電工電子實(shí)踐教學(xué)模式改革與實(shí)踐

周素茵，曾松偉，章 云

(浙江農(nóng)林大學(xué)信息工程學(xué)院，浙江臨安 311300)

電工電子實(shí)踐教學(xué)包含了“電路分析”、“模擬電子線路”、“數(shù)字電子線路”和“電工學(xué)”等課程的所有實(shí)踐環(huán)節(jié)，對學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)至關(guān)重要［1］。為了提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，本文分別從日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)和應(yīng)用創(chuàng)新層實(shí)驗(yàn)三方面提出了從基礎(chǔ)到綜合的遞進(jìn)式實(shí)踐教學(xué)改革模式［2，3］。

1 日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

1.1 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)改革

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要指驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，我們采取的改革方案是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性由學(xué)生判斷。無論結(jié)果是否正確，只要能給出合理的分析，實(shí)驗(yàn)均被認(rèn)為是成功的。這類實(shí)驗(yàn)的成績考核依據(jù)主要有兩個(gè):一是對實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題分析和解決的情況;二是對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析程度。

此類實(shí)驗(yàn)有很多，如“電路分析”課程中有個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)“正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究”。其中一個(gè)內(nèi)容是驗(yàn)證電路功率因數(shù)的改善，其電路圖如圖1所示。該實(shí)驗(yàn)完成后，要求學(xué)生對每一類數(shù)據(jù)給出合理的分析，如功率P為何不變?隨著電容C的增大，電容上的電流為何增大?而總電流I為何減小?為什么當(dāng)電容大到一定程度時(shí)(如C=4.7μF)I又會(huì)增大?

圖1 電路功率因數(shù)測定實(shí)驗(yàn)原理圖

又如在電子電路中的晶體管單管放大實(shí)驗(yàn)中，如果學(xué)生通過親身體驗(yàn)證實(shí)了負(fù)載對放大倍數(shù)的影響、輸入電阻和輸出電阻的測量方法和兩種失真現(xiàn)象的產(chǎn)生等內(nèi)容，無疑會(huì)為后續(xù)內(nèi)容學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。還有各種門電路中的相關(guān)知識(shí)的驗(yàn)證，如OC門、三態(tài)門到底與普通推拉式結(jié)構(gòu)門有什么區(qū)別?為什么TTL門電路的輸入端懸空相當(dāng)于高電平?這些都需要通過實(shí)驗(yàn)加深對理論知識(shí)的理解與記憶。

1.2 設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)改革

設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生查閱資料、方案設(shè)計(jì)、分析問題和解決問題等多方面能力的，這類實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)過程。

我們要求學(xué)生在滿足設(shè)計(jì)基本要求的前提下，設(shè)計(jì)各種電路。如以譯碼器74138為核心器件，結(jié)合門電路或組合電路模塊以及一些分立元件設(shè)計(jì)流水燈和汽車尾燈等模擬電路和脈沖分配器。當(dāng)設(shè)計(jì)的電路規(guī)模較大(如綜合性實(shí)驗(yàn)秒表和鬧鐘等)，在給定的實(shí)驗(yàn)箱上難以完成時(shí)，可以借助仿真軟件Multisim和Proteus仿真實(shí)現(xiàn)。但要注意提醒學(xué)生軟件仿真和硬件實(shí)現(xiàn)還是有一定區(qū)別的。如仿真軟件中的門電路往往只是用一個(gè)邏輯符號(hào)代替，并且不顯示電源端，而仿真時(shí)默認(rèn)已與電源相接。而實(shí)際電路中門電路是一個(gè)完整的芯片，必須接上電源和地。

另外，為了滿足不同層次學(xué)生的需要，也可采用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分級(jí)制［4］，即對同一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提出不同的要求供學(xué)生選擇。該方法在一定程度上可以對動(dòng)手能力較差的學(xué)生起到較好的激勵(lì)作用，又能滿足部分學(xué)生挑戰(zhàn)高難度以獲得一個(gè)好成績的要求。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的考核依據(jù)主要有三個(gè):一是方案設(shè)計(jì)的優(yōu)劣;二是基本的電路分析方法和技巧的應(yīng)用程度;三是實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫的規(guī)范性和完整性。

2 課程設(shè)計(jì)改進(jìn)措施

1)口述設(shè)計(jì)方案

為了保證課程設(shè)計(jì)主題的統(tǒng)一性及便于各方案之間的比較，題目及設(shè)計(jì)的要求由教師確定。但具體的設(shè)計(jì)方案、電路及組成元器件的選擇則由學(xué)生完成。無論采用何種方案，每個(gè)學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前都要詳細(xì)地向教師口述自己的設(shè)計(jì)思路和每一部分的工作原理，方案通過后方可組裝電路。

2)電路組裝

電路組裝的好壞直接影響著后續(xù)的調(diào)試。實(shí)驗(yàn)組裝的平臺(tái)有很多種，其特點(diǎn)如下:

(1)實(shí)驗(yàn)箱:適用連線較少的電路。當(dāng)電路規(guī)模較大時(shí)，會(huì)顯得雜亂無章;

(2)自制PCB板:通常是在方案確定無誤的情況下才選擇的方式;

(3)無焊面包板:電子元器件可根據(jù)需要隨意插拔，元件可以重復(fù)使用，非常適合電子電路的組裝、調(diào)試和訓(xùn)練;

(4)單面(三連孔)板:主要是采用焊接的方式將分立元件和一些腳座固定在電路板上，芯片插拔安裝方便。但是，一旦出現(xiàn)連線錯(cuò)誤修改走線稍有麻煩，容易出現(xiàn)虛焊現(xiàn)象，不太容易查找錯(cuò)誤。

基于以上特點(diǎn)，為了能讓學(xué)生多得到鍛煉，以培養(yǎng)其分析問題和解決問題的能力，我們建議學(xué)生采用單面(三連孔)板。

3)電路調(diào)試，報(bào)告撰寫和成績評定

在電路調(diào)試過程中，學(xué)生應(yīng)對遇到的問題做好詳細(xì)記錄，分析問題出現(xiàn)原因和相應(yīng)的解決辦法。

撰寫的報(bào)告應(yīng)體現(xiàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容條理性和格式規(guī)范性。報(bào)告由設(shè)計(jì)目的、題目描述、方案設(shè)計(jì)、原理說明、調(diào)試過程、元器件清單和參考文獻(xiàn)等組成。

課程設(shè)計(jì)的最終成績由方案設(shè)計(jì)(30分)、電路組裝(10分)、電路調(diào)試(30分)和報(bào)告(30分)四部分組成。

3 結(jié)語

本文所述的實(shí)驗(yàn)改革是以我校電子信息工程2011級(jí)三個(gè)班為對象進(jìn)行的。在改革過程中，絕大多數(shù)學(xué)生的積極性都很高，尤其是學(xué)習(xí)風(fēng)氣較好的班級(jí)效果更加明顯。

在改革過程中，一個(gè)突出的問題是發(fā)現(xiàn)之前學(xué)生的語言表達(dá)能力和組織能力都較差，不能準(zhǔn)確地使用專業(yè)術(shù)語。另一個(gè)突出特點(diǎn)是經(jīng)過口試和電路調(diào)試兩個(gè)環(huán)節(jié)后，報(bào)告撰寫的雷同率大大下降?？傮w上取得了很好的效果。

［1］ 王亞軍，邸斌，陳寶遠(yuǎn).電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)的變革與學(xué)生能力培養(yǎng)［J］.上海:實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，29(3):136-138.

［2］ 肖看，尹仕，嚴(yán)國萍.創(chuàng)新型電工電子全開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探索與實(shí)踐［J］.上海:實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，29(4):79-82.

［3］ 王敏，湛春暉.構(gòu)建模塊式電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系［J］.北京:實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012，29(4):225-227.

［4］ 高明煜，劉國華.電子設(shè)計(jì)競賽與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索［J］.南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2011，33(1):70-71.

［5］ 刁鳴，王松武.國家級(jí)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的若干理論探討與實(shí)踐［J］.北京:實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2008，25(6)