自主引導(dǎo)性模擬電子線路實驗平臺的探究

韋慶進，彭建盛

（河池學(xué)院 物理與電子工程系，宜州 546300）

0 引言

理工科學(xué)生實驗實踐是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際，提高學(xué)生實踐動手能力和科技創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。為了提高實訓(xùn)效率,對實驗平臺有必要進行整合和優(yōu)化，加強實踐基地建設(shè)，規(guī)范實踐管理，進一步完善實踐課程體系，使我院學(xué)生實踐水平與應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)相符合。在此指導(dǎo)思想下，研制出了基于自主引導(dǎo)性模擬電子線路實驗系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)改善實踐質(zhì)量，提高學(xué)生的實踐動手能力，進而增強學(xué)生的就業(yè)競爭力。也符合教育部推動關(guān)于“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的實施。

1 模擬電子線路實驗初衷的現(xiàn)狀

模擬電子線路是電子、通信、計算機和自動控制等專業(yè)的基礎(chǔ)能力，很多電子線路的效果都需要一步步地保證正確，才能最終發(fā)出正確信號。比如“檢波”、“反相”等電子抽象性概念多，對初學(xué)者實踐綜合能力要求較強。目前大部分高校的模擬電子線路實驗主要集中在驗證性實驗，實驗實踐動手操作部分也是以模塊集成化實驗設(shè)備為主，需要動腦少，僅僅是通過實驗指導(dǎo)書的接線方式，把實驗連線搭接完成基本上就可以完成實驗了。在學(xué)完實驗課程之后，不少學(xué)生還不能分析和調(diào)試實際電路，也不能分清集成電路等元器件引腳，甚至不會用最常用的電子儀器儀表（如萬用表和示波器等）。電子實驗又不允許出現(xiàn)過多的誤操作，將電子元件燒壞或帶來安全隱患。模擬電子線路實驗的問題主要表現(xiàn)在以下三個方面。

1. 1 實驗設(shè)備缺乏創(chuàng)新性

目前大部分高校的模擬電子線路實驗設(shè)備大同小異，都是把常用的、現(xiàn)有的電路做好在一些模塊上，然后組裝成實驗箱或者實驗臺，這樣封裝好的模塊比較容易使用，但是在工業(yè)化的產(chǎn)品中布線肯定不會這么簡潔。對于不太積極主動學(xué)習(xí)的學(xué)生，在不深入鉆研的情況下，根本搞不清楚模塊上的元器件是有什么作用，具體電路的工作原理是怎么樣，哪些測試點是關(guān)鍵測試點，實驗的結(jié)果應(yīng)該會是怎么樣等問題。只適合做一些有限的和驗證性的一些實驗，不利于擴展學(xué)生的思維和創(chuàng)新性，也不適合有能力的學(xué)生做進一步設(shè)計開發(fā)性的實驗。

1.2 實驗指導(dǎo)書呆板

很多高校的模擬電路實驗箱或者實驗平臺都是由專門的實驗儀器制造廠商供應(yīng)，一般在提供實驗箱的同時，也配有相應(yīng)的實驗指導(dǎo)書。

由于實驗儀器設(shè)備供應(yīng)商沒有經(jīng)常參與模擬電子線路實驗，在課程理論與實驗實踐就會存在很大的差異。學(xué)生在進入實驗室進行實驗的時候，很多實驗指導(dǎo)教師僅能夠根據(jù)供應(yīng)商提供的實驗指導(dǎo)書來教導(dǎo)學(xué)生。在這樣的實訓(xùn)，學(xué)生的思維經(jīng)常會被一些模塊化的電路所定視化，沒辦法拓展學(xué)生學(xué)習(xí)求知的思維。這樣的實驗指導(dǎo)書也只能夠隨實驗設(shè)備配套使用，通用性不強。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，模擬電子線路實驗也要進行相應(yīng)地更新，即使指導(dǎo)老師（技師）有增加或者改進實驗的想法，也會因?qū)嶒炘O(shè)備的模塊化而無法做更大的更改。

1.3 實驗完成的質(zhì)量

學(xué)生每次進入實驗室進行實踐實驗，受模塊化的電路影響，只能夠進行機械化簡單的連線，然后就開始通過一些測試儀器來對實驗過程中的各個信號進行測量。教師在整個實驗的指導(dǎo)過程中，主要通過觀察學(xué)生的實驗操作和考察學(xué)生得到的測試結(jié)果來判定學(xué)生對整個實驗的掌控情況，然后來評出學(xué)生的實踐實驗成績。在學(xué)生的實驗操作過程中，對學(xué)生的實驗操作和知識的掌握能力沒有辦法完全掌控，學(xué)生在整個模擬電子線路實驗過程中的完成質(zhì)量也無法得到保障，學(xué)生的實驗實踐效果也無法提高到“工程師”級的水平。

2 自主引導(dǎo)性模擬電子線路實驗對策和方法

自主引導(dǎo)性模擬電子線路實驗，在于強調(diào)“自主引導(dǎo)”，要求實驗者盡可能不受設(shè)備和實驗指導(dǎo)書等事物的約束，拓展思維空間，更具所需的理論知識，自行設(shè)計和制作創(chuàng)新性的實驗。為了更好地給學(xué)生打好專業(yè)基礎(chǔ)，根據(jù)多年的實踐，總結(jié)實驗經(jīng)驗，提出了一些積極有效的改革措施，以達到能自主引導(dǎo)學(xué)生完成模擬電子線路實驗的目的。

2.1 實驗指導(dǎo)方面

努力提高教師指導(dǎo)水平，不斷更新指導(dǎo)觀念，更加注重“以學(xué)生為本”的觀念。要求理論課授課教師同時指導(dǎo)該課程的實驗，實驗指導(dǎo)老師也上理論課，從教師層面上加強理論聯(lián)系實際從而更加推動學(xué)生動手操作與理論的結(jié)合。為了進一步提高教師的實驗實踐水平，除了對教師在科研項目上有所要求之外，還采取送老師到企業(yè)研發(fā)一線學(xué)習(xí)，讓老師直接參與產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)，同時接受行業(yè)最熱門和最前沿的知識，增加實驗指導(dǎo)的理論深度和趣味性。

2.2 實驗平臺方面

研制出“自主引導(dǎo)性模擬電子線路實驗箱”，彌補傳統(tǒng)實驗設(shè)備不利于開發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維的不足。自主引導(dǎo)性模擬電子線路實驗箱提供實驗所需要的“+5V” 、“+12V”和“-12V～+12V可調(diào)”直流電源；提供“20Hz～20MHz”的正弦波、方波、和三角波幅度從“0～12V可調(diào)”的信號源；去掉目前常用的模塊化設(shè)計，用面包板代替，從而使結(jié)構(gòu)更加緊湊實驗內(nèi)容更加靈活。用該實驗箱做實驗，要求實驗者將分立元件在面包板上搭建實驗電路，強迫實驗者親密接觸電子元件，從而加深對電路的認識和理解。同時實驗電路也不再受實驗設(shè)備和指導(dǎo)書的約束，只要配上相應(yīng)的電子元件，可以做很多以想做而前無法做的實驗。極大地增加了實驗設(shè)備開放性實驗和電路開發(fā)的使用，極大地滿足了自主引導(dǎo)實驗。在實驗教學(xué)提供強有利的實訓(xùn)平臺同時，對電類專業(yè)的學(xué)生從大學(xué)開始就對每一位學(xué)生分發(fā)一套基礎(chǔ)電路制作工具和素材。

2.3 實驗指導(dǎo)書方面

我們編寫的實驗指導(dǎo)書，除了“常用儀器使用”和“電子元器件認識和搭建實驗電路” 等基礎(chǔ)必做實驗外，還提供一些常規(guī)的電路和實驗，以滿足非電子專業(yè)教學(xué)大綱要求完成的常規(guī)實驗；對于電子專業(yè)學(xué)生，除了完成常規(guī)實驗外，我們提供參考實驗思路和實驗要求，需學(xué)生利用課外時間查找資料，設(shè)計電路，最終在實驗箱上完成“綜合設(shè)計性實驗”；對完成實驗大綱后，還有興趣、有能力的專業(yè)尖子生，我們引導(dǎo)他們從“報警門鈴”、“趣味彩燈”等簡單趣味電子線路入手，由淺入深，甚至可以自議實驗電路和實驗內(nèi)容，完成一些小制作。進一步加深對模擬電路各知識點的理解，熟悉電子線路設(shè)計與制作過程，增加電子線路硬件調(diào)試的經(jīng)驗和水平，為電子競賽和畢業(yè)就業(yè)做好準(zhǔn)備。本實驗指導(dǎo)書能因材施教，較好地滿足自主引導(dǎo)實驗，擴展學(xué)生思維的需要。

2.4 實驗考核方面

實驗評分包括三個方面內(nèi)容：一方面是平時成績，主要是根據(jù)學(xué)生的實驗預(yù)習(xí)情況和平時實驗情況給予評分；另一方面是實驗報告成績，主要是對學(xué)生實驗報告的規(guī)范性，如實驗數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分等進行評價；第三方面是實驗考核成績，根據(jù)實驗大綱的要求，制定相應(yīng)的實驗考核方案，具體方案如下：

對于非電子專業(yè)學(xué)生，側(cè)重考核學(xué)生對常用實驗儀器的使用和驗證性實驗方法的掌握程度?？己朔椒ㄊ牵焊鶕?jù)所開設(shè)實驗，抽取其中的10～15個小內(nèi)容作為10～15個不同的小題目，并排好序號?？己藭r，要求學(xué)生單人獨自抽簽，在規(guī)定時間（20分鐘）內(nèi)完成，老師根據(jù)操作熟練程度和實驗結(jié)果，現(xiàn)場打分給出考核分?jǐn)?shù)。

對于電子專業(yè)學(xué)生，側(cè)重考核學(xué)生電子線路設(shè)計與制作和硬件調(diào)試水平。具體考核方法是：結(jié)合“綜合設(shè)計性實驗”， 給出實驗要求，讓學(xué)生利用課外時間完成查找資料、設(shè)計電路、制作和硬件調(diào)試，最終完成作品的制作?？己藭r，學(xué)生根據(jù)要求，在老師面前獨立完成測試工作，并簡要說明電路的結(jié)構(gòu)，設(shè)計制作和調(diào)試過程以及心得體會等。而老師則根據(jù)學(xué)生對驗儀器的使用的熟練程度和作品完成情況給予考核分?jǐn)?shù)。

3 結(jié)束語

自主引導(dǎo)性模擬電子線路實驗，充分發(fā)揮了實驗者的自主性，而盡可能地減少實驗指導(dǎo)書和指導(dǎo)教師的“引導(dǎo)”，充分體現(xiàn)了“以學(xué)生為本”的實訓(xùn)理念，極大地刺激了學(xué)生的積極性和主動性；自主引導(dǎo)性模擬電子線路實驗箱的靈活性，極易開展“設(shè)計性”、“綜合性”和“開放性” 實驗；通過面包板來搭建電路實驗，更加接近產(chǎn)品研發(fā)等工程實踐；順應(yīng)“因材施教”的理念，更好地實施素質(zhì)教育，培養(yǎng)出來的學(xué)生得到社會的認可，增強了學(xué)生就業(yè)的競爭力。

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