分級(jí)自主實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ皆凇熬€性電路特性實(shí)驗(yàn)”中的應(yīng)用

李亞寧，王聰敏

（空軍工程大學(xué) 電子技術(shù)教研室，陜西 西安 710051）

電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀及存在問題一直以來都是大家討論的熱門話題，其核心在于如何改變其教學(xué)模式以提高教學(xué)效果。對(duì)于學(xué)生來說，學(xué)生對(duì)于單純的理論設(shè)計(jì)和計(jì)算很難提起興趣，他們更愿意了解所學(xué)內(nèi)容能否真正地解決實(shí)際問題。教師們?nèi)菀装l(fā)現(xiàn)：同樣一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，教師設(shè)計(jì)出不同的題目，使用不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果也不盡相同。然而，要找到最合適的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法是不容易的，需要更多的教師花更多的時(shí)間去思考試驗(yàn)和總結(jié)。筆者根據(jù)自己多年從事電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的工作實(shí)踐，提出構(gòu)建一種分級(jí)自主的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，即在不改變客觀實(shí)驗(yàn)條件的前提下，調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)積極性，改善電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程及后續(xù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)效果。分級(jí)自主實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的實(shí)施有助于強(qiáng)化學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)素質(zhì)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容直接與教學(xué)對(duì)象相聯(lián)系，針對(duì)不同類別不同層次的學(xué)生必然有不同層次的教學(xué)內(nèi)容與之對(duì)應(yīng)。

“電路實(shí)驗(yàn)”是空軍工程大學(xué)電類專業(yè)的第一門實(shí)驗(yàn)課，而“線性電路特性實(shí)驗(yàn)”則是整個(gè)實(shí)驗(yàn)體系的一次入門課，對(duì)于學(xué)生來說，掌握儀器儀表的使用方法以及對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的熟練操作同等重要。

本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為兩部分。（1）課外：自主學(xué)習(xí)掌握儀器儀表的使用方法，自主學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理。（2）課堂：搭建實(shí)驗(yàn)電路對(duì)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行驗(yàn)證。

基礎(chǔ)部分：（1）驗(yàn)證疊加原理，至少含有兩個(gè)獨(dú)立源。（2）驗(yàn)證戴維南定理，至少含有一個(gè)獨(dú)立源。（3）選擇合適的實(shí)驗(yàn)室提供的儀器儀表測(cè)量參數(shù)，填入表格。（4）根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案對(duì)戴維南定理進(jìn)行驗(yàn)證。

提高部分：（1）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路并驗(yàn)證最大功率傳輸定理。（2）非線性電路疊加原理的驗(yàn)證。

根據(jù)教學(xué)對(duì)象的不同，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的完成要求有所不同。（1）對(duì)于技術(shù)類學(xué)員：完成基礎(chǔ)部分、提高部分（可以自行選擇）。（2）對(duì)于士兵類學(xué)員：完成基礎(chǔ)部分，提高部分不作要求[1]。

2 實(shí)驗(yàn)過程及要求

課外預(yù)習(xí)實(shí)踐：（1）閱讀實(shí)驗(yàn)室提供的相關(guān)儀器設(shè)備的使用說明，掌握其使用方法。（2）理解實(shí)驗(yàn)原理，知道等效電阻、開路電壓的意義。（3）理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及任務(wù)要求，查閱教材及相關(guān)資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路及相關(guān)參數(shù)。（4）使用Multisim軟件提前仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基礎(chǔ)部分，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

課堂實(shí)踐操作：（1）根據(jù)預(yù)習(xí)，選擇合適的儀器設(shè)備及測(cè)量方法，按照步驟完成實(shí)驗(yàn)。（2）關(guān)注理論分析值、仿真值及實(shí)際測(cè)量值之間的差異；根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況，積極回答提出的問題，進(jìn)行課堂討論。

課后實(shí)驗(yàn)總結(jié)：（1）對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)，提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。（2）在線提問答疑[2]。

3 教學(xué)方法與流程

教學(xué)包括3個(gè)步驟：課前引導(dǎo)+課堂指導(dǎo)+課后答疑[3]。

3.1 課前引導(dǎo)

3.1.1 引導(dǎo)式的任務(wù)下達(dá)

公布具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求，學(xué)習(xí)理論教材相關(guān)章節(jié)熟悉實(shí)驗(yàn)原理，以設(shè)計(jì)需求引導(dǎo)學(xué)員鞏固并運(yùn)用理論課所學(xué)知識(shí)，加強(qiáng)預(yù)習(xí)效果。

3.1.2 提供立體式教學(xué)資源自主學(xué)習(xí)

（1）儀器設(shè)備元器件說明文檔。（2）網(wǎng)絡(luò)答疑。著重在于相關(guān)原理部分及儀器設(shè)備使用方法等，減少課堂內(nèi)固定內(nèi)容的重復(fù)講解，把更多操作思考時(shí)間留給學(xué)員，培養(yǎng)學(xué)員閱讀文獻(xiàn)資料、設(shè)備說明書的能力。

3.2 課堂指導(dǎo)

3.2.1 采取“先動(dòng)手后講解”授課方式

學(xué)員在充分預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，上課直接動(dòng)手操作，實(shí)踐過程中根據(jù)需求進(jìn)行個(gè)別指導(dǎo)。注重引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)問題思考問題自主解決問題。

下課前10～15 min集體開展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的討論，包括實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，實(shí)驗(yàn)應(yīng)該注意的問題及相關(guān)思考題。

3.2.2 因材施教，靈活指導(dǎo)

根據(jù)教學(xué)對(duì)象具體實(shí)踐情況開展實(shí)驗(yàn)討論，如果學(xué)員基礎(chǔ)較好則增加討論內(nèi)容及時(shí)間，如果基礎(chǔ)較差則適當(dāng)減少。

3.2.3 強(qiáng)調(diào)技巧及注意事項(xiàng)

（1）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先查看儀器設(shè)備是否正常工作。

（2）在等效電阻測(cè)量環(huán)節(jié)，讓學(xué)生體會(huì)并理解一個(gè)實(shí)際電路不能輕易把一個(gè)電源短路或者短路，這樣不僅會(huì)給整個(gè)實(shí)際電路系統(tǒng)帶來危險(xiǎn)，更重要的是會(huì)引起人身安全，從而進(jìn)一步可以延伸到實(shí)際工程的相關(guān)知識(shí)。

3.3 課后答疑

布置課后思考題，引導(dǎo)學(xué)員對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及相關(guān)知識(shí)進(jìn)行探究：（1）疊加原理、戴維南定理在什么條件下應(yīng)用？（2）說明戴維南定理的驗(yàn)證方法和過程？（3）戴維南定理實(shí)驗(yàn)中，RO的測(cè)試方法有哪些？（4）戴維南定理實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)箱0～12 V電壓源已用導(dǎo)線連接至實(shí)驗(yàn)電路中12 V獨(dú)立源插孔，現(xiàn)在要用直接測(cè)試法測(cè)定RO，那么實(shí)驗(yàn)電路中12 V獨(dú)立源如何處理？

（1）對(duì)學(xué)員課后提問進(jìn)行回答，可以采取面談、網(wǎng)上論壇答疑等方式。（2）與學(xué)員課后交流，抽樣發(fā)放調(diào)查問卷，獲取學(xué)員反饋，進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)方式[4]。

4 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

實(shí)驗(yàn)報(bào)告需要反映以下工作[5]。

4.1 預(yù)習(xí)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵饬x；實(shí)驗(yàn)采用的儀器儀表設(shè)備型號(hào)；實(shí)驗(yàn)原理；根據(jù)需求設(shè)計(jì)的電路圖及參數(shù)；用仿真軟件仿真的電路截圖、現(xiàn)象截圖、仿真數(shù)據(jù)記錄、計(jì)算分析；提高部分的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案、電路圖、步驟、數(shù)據(jù)記錄表格等（此部分加分）。

4.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)；實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)與理論設(shè)計(jì)、仿真實(shí)驗(yàn)的差異，分析原因?？偨Y(jié)實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，解決方法和收獲。合理使用儀器設(shè)備查找實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題。總結(jié)疊加定理、戴維南定理的使用條件、應(yīng)用場(chǎng)合等。指導(dǎo)書上的思考題，寫出對(duì)實(shí)驗(yàn)的自我評(píng)價(jià)、心得體會(huì)及其他疑問。

5 考核要求與方法

（1）預(yù)習(xí)情況：提交預(yù)習(xí)報(bào)告，考核學(xué)員預(yù)習(xí)情況（10分）。

考核標(biāo)準(zhǔn)及考核方法：檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)報(bào)告。預(yù)習(xí)報(bào)告中有多個(gè)方案，并進(jìn)行取舍論證的3分；有設(shè)計(jì)過程并詳細(xì)計(jì)算過程的4分；有運(yùn)用仿真軟件進(jìn)行仿真的3分。

（2）實(shí)驗(yàn)過程：現(xiàn)場(chǎng)觀察學(xué)員實(shí)踐情況。在實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行考核（15分）。

考核標(biāo)準(zhǔn)及考核方法：電路連接美觀正確3分；按照實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程進(jìn)行操作3分；測(cè)量數(shù)據(jù)正確合理3分；正確運(yùn)用儀器儀表3分；正確整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)及儀器儀表3分。

（3）實(shí)驗(yàn)報(bào)告：課后一周內(nèi)提交，考察實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的完成程度，數(shù)據(jù)記錄的規(guī)范性，數(shù)據(jù)計(jì)算的正確性，分析及結(jié)論的科學(xué)性，給出實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績（5分）。

考核標(biāo)準(zhǔn)及考核方法：滿足實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求的、書寫認(rèn)真、字跡工整的5分。

（4）綜合預(yù)習(xí)情況、課堂實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)報(bào)告折算加入本項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)成績。

6 實(shí)驗(yàn)特色或創(chuàng)新

相對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)形式具有形式新穎、內(nèi)容生動(dòng)、主線關(guān)聯(lián)的鮮明特色：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，學(xué)員自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，增加預(yù)習(xí)主動(dòng)性。（2）電路結(jié)構(gòu)、參數(shù)具有自主性，增加了實(shí)驗(yàn)的趣味性，也避免抄襲數(shù)據(jù)現(xiàn)象。（3）進(jìn)階式實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)，便于根據(jù)不同教學(xué)對(duì)象提出不同要求。（4）先做后講的教學(xué)方式，更好地發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性。（5）理論聯(lián)系實(shí)際，讓學(xué)生學(xué)會(huì)把書本上的電路轉(zhuǎn)變成實(shí)際電路。（6）改變傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的手段，增加了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的難度。