電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革與探索

楊曉霞 于群 王媛媛 張承明

摘要：隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，大批高校針對非電類專業(yè)學(xué)生開設(shè)了《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程，實(shí)驗(yàn)是《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的重要和核心環(huán)節(jié)。針對我校電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，引入翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，重新規(guī)劃實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并將其劃分為認(rèn)知型、總結(jié)型和綜合設(shè)計(jì)型三類實(shí)驗(yàn)，調(diào)整每類實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)數(shù)及授課方式。通過實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革，加深了學(xué)生對理論知識的理解，同時(shí)提高了他們的動手能力，激發(fā)其創(chuàng)造性。

關(guān)鍵詞：電子技術(shù)基礎(chǔ)；實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革；翻轉(zhuǎn)課堂

中圖分類號：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）29-0146-03

1 引言

《電子技術(shù)基礎(chǔ)》將電路、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)三門課程有機(jī)集合，隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，很多高校針對非電類專業(yè)學(xué)生開設(shè)了《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程。在我?！峨娮蛹夹g(shù)基礎(chǔ)》是計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的必修課程，它系統(tǒng)地介紹了二極管、三極管、組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路的內(nèi)容，作為《計(jì)算機(jī)組成原理》的先修課程，幫助學(xué)生積累硬件知識，增強(qiáng)其電路分析及設(shè)計(jì)能力，在教學(xué)體系中占有十分重要的位置。

《電子技術(shù)基礎(chǔ)》是一門操作性、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，但是其理論教學(xué)往往內(nèi)容抽象。因此作為課程的必要補(bǔ)充，實(shí)驗(yàn)課便成為《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的重要和核心環(huán)節(jié)。

《電子技術(shù)基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)課程的基本任務(wù)一是輔助學(xué)生進(jìn)行理論知識的消化和理解，更重要的任務(wù)是進(jìn)行理論知識的擴(kuò)充，切實(shí)加強(qiáng)學(xué)生的動手操作能力。目前我校的《電子技術(shù)基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)存在下面幾個(gè)問題：

1）實(shí)驗(yàn)課程往往安排在全部理論課結(jié)束后，這就導(dǎo)致理論與實(shí)驗(yàn)脫節(jié)，無法很好地起到輔助理論理解的作用。

2）實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生嚴(yán)重缺乏積極主動性，實(shí)驗(yàn)課程依然以教師為主體，往往在課堂上“教師一步步介紹，學(xué)生一步步模仿”，學(xué)生依賴?yán)蠋煹闹笇?dǎo)。這導(dǎo)致的一個(gè)直接結(jié)果是，一節(jié)實(shí)驗(yàn)課后學(xué)生雖然完成了實(shí)驗(yàn)任務(wù)，但是卻不知道自己到底做了什么，更談不上實(shí)驗(yàn)收獲。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的根本原因是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置偏重理論，也就是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基本以認(rèn)知實(shí)驗(yàn)為主，很少與實(shí)際應(yīng)用相關(guān)聯(lián)，這樣實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生“照本宣科”、“應(yīng)付任務(wù)”也就不足為奇了。

2 教學(xué)改革的方法和措施

針對我校在《電子技術(shù)基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)課開設(shè)過程中存在的問題，首先根據(jù)《電子技術(shù)基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)內(nèi)容和培養(yǎng)目標(biāo)，將實(shí)驗(yàn)分為認(rèn)知型、總結(jié)型和綜合設(shè)計(jì)型三類實(shí)驗(yàn)，合理分配各類實(shí)驗(yàn)的開課時(shí)間和學(xué)時(shí)數(shù)，引入翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，實(shí)驗(yàn)課上杜絕“教師滔滔不絕，學(xué)生昏昏欲睡”的教學(xué)模式，將自主權(quán)和創(chuàng)造權(quán)留給學(xué)生，充分調(diào)動學(xué)生的積極主動性。

2.1 “認(rèn)知型實(shí)驗(yàn)先行”的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ礁母?/p>

所謂的認(rèn)知型實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，了解器件特性的一類實(shí)驗(yàn)。在本次教學(xué)改革中我們將這類實(shí)驗(yàn)安排到理論課程之前開展。實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書或者教師講解的操作步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)過程，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。然后理論課上教師帶領(lǐng)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過真實(shí)數(shù)據(jù)，輔助學(xué)生認(rèn)知器件，理解理論知識。這種從現(xiàn)象出發(fā)，進(jìn)行歸納總結(jié)得到理論知識的過程也符合人類認(rèn)知新鮮事物的過程。表1是實(shí)驗(yàn)課中認(rèn)知型實(shí)驗(yàn)安排，四次認(rèn)知型實(shí)驗(yàn)分別帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識并觀察二極管、三極管、門電路和觸發(fā)器。

認(rèn)知型實(shí)驗(yàn)課不重點(diǎn)考察學(xué)生的動手能力，以認(rèn)識器件、觀察器件、熟悉設(shè)備為主要目標(biāo)，所以認(rèn)知型實(shí)驗(yàn)課仍以教師講解為主。表2以三極管認(rèn)知實(shí)驗(yàn)為例，展示認(rèn)知型實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)課上教師首先引導(dǎo)學(xué)生觀察三極管的外部形態(tài)和輸入輸出管腳，具體講解并演示實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生只需要按照具體操作步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。表2中的實(shí)驗(yàn)任務(wù)2、實(shí)驗(yàn)任務(wù)3和實(shí)驗(yàn)任務(wù)4分別代表了三極管三個(gè)工作區(qū)域的特性，通過結(jié)果的對比和觀察，學(xué)生能有從中體會三極管的特點(diǎn)、與二極管的不同等內(nèi)容，有了這樣的感性認(rèn)知，課堂教學(xué)中與實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)合，能讓學(xué)生更加容易理解并掌握三極管的基本概念和特點(diǎn)。

2.2 “層次化、應(yīng)用型”的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革

《電子技術(shù)基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)課重要的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的整機(jī)概念，并掌握基本的電路設(shè)計(jì)的原理和方法，最終能夠設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)簡單的電路。對于從未接觸過電路的同學(xué)來講，這顯然需要一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。我們采用了“層次化、應(yīng)用型”的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的不同，將實(shí)驗(yàn)分為認(rèn)知型實(shí)驗(yàn)、總結(jié)型實(shí)驗(yàn)和綜合應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)，三層次的實(shí)驗(yàn)安排如表3所示。

在2學(xué)時(shí)的認(rèn)知型實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生基本熟悉了硬件環(huán)境，接下來是4學(xué)時(shí)總結(jié)型實(shí)驗(yàn)。這類實(shí)驗(yàn)的目的一方面讓學(xué)生加深對于理論知識的理解并作簡單擴(kuò)展，另一方面通過總結(jié)型的實(shí)驗(yàn)學(xué)生應(yīng)逐步掌握電路設(shè)計(jì)、連線及調(diào)試等一系列過程，為綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)做好充分的前期準(zhǔn)備，總結(jié)型實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)安排如表2.4所示。學(xué)習(xí)完二極管之后開展二極管實(shí)現(xiàn)與門電路的設(shè)計(jì)，首先使學(xué)生把模擬電路和數(shù)字電路進(jìn)行關(guān)聯(lián)，了解到兩門課程之間的相關(guān)性，同時(shí)也使學(xué)生認(rèn)識到半導(dǎo)體是門電路的基礎(chǔ)和核心。通過三極管對二極管的模擬，學(xué)生能認(rèn)識到三極管的特點(diǎn)及應(yīng)用，加強(qiáng)對于二極管和三極管異同的理解，進(jìn)一步掌握三極管的應(yīng)用。全加器的制作實(shí)驗(yàn)學(xué)生能體會到門電路是組合邏輯電路的核心，同時(shí)全加器的實(shí)現(xiàn)其實(shí)就是組合

邏輯電路的實(shí)現(xiàn)過程，通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能了解組合邏輯電路的設(shè)計(jì)流程，并通過記錄實(shí)現(xiàn)過程中的問題及解決，掌握電路調(diào)試的基本方法，增加其動手能力的同時(shí)也提高了解決問題的能力。在基本門制作觸發(fā)器的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生就能夠?qū)⑵渌鶎W(xué)到的理論知識全部系統(tǒng)起來，二極管三極管是門電路的基礎(chǔ)，而門電路是時(shí)序邏輯電路的基礎(chǔ)，組合和時(shí)序兩類電路是計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)電路，這樣從半導(dǎo)體器件出發(fā)，經(jīng)過門電路最終幫助學(xué)生建立起整機(jī)概念，同時(shí)在簡單的電路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程中，學(xué)生不僅能夠掌握電路實(shí)現(xiàn)的流程，還積累了寶貴的電路調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)，為綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。

總結(jié)型實(shí)驗(yàn)的教學(xué)環(huán)節(jié)體現(xiàn)師生的相互結(jié)合，在這一階段學(xué)生掌握了基本器件的原理和特點(diǎn)，但是對電路設(shè)計(jì)的具體細(xì)節(jié)了解不多。在實(shí)驗(yàn)課中教師不再需要進(jìn)行理論知識和實(shí)驗(yàn)步驟的講解，而是應(yīng)該有選擇性的講解一到兩個(gè)芯片的電氣特性，連線時(shí)候的注意事項(xiàng)，調(diào)試方法等問題。講解完畢后布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)，由學(xué)生分組討論設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)，這一過程充分調(diào)動了學(xué)生的思考能力，并通過獨(dú)立的連線及調(diào)試過程增加動手能力及解決問題的能力。表5以二極管組成與門電路實(shí)驗(yàn)為例，介紹了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。從表2.5可以看出，在總結(jié)型實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，教師的講解內(nèi)容大幅度減少，從指導(dǎo)性詳細(xì)的講解變換為啟發(fā)性引導(dǎo)性的講解。同時(shí)在總結(jié)型實(shí)驗(yàn)中增加了學(xué)生討論的環(huán)節(jié)，學(xué)生們通過分組討論完成電路的設(shè)計(jì)，這樣能夠充分增加學(xué)生的參與意識與參與度。另外在總結(jié)型實(shí)驗(yàn)中要注重實(shí)驗(yàn)啟發(fā)與總結(jié)部分，也就是在完成實(shí)驗(yàn)后引導(dǎo)學(xué)生體會通過這次實(shí)驗(yàn)?zāi)阏J(rèn)識到了什么，這是對理論知識的很好的回顧與總結(jié)。學(xué)生在真正的電路設(shè)計(jì)過程中一定會遇到各種各樣的問題，而這些問題恰好能有效地提高學(xué)生的動手能力，所以在總結(jié)型實(shí)驗(yàn)中，尤其要注意引導(dǎo)學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題，以及解決問題的過程，為日后的電路實(shí)現(xiàn)積累經(jīng)驗(yàn)。

《電子技術(shù)基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)課最重要的目標(biāo)之一就是使學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的能力，這也是綜合應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)的目的。在這一時(shí)期學(xué)生掌握了所有器件的理論知識，并積累了一定的電路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的經(jīng)驗(yàn)，此時(shí)應(yīng)該將課本上的理論知識與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，并最終完成一套應(yīng)用電路的實(shí)現(xiàn)。在綜合應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)中，引入翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，將課堂實(shí)驗(yàn)時(shí)間充分留給學(xué)生，由學(xué)生根據(jù)所學(xué)到的理論知識分組討論確定設(shè)計(jì)內(nèi)容，獨(dú)立設(shè)計(jì)電路、完成電路的連線和調(diào)試。這一過程中教師起到輔助作用，在設(shè)計(jì)內(nèi)容的確定過程中教師適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生即可。在綜合應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過選題過程充分回顧所學(xué)知識，并在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程中進(jìn)一步提高動手能力和解決問題的能力。

3 結(jié)束語

文章針對我?！峨娮蛹夹g(shù)基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)課堂上存在的學(xué)生實(shí)驗(yàn)不積極、依賴教師指導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與理論脫節(jié)等問題，進(jìn)行《電子技術(shù)基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)課教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方式的改革。首先針對教學(xué)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)課的培養(yǎng)目標(biāo)，重新制定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的不同將實(shí)驗(yàn)分為認(rèn)知型實(shí)驗(yàn)、總結(jié)型實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，合理安排各類型實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容及時(shí)間比例。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)課中引入翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，隨著實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的推進(jìn)教師的講解比例越來越少，而學(xué)生的參與度和獨(dú)立程度也越來越高。

通過實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容的改革，能有效提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)課的參與意識，發(fā)揮學(xué)生的積極主動性，同時(shí)有利于進(jìn)一步鞏固課堂理論知識，實(shí)驗(yàn)課結(jié)束后學(xué)生將具備獨(dú)立進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王楊，殷曉斌，陳付龍，等.面向高師院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略研究[J].大學(xué)教育，2014（8）：132-134.

[2] 王鑒，安富海，李澤林.“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下課程與教學(xué)論研究的進(jìn)展與反思[J].教育研究，2017（11）：105-114.

[3] 林琛琛.創(chuàng)客教育：高校課堂教學(xué)改革的新視角[J].教育理論與實(shí)踐，2017（37）：33-36.

[4] 黃愛華.高等教育教學(xué)模式的演進(jìn)、研究與變革[J].高校教育管理，2017（01）：92-96.

[5] 王婷，徐繼存，王愛菊.改革開放四十年我國課堂教學(xué)研究的回顧與反思[J].教育學(xué)報(bào)，2018（14）：27-34.

[6] 王潤蘭，張振國，馬艷彬，宋瀟.高校翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)施影響因素探析[J].教學(xué)實(shí)踐與教師專業(yè)發(fā)展，2017（10）：131-137.

[7] 崔天裕.生動課堂的實(shí)踐與探索[J].教育理論與實(shí)踐，2018（38）：59-60

[8]宋生濤，楊曉萍.翻轉(zhuǎn)課堂的基本原理與教學(xué)形態(tài)[J].西北師大學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2018，55（02）：98-104.

[9] 喬莉，魏海波.基于翻轉(zhuǎn)課堂和虛擬仿真的單片機(jī)教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2018，35（03）：112-114+139.

[10] 李彤彤，龐麗，王志軍.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響研究——基于37個(gè)實(shí)驗(yàn)和準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)的元分析[J].電化教育研究，2018，39（05）：99-107.

【通聯(lián)編輯：王力】