cè)試。

具體實(shí)驗(yàn)操作流程是：學(xué)生根據(jù)電路要求完成電子線路的設(shè)計(jì)，經(jīng)過電路仿真，實(shí)物電路調(diào)試，得到初步參數(shù)，找出電路不足。再進(jìn)行仿真修改，再調(diào)試、再仿真，最終得出符合要求的電路。使學(xué)生逐步養(yǎng)成分析問題，找出原因，探索解決方案的實(shí)驗(yàn)思路和實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。

4 結(jié)語

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高校教學(xué)工作的重要組成部分，對(duì)人才綜合素質(zhì)的培養(yǎng)具有不可替代的作用。好的工作習(xí)慣和科學(xué)的工作作風(fēng)是學(xué)生今后學(xué)習(xí)、工作必不可少的優(yōu)秀品質(zhì)。我校實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過幾年來致力于實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的探索和改進(jìn)，通過引進(jìn)先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作流程，不斷提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，為國(guó)家培養(yǎng)了許多具有創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的優(yōu)秀畢業(yè)生，也為國(guó)家的現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)揮了積極的促進(jìn)作用。

[1]吳小虹,劉曄,林佳利.淺談“三性”實(shí)驗(yàn)對(duì)提高學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ淖饔肹J].南昌教育學(xué)院學(xué)報(bào).2 0 1 1，2 6（5）：7 0-7 4

[2]田建艷,夏路易.電子技術(shù)系列課程教學(xué)體系的建設(shè)與實(shí)踐[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版).2010，28（1）

[3]蘇斌,李桂梅.模擬電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐[M].高等教育出版社.2008

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.16.126