基于計算機平臺的模擬電子技術(shù)項目化課程教學(xué)及實驗箱的探究

摘 要：本文探究模擬電子技術(shù)實驗箱的意義，在已有天煌DZX-3型電子學(xué)綜合實驗裝置的基礎(chǔ)上，分析現(xiàn)有電子學(xué)綜合實驗裝置存在的一些問題，詳細(xì)介紹了模擬電子技術(shù)實驗箱的研發(fā)目標(biāo)、內(nèi)容，需要解決的關(guān)鍵問題以及擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析。

關(guān)鍵詞：模擬電子技術(shù)；項目化課程教學(xué)；實驗箱；可行性分析

中圖分類號：TN710-4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）18-0042-02

1 引 言

高職教育的改革在于建立一種新的有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的新型教學(xué)模式在教學(xué)中營造成一種能進(jìn)行實踐技能培養(yǎng)的環(huán)境，使學(xué)生能自覺的投身于實踐中，掌握學(xué)習(xí)的主動權(quán)。高職學(xué)校大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)特點是形象思維好于邏輯思維，實踐學(xué)習(xí)好于理論學(xué)習(xí)，動手能力好于動腦能力。項目化課程教學(xué)打破了過去傳統(tǒng)的教學(xué)模式，將理論與實踐有機的結(jié)合起來，在教學(xué)中邊講邊練，講練結(jié)合，使理論在實踐中得以消化，使實踐在理論中得以升華，在提高高職學(xué)生的實踐能力方面起到一定的積極作用，提高他們的實際應(yīng)用水平。

我院模擬電子技術(shù)實驗室一直使用的是天煌DZX-3型電子學(xué)綜合實驗裝置。該平臺比較適合非電類學(xué)生使用，對于電類的學(xué)生，其測試驗證性實驗?zāi)K就稍顯簡單。在平時教學(xué)實驗中以測試驗證性實驗為主，實驗項目比較固定，大多是傳統(tǒng)的實驗項目。出廠前都已經(jīng)提供實驗小板，學(xué)生在實驗過程中不能對電路進(jìn)行元器件的增減或替換，一塊實驗?zāi)０逯荒軐?yīng)一個實驗項目。實驗內(nèi)容單一，實驗方式的靈活性不夠，直接導(dǎo)致某些能引起學(xué)生實驗興趣的實驗項目無法開設(shè)。因此，實驗平臺的好壞，直接影響到學(xué)生做實驗的效率、做實驗的興趣、信心和情緒。好的實驗平臺，培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力有不可替代的作用。

2 項目的研究目的

（1）解決模擬電子技術(shù)課程在進(jìn)行項目化教學(xué)時缺少配套的實訓(xùn)設(shè)備的問題；

（2）解決模擬電子技術(shù)課程項目化教學(xué)的過程考核評價的準(zhǔn)確性問題；

（3）解決模擬電子技術(shù)教學(xué)中實驗實訓(xùn)課過度依賴實驗實訓(xùn)室的大型儀器設(shè)備問題；

（4）初步解決模擬電子技術(shù)教學(xué)中理論教學(xué)與實踐教學(xué)脫節(jié)、仿真結(jié)果與實際現(xiàn)象脫節(jié)的問題，提高學(xué)生的動手能力和理論思維能力。

3 項目的研究意義

開展項目化教學(xué)是高職教育的大勢所趨，但是由于項目化教學(xué)對于實驗實訓(xùn)條件和教師能力的要求都較高，導(dǎo)致目前學(xué)院在進(jìn)行電子技術(shù)課程的教學(xué)過程中絕大多數(shù)都仍是采用以教師為主導(dǎo)的理論課授課加少數(shù)驗證性實驗課的方式，項目化教學(xué)無法展開。本項目研究從項目化教學(xué)的內(nèi)涵要求來設(shè)計配套的實訓(xùn)設(shè)備入手，破解實現(xiàn)以學(xué)生為主體的模擬電子技術(shù)課程的項目化教學(xué)難題，同時為學(xué)生深入開展電子技術(shù)知識與技能競賽和其他的課外活動提供相應(yīng)的平臺支持，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生從被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃友芯浚皂椖框?qū)動的方式進(jìn)行教學(xué)，提高模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)效果，提高學(xué)生參與性與實踐能力，做到理論實踐相結(jié)合。為其他后續(xù)課程的教學(xué)打下良好的基礎(chǔ)。該裝置的研制也為其他課程的項目化教學(xué)實驗實訓(xùn)設(shè)備的研究積累經(jīng)驗。

4 項目所在學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢分析

4.1 目前國外模擬電子技術(shù)課程項目化教學(xué)的做法

根據(jù)相關(guān)的資料，在一些發(fā)達(dá)國家，電子技術(shù)課程基本上都是采用項目化教學(xué)的方式，其做法是由教師和學(xué)生提出一些項目，學(xué)校提供場地、專業(yè)的儀器設(shè)備支持，同時學(xué)校提供一定的經(jīng)費用于購買器材。其優(yōu)點是學(xué)生創(chuàng)作學(xué)習(xí)的自主性較大，缺點是所耗費的教學(xué)資源很大及對于學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和基礎(chǔ)要求較高，只能適合于實驗實訓(xùn)條件很好、經(jīng)費充足的院校進(jìn)行小班化教學(xué)時使用。

4.2 目前國內(nèi)模擬電子技術(shù)課程項目化教學(xué)的做法

目前國內(nèi)模擬電子技術(shù)課程的項目化教學(xué)做法約有三種：

（1）照搬國外發(fā)達(dá)國家的項目化教學(xué)做法。學(xué)校提供場地、設(shè)備和經(jīng)費，學(xué)生自主設(shè)計和制作電路，并進(jìn)行相關(guān)的答辯。

（2）以功率放大器的制作為載體進(jìn)行項目化教學(xué)做法。學(xué)生在教師的帶領(lǐng)下制作一個功率放大器，以功率放大器的制作來涵蓋整個模擬電子課程的教學(xué)內(nèi)容。其優(yōu)點是學(xué)生能夠得到較大型電路的實際鍛煉，但缺點是學(xué)生要花大量的時間在電路的制作上面，有效的教學(xué)時間不多，調(diào)試電路時要用到實訓(xùn)室的眾多儀器設(shè)備，若實訓(xùn)室的儀器設(shè)備不足則無法開展，另外單是一個功放電路也不足以涵蓋整個模擬電子課程的教學(xué)內(nèi)容。

（3）以一些簡易單元電路的制作為載體進(jìn)行項目化教學(xué)做法。這些單元電路大都是一些實驗設(shè)備上的驗證性的單元電路，相當(dāng)于是以實驗教學(xué)來取代理論教學(xué)。這種做法雖然比單純的理論教學(xué)具有直觀性，學(xué)生也得到一定的動手鍛煉，但是學(xué)生對理論知識的掌握還是處于膚淺的階段，當(dāng)電路發(fā)生變化時就不會應(yīng)用理論去分析，學(xué)生的綜合能力得不到鍛煉，距離項目化教學(xué)的要求存在著較大的距離。

5 項目研究方案

5.1 研究目標(biāo)

研制一臺基于計算機平臺的模擬電子技術(shù)項目化課程教學(xué)及考核實驗箱，使之能滿足常規(guī)理論教學(xué)、實訓(xùn)教學(xué)以及項目化教學(xué)的大部分需求。

5.2 研究內(nèi)容

（1）模擬電子技術(shù)課程項目化教學(xué)的內(nèi)涵要求；

（2）模擬電子技術(shù)課程項目化教學(xué)與考核實驗箱的功能要求；

（3）模擬電子技術(shù)課程項目化教學(xué)與考核實驗箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計；

（4）示波器、信號發(fā)生器、頻率特性分析儀等等儀器的模塊化及小型化的方法與實現(xiàn)；

（5）配套教學(xué)課件；

（6）配套的仿真電路的設(shè)計與搭建；

（7）保護(hù)電路的設(shè)計。

6 擬解決的關(guān)鍵問題

（1）通過調(diào)研得到模擬電子技術(shù)課程項目化教學(xué)對于實驗實訓(xùn)設(shè)備所要求的功能及其技術(shù)指標(biāo)；

（2）用多層板和活動板來設(shè)計實驗箱的結(jié)構(gòu)；

（3）用萬能板和單元電路模塊相結(jié)合的方法來進(jìn)行驗證性實驗與創(chuàng)新性實驗的融合，以及提高課堂教學(xué)的效率；

（4）用單片機嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)儀器的模塊化及小型化；

（5）仿真結(jié)果和實際現(xiàn)象的同時對比進(jìn)行，突破單純仿真教學(xué)的局限性。

7 擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析

本項目擬采取的研究方法主要有參考文獻(xiàn)法、實驗法等。其技術(shù)路線為：

（1）采用電腦示波器、嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)儀器的小型化與多功能化；

（2）采用單片機與大規(guī)模集成電路實現(xiàn)復(fù)雜功能電路的模塊化與小型化；

（3）集成視頻采集與監(jiān)控系統(tǒng)便于可視化教學(xué)和進(jìn)行項目化教學(xué)評價；

（4）采用計算機仿真與實際電路運行的現(xiàn)場對比，實現(xiàn)理論教學(xué)內(nèi)容的可視化。

可行性分析：由于項目組成員都具有二十年左右的電子技術(shù)課程的教學(xué)與研究經(jīng)歷，長期的電子實驗實訓(xùn)設(shè)備的使用與維護(hù)經(jīng)歷，以及較強的智能電子產(chǎn)品的設(shè)計與制作能力，其主要成員通過了學(xué)院的課程項目化教學(xué)的培訓(xùn)與考核，因此本項目方案具有可行性。

綜上所述，要在我院開展模擬電子技術(shù)課程的項目化教學(xué)，研制一套適合我院情況的配套的模擬電子技術(shù)課程項目化教學(xué)實訓(xùn)裝置是必要的。本項目完成后，能夠為學(xué)院開展模擬電子課程的項目化教學(xué)提供配套的裝置，為學(xué)院項目化教學(xué)的開展實施提供寶貴的經(jīng)驗。同時該實驗箱能夠?qū)崿F(xiàn)目前學(xué)院電子技術(shù)實驗臺的大部分功能，補充學(xué)院實驗實訓(xùn)設(shè)備不足。

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收稿日期：2018-5-23

作者簡介：俞 華（1973-），女，漢族，浙江肖山人，實驗師，本科，主要從事電工電子教學(xué)工作。