模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革

陳壽坤，鄭清蘭

（閩南理工學(xué)院 實(shí)踐教學(xué)中心，福建 石獅 362700）

模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)是一門獨(dú)立設(shè)置的實(shí)驗(yàn)課程，16學(xué)時(shí)，0.5學(xué)分.相對(duì)于理論教學(xué)，該課程具有直觀性、實(shí)踐性、綜合性，在培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力方面具有極其重要的地位和作用，是電子技術(shù)課程體系的重要實(shí)踐環(huán)節(jié).但目前的教學(xué)內(nèi)容較為落后，教學(xué)方法缺乏信息化技術(shù)手段，不利于學(xué)生的發(fā)揮.因此，提出改革現(xiàn)有教學(xué)中的不足，實(shí)驗(yàn)大綱內(nèi)容結(jié)合電子大賽要求，教學(xué)手段采用軟硬件結(jié)合方式并使用現(xiàn)代化教學(xué)工具——超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)［1］，讓學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)中找到自已想要的資源，充分發(fā)揮線上線下資源的優(yōu)越性，以此達(dá)到提高學(xué)生實(shí)踐基本技能綜合能力的目的.

1 目前實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題

1.1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排不合理

模擬電子技術(shù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)大綱主要有7個(gè)實(shí)驗(yàn)，共16學(xué)時(shí)，如表1所示.其中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)6個(gè)，占實(shí)驗(yàn)總數(shù)的85%，綜合性實(shí)驗(yàn)1個(gè)，占實(shí)驗(yàn)總數(shù)的15%.驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)主要是對(duì)理論課上所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)四與實(shí)驗(yàn)二的內(nèi)容都是測(cè)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)及動(dòng)態(tài)參數(shù)，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)只要觀察一下自己所測(cè)的數(shù)據(jù)是否與書上所講的一致，無(wú)需做過(guò)多的思考.綜合性實(shí)驗(yàn)只有1個(gè)，而且所涉及知識(shí)點(diǎn)不夠全面，只是因?yàn)樗鶎W(xué)的儀表多，需4學(xué)時(shí)來(lái)完成，所以就變成綜合性實(shí)驗(yàn)了.這與綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的界定不相符，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求完成即可.這樣導(dǎo)致了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中變得機(jī)械，沒(méi)有思考的空間，無(wú)法發(fā)揮學(xué)生的個(gè)人的優(yōu)勢(shì)［2］.

1.2 現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)電路板限制了實(shí)驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容

目前模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)所用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備為天煌的TH-A型模擬電路實(shí)驗(yàn)箱，這套實(shí)驗(yàn)箱里面的所有電路模塊都是焊好的完整電路模塊，實(shí)驗(yàn)時(shí)只能根據(jù)設(shè)備現(xiàn)有情況制定每個(gè)實(shí)驗(yàn)所測(cè)試的內(nèi)容，當(dāng)要額外增加實(shí)驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容時(shí)或修改實(shí)驗(yàn)要求時(shí)是無(wú)法完成的，這就限制了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)揮，學(xué)生只停留在基本電路參數(shù)測(cè)試階段，缺少對(duì)電路的分析和設(shè)計(jì)方面的思考.

1.3 考核內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單

模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)總學(xué)分0.5，考核方式主要包括實(shí)驗(yàn)紀(jì)律成績(jī)（占10%）、實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)（占40%）、實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)（占60%）這三部分.由于整個(gè)班做的題目都一樣，導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄襲嚴(yán)重，教師在批改時(shí)只能根據(jù)自已的判斷給出相應(yīng)的分?jǐn)?shù)，這樣對(duì)學(xué)生的考核評(píng)價(jià)不夠嚴(yán)謹(jǐn).

表1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及學(xué)時(shí)分配

1.4 課堂教學(xué)方法落后

傳統(tǒng)的教學(xué)方式主要以教師講授為主，學(xué)生聽(tīng)課為輔，每次實(shí)驗(yàn)課時(shí)教師將本次課的實(shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容傳授給學(xué)生，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求操作就可完成實(shí)驗(yàn)要求［3］.如果在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題則學(xué)生可舉手向教師請(qǐng)教，教師將會(huì)指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.這樣的教學(xué)方式不利于學(xué)生動(dòng)手能力的提升，不利于學(xué)生的思考.

2 以賽促改，制定新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

實(shí)驗(yàn)大綱的制定是決定一門實(shí)驗(yàn)課的成效和關(guān)健，模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程在每年的TI杯比賽中都占有一席之地，2019年TI杯的E題為簡(jiǎn)易電路特性測(cè)試儀，2013年至2019年TI杯國(guó)賽的綜合測(cè)試題都涉及到波形發(fā)生器的設(shè)計(jì).因此如果在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中加入比賽的相關(guān)內(nèi)容，對(duì)于學(xué)生今后參加比賽將起到重要的作用.因此新的大綱將在不改變?cè)瓉?lái)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的基礎(chǔ)上增加設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn).具體如表2所示.

表2 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及學(xué)時(shí)分配

從表2可以看出，新制定的大綱共有六個(gè)實(shí)驗(yàn)，其中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)占50%，綜合性實(shí)驗(yàn)占16.7%左右，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)占33.3%左右.增加了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比重，讓學(xué)生有更多的思考空間.

新制定的大綱在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目上沒(méi)有做太大的改動(dòng)，實(shí)驗(yàn)一至四為模擬電子技術(shù)這門課必做的實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)一是將原來(lái)大綱的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)合在一起，共有4學(xué)時(shí)，2學(xué)時(shí)完成常用電子儀器儀表的實(shí)驗(yàn)，另外2學(xué)時(shí)完成單管放大電路實(shí)驗(yàn)，合起來(lái)上的目的是讓學(xué)生把兩個(gè)實(shí)驗(yàn)很好的銜接起來(lái)，學(xué)會(huì)儀器儀表使用，能直接把儀器應(yīng)用到電路測(cè)量中.實(shí)驗(yàn)類別設(shè)定為綜合性是因?yàn)檫@個(gè)實(shí)驗(yàn)所涉及的儀器設(shè)備多，需要學(xué)生提前預(yù)習(xí)；此實(shí)驗(yàn)所測(cè)試的數(shù)據(jù)表格也較多，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析涉及的面較廣.實(shí)驗(yàn)二、三、四都為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，目的是讓學(xué)生掌握兩級(jí)放大電路參數(shù)的測(cè)量方法；學(xué)習(xí)RC正弦波振蕩器的組成及其振蕩條件，學(xué)會(huì)測(cè)量、調(diào)試振蕩器；學(xué)習(xí)互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路輸出功率的測(cè)量方法；實(shí)驗(yàn)五由原來(lái)的模擬運(yùn)算電路測(cè)量改為波形發(fā)生器電路，用的還是集成運(yùn)放，只不過(guò)在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中加入了TI杯綜合測(cè)試題的相關(guān)內(nèi)容，并把實(shí)驗(yàn)類別設(shè)置為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)主要是讓學(xué)生掌握集成放大電路的應(yīng)用，并了解利用不同的集成電路來(lái)組成各種波形產(chǎn)生電路的方法，讓學(xué)生在比賽前有機(jī)會(huì)接觸此類題目，為學(xué)生后期參加比賽奠定了良好的基礎(chǔ)［4］.實(shí)驗(yàn)六的類別為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，目的是對(duì)這門課的實(shí)驗(yàn)做一個(gè)小結(jié)，通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)讓同學(xué)們掌握一些簡(jiǎn)單常用的穩(wěn)壓電源電路，如集成78系列、79系列、LM1317等構(gòu)成穩(wěn)壓電路的原理，并會(huì)自已畫出電路圖進(jìn)行安裝、參數(shù)設(shè)計(jì).

3 運(yùn)用教學(xué)軟件、學(xué)習(xí)軟件制定新的教學(xué)方案

教學(xué)方案的制定是一門實(shí)驗(yàn)課能否取得成效的關(guān)健，因此采用線上線下混合式教學(xué)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程采用軟硬件相結(jié)合的教學(xué)方式；實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用面包板為主，原有固定的電路板為輔，使學(xué)生能根據(jù)自已任務(wù)的需要搭建電路，測(cè)試數(shù)據(jù).

3.1 線上線下混合式教學(xué)

線上線下混合式教學(xué)是將線上自主學(xué)習(xí)與常規(guī)課堂師生面授教學(xué)結(jié)合的學(xué)習(xí)模式，教師可以利用學(xué)習(xí)通軟件建一門自已所上的課程，將課程的相關(guān)信息及資料提前上傳.學(xué)生端可以查看教師所上傳的材料，實(shí)現(xiàn)資源共享，具體混合式教學(xué)流程如圖1所示.

圖1 混合式教學(xué)流程

實(shí)驗(yàn)課前由教師將實(shí)驗(yàn)任務(wù)要求通用學(xué)習(xí)平臺(tái)提前一周發(fā)給授課班級(jí)學(xué)生，并要求學(xué)生事先預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容，根據(jù)所發(fā)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目查找資料，學(xué)會(huì)文獻(xiàn)檢索，在線學(xué)習(xí)，并完成教師布置的課前預(yù)習(xí)作業(yè)［5］.教師可通過(guò)學(xué)習(xí)通軟件跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，可在軟件上設(shè)計(jì)加分、點(diǎn)贊形式提高學(xué)生自學(xué)的積極性，并及時(shí)收集學(xué)生所反饋的問(wèn)題，在線答疑.

線下實(shí)驗(yàn)上課時(shí)，學(xué)生帶著預(yù)習(xí)問(wèn)題過(guò)來(lái)實(shí)驗(yàn)室，教師指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)踐過(guò)程，主要指導(dǎo)學(xué)生電路的連接、參數(shù)的測(cè)試、調(diào)試過(guò)程故障的分析等.

混合式教學(xué)中，學(xué)生可以重復(fù)觀看教師上傳的教學(xué)課件、視頻等材料，也可以在APP上查閱其他學(xué)校的資料，使學(xué)生的學(xué)習(xí)空間更大，不再局限于教室和課堂中［6］.

3.2 軟硬件相結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)采用軟硬件相結(jié)合的方式，將電路仿真軟件Multisim14.0引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)前先搭建一個(gè)虛擬的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以使很多復(fù)雜的東西具體化，使學(xué)生更好的掌握教學(xué)內(nèi)容，加深學(xué)生對(duì)電路中各種現(xiàn)象的理解，以下以單管放大電路為例分析軟硬件結(jié)合教學(xué)的優(yōu)點(diǎn).

單管放大電路實(shí)驗(yàn)是模擬電子技術(shù)必做也是較難的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要利用示波器、毫儀表、信號(hào)源等常用儀器進(jìn)行電路參數(shù)的測(cè)試，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中會(huì)遇到種種問(wèn)題，比如電路中即有直流電源又有交流信號(hào)輸入，學(xué)生往往不清楚什么時(shí)候用直流測(cè)量什么時(shí)候該用交流來(lái)測(cè)［7］，有的學(xué)生不理解放大電路的實(shí)質(zhì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)來(lái)束手無(wú)策.因此在實(shí)驗(yàn)前先在APP上布置預(yù)習(xí)作業(yè)，讓學(xué)生進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，用Multisim14.0搭建實(shí)驗(yàn)電路，并按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書要求設(shè)置電路中元器件的參數(shù)，對(duì)電路進(jìn)行各種參數(shù)測(cè)試，并觀察電路的輸出波形.

在基本測(cè)試內(nèi)容完成后，可對(duì)學(xué)生提高一些要求，通過(guò)改變電路中元器件參數(shù)，如三極管的β值或偏置電阻的大小觀察電路出現(xiàn)失真情況的波形，提出解決電路失真的辦法，通過(guò)仿真演示出來(lái).還可以讓學(xué)生在電路中設(shè)置一些故障，觀察各種故障現(xiàn)象，并學(xué)會(huì)分析原因.通過(guò)這一系列的仿真，學(xué)生會(huì)對(duì)整個(gè)知識(shí)點(diǎn)有一定的理解.

在課堂上用面包板代替原有固定的實(shí)驗(yàn)電路板，學(xué)生可以根據(jù)仿真的經(jīng)驗(yàn)在面包板上完成電路的搭建、連線，在教師的引導(dǎo)下一步步完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)的測(cè)試任務(wù).面包板的好處是電路搭接靈活，通過(guò)搭電路學(xué)會(huì)將原理圖轉(zhuǎn)變成實(shí)際的接線圖，學(xué)生還可以在板上面設(shè)置故障，更換電路中的器件參數(shù)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，使學(xué)生做實(shí)驗(yàn)測(cè)試的選擇更多，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情.

4 修定考核方式

考核方式是判斷一個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目完成質(zhì)量的標(biāo)尺，考核方式的嚴(yán)謹(jǐn)直接決定了學(xué)生的實(shí)操水平，為此新的考核方式主要包括基礎(chǔ)成績(jī)和實(shí)驗(yàn)期未考試成績(jī)，其中基礎(chǔ)成績(jī)包括平時(shí)成績(jī)和項(xiàng)目成績(jī)兩方面.采用線下和線下兩種方式進(jìn)行考核，具體如表3所示.

表3 成績(jī)?cè)u(píng)定表

從表3可以看出，新制定的考核方式從線上和線下兩方面對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行綜合評(píng)定，能全面的反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)情況，對(duì)于總成績(jī)不合格的學(xué)生，必須重修實(shí)驗(yàn)課，其可以在教務(wù)系統(tǒng)中自行選課，自選時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)（跟隨下一年級(jí)的學(xué)生），與下一年級(jí)的學(xué)生一起進(jìn)行考核，直到考核成績(jī)合格為止.

5 結(jié)論

此次改革以18級(jí)電子信息工程1班做為試點(diǎn)，教學(xué)效果表明此次課改，學(xué)生在電路分析、軟件應(yīng)用，電路板制作等方面有了一系列地提高，鍛煉了學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，達(dá)到了預(yù)期的效果.實(shí)驗(yàn)教學(xué)是應(yīng)用型本科高校的重要組成部分，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革在高校教學(xué)教改革中占有重大比例，信息化教學(xué)已成為當(dāng)前教育教學(xué)的趨勢(shì)，通過(guò)超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)，采用線上線下的混合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，以賽促改，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)，提升課堂效率，提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐綜合能力的培養(yǎng)，鍛煉了學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，讓學(xué)生領(lǐng)悟到網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代和專業(yè)結(jié)合時(shí)代新要求.