模擬電子實驗教學(xué)考核體系的改革與實踐

顧秋潔，譚愛國

(上海理工大學(xué) 電工電子實驗中心，上海 楊浦區(qū) 200093)

近年，教育部著力實施的針對高等教育的重大改革項目 “卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，其核心內(nèi)容是培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。高等學(xué)校實驗教學(xué)是 “動腦”和 “動手”相結(jié)合的過程，是 “卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的重點之一[1－4]。而實驗教學(xué)的考核則是實驗教學(xué)的重要組成部分，開展好實驗教學(xué)課程，必須要有科學(xué)的考核體系，對教與學(xué)兩方面都具有 “導(dǎo)向”作用[5－7]。

模擬電子實驗作為高等學(xué)校電氣類、電子信息類、醫(yī)療器械類等專業(yè)課程體系中的專業(yè)基礎(chǔ)必修實踐課程，也必須要有科學(xué)的考核體系，貫穿整個實驗教學(xué)的過程。通過規(guī)范考核方法，增加考核方式，從各個環(huán)節(jié)對學(xué)生實驗?zāi)芰M(jìn)行考核，可以直接全面反映學(xué)生的實驗技能水平，知識的綜合應(yīng)用能力，提高學(xué)生參與實驗的積極性，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力和動手能力，讓學(xué)生在實驗中發(fā)揮主動性和創(chuàng)造性，同時增強模擬電子實驗課程的教學(xué)效果和實驗教學(xué)質(zhì)量。

1 模擬電子實驗教學(xué)考核現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的模擬電子實驗教學(xué)考核模式，以學(xué)生完成實驗為考核任務(wù)，考核方法僅依據(jù)實驗過程中學(xué)生的出勤和提交的實驗報告評定成績，其中實驗報告成績占大比重，考核測評指標(biāo)單一[8－10]，實驗教學(xué)過程也會出現(xiàn)一些教學(xué)效果不佳的情況。課前要求學(xué)生寫的實驗預(yù)習(xí)報告千篇一律，有照抄實驗教材的現(xiàn)象，學(xué)生常常不清楚實驗到底要做什么；課堂實驗時，學(xué)生按照實驗指導(dǎo)教師講授的或教材上給定的元器件、電路圖、實驗步驟被動地接受實驗內(nèi)容與原理，依葫蘆畫瓢或按部就班地完成實驗，甚至只動手不動腦就可以完成實驗而且得到較好的實驗數(shù)據(jù)，實驗后將實驗數(shù)據(jù)稍做處理就可以形成實驗報告[11－12]。這樣導(dǎo)致一部分學(xué)生不重視實驗過程，只注重實驗結(jié)果及實驗報告的書寫，甚至出現(xiàn)沒有認(rèn)真做實驗而報告寫得很好的學(xué)生，得到實驗成績的高分。以實驗報告為考核標(biāo)準(zhǔn)的實驗考核方式極大地挫傷了部分學(xué)生開展實驗的積極性、主動性和創(chuàng)造性，無法實現(xiàn)模擬電子實驗要求的實驗教學(xué)效果，也無法對學(xué)生真正的實驗?zāi)芰退阶龀鲇袑哟蔚?、科學(xué)地和全面地評價，更不能有效地提高學(xué)生的動手實踐能力和創(chuàng)新能力，不能適應(yīng)新形勢下教學(xué)改革人才培養(yǎng)的目標(biāo)要求。

2 模擬電子實驗教學(xué)考核改革與實踐

根據(jù)模擬電子實驗教學(xué)特點，對現(xiàn)有的模擬電子實驗課程考核體系進(jìn)行改革。整合實驗內(nèi)容，從模擬電子實驗教學(xué)的各個環(huán)節(jié)出發(fā)，將實驗預(yù)習(xí)、實驗過程、實驗項目性質(zhì)和期末考試方式等環(huán)節(jié)均作為考核內(nèi)容，把考核方法量化落實貫穿于整個實驗教學(xué)過程中，實現(xiàn)實驗考核評定多元化，實驗教學(xué)和考核有機融合，既注重學(xué)生的實驗過程評價，又注重學(xué)生的能力評價，構(gòu)建科學(xué)、全面的考核測評指標(biāo)體系，從而能夠全面、客觀地檢驗學(xué)生實驗學(xué)習(xí)情況和實驗技能，并能公正、合理地評價學(xué)生的實驗成績、創(chuàng)新意識和科研能力，準(zhǔn)確地評估實驗教學(xué)效果和提高實驗教學(xué)質(zhì)量。

2.1 實驗預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)

實驗預(yù)習(xí)是實驗教學(xué)中非常重要的一個環(huán)節(jié)，尤其是模擬電子實驗需要涉及各種電子元器件、信號測量儀器等，實驗預(yù)習(xí)就更是不可缺少。模擬電子實驗利用開放性實驗教學(xué)和資源共享，建立課程中心網(wǎng)站，將模擬電子實驗設(shè)備介紹、實驗微視頻、實驗課件以及實驗安排等課程信息發(fā)布到網(wǎng)站上。教學(xué)安排上重新調(diào)整課堂內(nèi)外時間，采用 “翻轉(zhuǎn)課堂”模式，學(xué)生根據(jù)網(wǎng)站上發(fā)布的實驗項目要求可進(jìn)行自主學(xué)習(xí)實驗儀器的使用、了解電子器件選擇、明確實驗的內(nèi)容，并精簡概括地書寫實驗預(yù)習(xí)報告，完成實驗電路設(shè)計和回答預(yù)習(xí)思考題。實驗指導(dǎo)教師則在每次實驗前對學(xué)生的預(yù)習(xí)報告進(jìn)行檢查，將預(yù)習(xí)思考題回答和預(yù)習(xí)報告整體評定記入學(xué)生的平時成績。實驗預(yù)習(xí)成績占總成績的5%。教師對實驗預(yù)習(xí)中學(xué)生所設(shè)計的模擬電路的正確性不做判定打分，而是由學(xué)生在實驗過程中自行對其更正。這樣的預(yù)習(xí)模式使實驗教學(xué)內(nèi)容在時間和空間上得到延伸，也避免了學(xué)生大篇幅抄寫教材上的實驗?zāi)康暮蛯嶒炘恚灰髮W(xué)生通過實驗預(yù)習(xí)，不僅清楚 “做什么，怎么做”，同時明確 “為什么這么做”[13]。要求只有實驗預(yù)習(xí)的學(xué)生才能進(jìn)行實驗，沒有做預(yù)習(xí)的學(xué)生則不批準(zhǔn)參加實驗并視為缺勤處理，這樣保證了實驗課程的出勤率，同時讓學(xué)生能夠重視實驗、重視預(yù)習(xí)、激發(fā)學(xué)生實驗學(xué)習(xí)的積極性，對學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)方法也起著重要的指導(dǎo)作用。

2.2 實驗過程環(huán)節(jié)

模擬電子實驗遵循 “認(rèn)識、理解、消化、實踐、提升”的循序漸進(jìn)認(rèn)知模式，設(shè)有基礎(chǔ)實驗和進(jìn)階實驗兩個項目類別，在整個實驗過程中，以實驗項目類別進(jìn)行考核評定，不同實驗層次有不同考核側(cè)重點。對學(xué)生在實驗操作、觀察能力、實驗結(jié)果分析和實驗項目的把握能力等方面，指導(dǎo)教師記錄學(xué)生的具體實驗情況。

1)基礎(chǔ)實驗階段。

基礎(chǔ)實驗是結(jié)合模擬電子技術(shù)理論課內(nèi)容而設(shè)置的，以驗證性實驗為主，在課時內(nèi)學(xué)生依據(jù)教師講解的實驗原理、實驗操作過程和實驗注意事項等進(jìn)行實驗。基礎(chǔ)實驗的目的是讓學(xué)生加深理解模擬電子理論知識，掌握模擬電子實驗的基本技能，如信號發(fā)生器、示波器、毫伏表等儀器設(shè)備的基本使用方法，初步識別電子元器件，培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作方法技能和實驗數(shù)據(jù)處理手段[14－16]。

基礎(chǔ)實驗階段重點考核學(xué)生的實驗操作和實驗結(jié)果。指導(dǎo)教師在指導(dǎo)過程中細(xì)心觀察每個學(xué)生的實驗操作情況，并進(jìn)行詳細(xì)記錄以便成績評定，包括常用模擬電子儀器儀表的正確使用、驗證性電路中電源的連接，常用電子元器件使用和連接方法，能否按實驗電路圖正確連線，能否準(zhǔn)確測量讀取實驗數(shù)據(jù)，觀察實驗波形曲線和現(xiàn)象等。對學(xué)生經(jīng)常出現(xiàn)的一些錯誤操作，教師進(jìn)行及時糾正，但如果學(xué)生沒能引起足夠重視，在同一基本操作中多次犯錯，則對這項成績進(jìn)行扣分，甚至加倍扣分。每個項目實驗項目完成后，學(xué)生對實驗原理操作要點、數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)形成報告。教師將報告和實際操作一并記入基礎(chǔ)實驗階段的成績，該階段的成績占總成績的20%。基礎(chǔ)實驗階段不僅能使學(xué)生的基本操作技能得到有效地提高，也有利于學(xué)生在實驗中養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣，而且詳細(xì)的考核記錄能夠真實地反映學(xué)生的實際操作動手能力，避免以實驗報告作為單一評分標(biāo)準(zhǔn)的情況，公平合理地評價每一位學(xué)生。

2)進(jìn)階實驗階段。

進(jìn)階實驗是在基礎(chǔ)實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上增加一兩個知識點而設(shè)置的。進(jìn)階實驗在整個實驗教學(xué)過程中會以兩種形式出現(xiàn)。第一種，在基礎(chǔ)實驗階段設(shè)置的課堂附加實驗，學(xué)有余力的學(xué)生可以在完成當(dāng)日基礎(chǔ)實驗項目后選做，教師則對學(xué)生的附加實驗完成情況作為加分記錄，這種形式的進(jìn)階實驗考核成績占總成績的5%，主要考查學(xué)生是否掌握實驗原理并靈活運用儀器設(shè)備。第二種，進(jìn)階實驗設(shè)置為獨立完整的實驗項目，學(xué)生根據(jù)實驗要求自行選擇需要的元器件，設(shè)計和繪制電路圖，觀察模擬信號狀態(tài)，測試數(shù)據(jù)并進(jìn)行理論和誤差分析。這部分實驗需要學(xué)生吃透知識點，深入了解模擬電子的特點，能夠發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，學(xué)生可將自己的想法融入實驗中。教師依據(jù)學(xué)生查到的資料和設(shè)計的電路考查學(xué)生的實驗設(shè)計能力，對學(xué)生所設(shè)計的實驗電路中模擬電子元器件的選擇、電路的可行性和實驗結(jié)果進(jìn)行考核評定，這部分進(jìn)階實驗考核成績占總成績的20%。不論哪種形式的進(jìn)階實驗都能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加他們的成就感。因為進(jìn)階實驗以設(shè)計性實驗為主，理論設(shè)計要落實到實際電路一般不會很順利，學(xué)生在實驗過程中會遇到一些障礙，這也有利于鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題和獨立解決問題的能力，而實驗考核評定不再拘泥于實驗報告而真正轉(zhuǎn)向?qū)W(xué)生個人能力的評價。

2.3 期末考試環(huán)節(jié)

模擬電子實驗期末考試階段是整個實驗教學(xué)考核的重要環(huán)節(jié)。針對不同層次的學(xué)生和學(xué)生在前兩個階段的實驗情況，設(shè)有兩種期末考核模式，分別是常規(guī)實驗考核模式和應(yīng)用實驗考核模式，學(xué)生和指導(dǎo)教師可根據(jù)在基礎(chǔ)和進(jìn)階實驗階段的實驗情況對期末考試模式進(jìn)行雙向選擇，這樣就能打破傳統(tǒng)單一性的考試模式，也充分體現(xiàn)了分層次因材施教的教學(xué)手段。

常規(guī)實驗考核模式是以學(xué)生在課時內(nèi)做過的實驗項目和運用過的電子元器件為考核內(nèi)容，該考核模式設(shè)有相關(guān)模擬電子實驗試題庫。在期末考核時，學(xué)生在試題庫中隨機抽取實驗試題，在規(guī)定時間內(nèi)完成電路的實物搭建、信號設(shè)置、結(jié)果觀察和數(shù)據(jù)讀取。教師考核學(xué)生對儀器元器件的使用、電路連接、操作規(guī)范和數(shù)據(jù)讀取的正確性等方面，并對考核過程中出現(xiàn)的模擬信號結(jié)果和信號波形提問學(xué)生，進(jìn)行知識點方面的評分。這種考核方式能夠真實地反映學(xué)生對該門實驗課程內(nèi)容的掌握程度，評價出學(xué)生的實驗?zāi)芰λ胶蛯嶒瀸W(xué)習(xí)情況。

應(yīng)用實驗考核模式是以實驗原理為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計實際應(yīng)用電路為考核內(nèi)容。以兩人小組為單位進(jìn)行考核，教師會提前布置考核內(nèi)容，給學(xué)生預(yù)留準(zhǔn)備時間。同組學(xué)生按照應(yīng)用實驗考核要求在準(zhǔn)備期內(nèi)協(xié)作完成理論計算、元器件選擇、模擬電路設(shè)計、自擬測試表格以及書寫設(shè)計報告?？己藭r，同組學(xué)生完成電路搭建、調(diào)試排障、應(yīng)用電路性能分析以及書寫結(jié)論報告。教師對每組實驗數(shù)據(jù)實行當(dāng)場抽檢測量，對應(yīng)用電路性能進(jìn)行提問質(zhì)疑，從而進(jìn)行實驗結(jié)果評分。由于模擬電子電路的設(shè)計不是唯一的，這種考核方式能夠培養(yǎng)學(xué)生對基本電路、元器件選擇靈活運用的能力，進(jìn)一步加深學(xué)生對實際應(yīng)用電路設(shè)計的認(rèn)識，動手能力比較強和理論基礎(chǔ)扎實的學(xué)生也能把自己的想法嘗試落實到應(yīng)用中，而小組的形式也能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作精神。

實驗期末考核成績占總成績的50%，兩種期末考核模式都能真實客觀地反映學(xué)生在模擬電子實驗中掌握的實驗技能和實際操作能力水平，也能使理論與實踐相互促進(jìn)，發(fā)掘?qū)W生的潛力，有利于高年級階段創(chuàng)新實踐能力的快速提升，為后續(xù)推進(jìn)創(chuàng)新訓(xùn)練打下基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語

模擬電子實驗課程以培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、自主實驗、自主創(chuàng)新能力為目標(biāo)，通過整合實驗教學(xué)內(nèi)容、規(guī)范考核方法、增加考核方式對實驗教學(xué)考核體系進(jìn)行改革，建立考核內(nèi)容層次化，考核方式多樣性，注重過程考核的模擬電子實驗教學(xué)考核體系。學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行實驗前的模電實驗項目預(yù)習(xí)，引導(dǎo)他們主動參與實驗，實驗教學(xué)效果比傳統(tǒng)的教學(xué)方法更好。遵循 “認(rèn)識、理解、消化、實踐、提升”的循序漸進(jìn)認(rèn)知模式，基礎(chǔ)和進(jìn)階實驗考核內(nèi)容和方式的設(shè)置激發(fā)了學(xué)生實驗的興趣，特別是附加進(jìn)階實驗吸引了絕大多數(shù)學(xué)生的參與，課堂氛圍也活躍了不少。而兩種模式的期末考核方式讓有應(yīng)用電路設(shè)計潛力的學(xué)生脫穎而出，他們更愿意在期末考試時選擇應(yīng)用實驗考核模式，選擇該考核方式的人數(shù)比預(yù)期的要多，因為他們覺得這種方式面對的是一個新的實驗項目，能體現(xiàn)自己在模擬電子方面的實力，如果得到較好的成績也就更有成就感。實踐證明，層次化多樣性的模擬電子實驗考核體系既可以激發(fā)學(xué)生對實驗的興趣，又可以提高學(xué)生的基本操作技能，養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣，培養(yǎng)較強的模擬電子技術(shù)實踐能力和創(chuàng)新能力。在考核評價學(xué)生的過程中，教師有標(biāo)準(zhǔn)可依，能夠公平合理地評價不同發(fā)展特點的學(xué)生，使得模擬電子實驗課程的教學(xué)效果和實驗教學(xué)質(zhì)量也有所提高。

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