模擬電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程改革研究

汪軍

（江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院，江蘇 徐州 221011）

現(xiàn)今的工科類學(xué)科教育，因受傳統(tǒng)思想的影響，一直偏重于理論學(xué)習(xí)，而輕視實(shí)踐教育，甚至包括部分課教師也認(rèn)為學(xué)生的學(xué)習(xí)應(yīng)主要集中于理論[1]，實(shí)踐只是可有可無的補(bǔ)充，其結(jié)果是：往往已經(jīng)掌握了較深的理論，但是不認(rèn)識常規(guī)的電子元器件；理論知識熟諳，卻設(shè)計(jì)不了電路，最終成長為“眼高手低”的人才，這其中固然有傳統(tǒng)觀念的影響，但也有教育理念和教育手段的問題，也包括實(shí)訓(xùn)設(shè)備的影響，還有實(shí)訓(xùn)室管理的制約，以下將從不同角度對電子實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)提出改革意見。

一、精選實(shí)訓(xùn)課題

模擬電子技術(shù)課程的理論和實(shí)踐教學(xué)表明：該門專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)生學(xué)習(xí)難度大，但是又比較重要，學(xué)習(xí)效果直接影響后續(xù)的傳感器、單片機(jī)等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，在學(xué)生專業(yè)體系構(gòu)建中處于骨干地位，學(xué)好了模電就是打好了基礎(chǔ)，對學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)有決定性作用。

對實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)，不應(yīng)把電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程簡單的理解為使用電烙鐵焊接電路，應(yīng)把實(shí)訓(xùn)課程定位為理論課程學(xué)習(xí)的延伸和拓展，使實(shí)訓(xùn)課程的學(xué)習(xí)成為理論知識學(xué)習(xí)的引爆點(diǎn)，因此在選擇電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程時(shí)應(yīng)考慮知識的結(jié)構(gòu)性，如：選擇集成運(yùn)算放大器運(yùn)用為核心，包含負(fù)反饋的原理，具有振蕩等基礎(chǔ)功能，相關(guān)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目和電子技術(shù)的基本理論相對應(yīng)，把實(shí)訓(xùn)作為理論知識的深化，而實(shí)訓(xùn)則是在理論指導(dǎo)下的實(shí)訓(xùn)，只有這樣的實(shí)訓(xùn)才具有實(shí)效性。在實(shí)際教學(xué)中部分課題選擇隨意，雖然從表面看有些新奇，但在理論驗(yàn)證、知識體系構(gòu)建方面作用甚少，因此在實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的選擇過程中也應(yīng)充分考慮趣味性，如兩級放大電路，電路制作難度大，對設(shè)備要求較高，調(diào)試需要有較強(qiáng)的理論支撐，學(xué)生辛苦完成電路制作后調(diào)試不出結(jié)果，則失去了進(jìn)一步學(xué)習(xí)的熱情，可以選擇那些包含傳感器、音樂芯片、多彩發(fā)光二極管等電子器件的電路，電路結(jié)構(gòu)不應(yīng)過于復(fù)雜。教學(xué)實(shí)踐也證明了這一點(diǎn)，學(xué)生完成土壤濕度檢測電路的制作，學(xué)習(xí)熱情明顯提高，其整個(gè)電路結(jié)構(gòu)包含了：傳感頭檢測；小信號放大；基準(zhǔn)電位調(diào)整；運(yùn)放電壓判別；高低電壓的繼電器轉(zhuǎn)換；不同信號的聲光顯示等，其單個(gè)電路制作和調(diào)試，遠(yuǎn)超學(xué)生一學(xué)期的理論課程學(xué)習(xí)效果，在學(xué)生的要求下，把成品電路贈送給學(xué)生，學(xué)生帶回家用在花盆的濕度檢測上，而且部分學(xué)生要求參與學(xué)院的電子技術(shù)社團(tuán)，完成了一次成功的實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)。因此實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的選擇需要做好知識體系和趣味性之間的統(tǒng)一、平衡，只有那些既有趣味性又有結(jié)構(gòu)的項(xiàng)目才是最佳的項(xiàng)目。

二、構(gòu)建知識體系

教學(xué)實(shí)踐中普遍認(rèn)為課程知識體系的構(gòu)建是理論學(xué)習(xí)的任務(wù)，其實(shí)電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)也應(yīng)包含相應(yīng)的體系，如上文所述，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目應(yīng)與相關(guān)的知識點(diǎn)相對應(yīng)，在實(shí)訓(xùn)教學(xué)實(shí)踐中經(jīng)常出現(xiàn)：前后的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目完全割裂，項(xiàng)目之間沒有承接關(guān)系，學(xué)生在實(shí)訓(xùn)結(jié)束后理不清頭緒，不能理解電子技術(shù)是一項(xiàng)系統(tǒng)性的知識，實(shí)訓(xùn)后留在心中的只有一些分散的電路，因此實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的安排上應(yīng)該由簡單向復(fù)雜遞進(jìn)，后續(xù)項(xiàng)目應(yīng)作為前面項(xiàng)目的運(yùn)用，如共射極基本放大電路的工作原理應(yīng)該在后續(xù)的超外差收音機(jī)電路中找到應(yīng)用，前后項(xiàng)目應(yīng)有一定的比較，讓知識實(shí)實(shí)在在的落地，只有這樣學(xué)生才會有切身的感受，提高學(xué)習(xí)的遷移能力。對單個(gè)項(xiàng)目的分析，不應(yīng)只重現(xiàn)象、關(guān)注結(jié)果，更應(yīng)該留意實(shí)驗(yàn)的過程和數(shù)據(jù)的深度挖掘，以及在此基礎(chǔ)上的總結(jié)歸納，如放大電路的制作與調(diào)試是電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)的基礎(chǔ)性項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)不應(yīng)只注重波形是否放大，更應(yīng)關(guān)注波形的失真分析，各偏置電阻在電路中的作用，不同三極管的參數(shù)差別，只有這樣才能使實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論，真正發(fā)揮實(shí)訓(xùn)課程在構(gòu)建知識體系中的作用。

三、拓展實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

隨著技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)的內(nèi)容得到了不斷拓展，相應(yīng)的電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程也不應(yīng)停留在一塊電路板加一支電烙鐵，完成簡單的焊接任務(wù)上，電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)應(yīng)包含設(shè)計(jì)、仿真等內(nèi)容，如在電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)當(dāng)中理應(yīng)強(qiáng)調(diào)工藝，但工藝的實(shí)質(zhì)學(xué)生難有深刻的理解，如果在電路焊接之前要求學(xué)生首先設(shè)計(jì)印刷電路板，指出板形的作用；設(shè)定導(dǎo)線設(shè)計(jì)規(guī)則；元器件布局原則；絲印層的繪制；過孔的參數(shù)設(shè)置，通過這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)學(xué)生自然就能理解電子焊接工藝的內(nèi)涵和重要性，因此電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程應(yīng)包含電子輔助設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，把PCB 板的設(shè)計(jì)和課題相結(jié)合，學(xué)生在完成電路制作的同時(shí)應(yīng)完成電路板的繪制。

實(shí)訓(xùn)的效果不應(yīng)只看表面，更應(yīng)關(guān)注學(xué)生實(shí)質(zhì)性的內(nèi)化效果。每個(gè)項(xiàng)目正式動手前理應(yīng)充分掌握項(xiàng)目的原理，這也符合學(xué)習(xí)心理的準(zhǔn)備律，如果學(xué)生在完全不了解項(xiàng)目實(shí)質(zhì)的情況下進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，這種實(shí)訓(xùn)只是一種單純的模仿，難有深刻體會。學(xué)生在領(lǐng)到實(shí)訓(xùn)任務(wù)后，首先應(yīng)完成電路的構(gòu)思，進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，預(yù)設(shè)運(yùn)行效果，討論設(shè)計(jì)方案，不應(yīng)直接向?qū)W生提供現(xiàn)成的方案，可以使用仿真軟件Mutisim12 完成電路的設(shè)計(jì)[2]，對設(shè)計(jì)電路的原理進(jìn)行驗(yàn)證，并調(diào)整器件參數(shù)，觀察虛擬儀表的讀數(shù)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)正確性。在仿真驗(yàn)證后再采用更接近實(shí)際電路的Friting 軟件進(jìn)行電路接線，通過以上兩個(gè)仿真軟件，完善了電路設(shè)計(jì)，學(xué)生通過仿真充分掌握了電路的運(yùn)行原理，項(xiàng)目學(xué)習(xí)有了指向性，動手能力有了實(shí)質(zhì)性提高，后續(xù)項(xiàng)目開展上才能實(shí)現(xiàn)廣泛的遷移，完成學(xué)生的知識儲備，因此在電子實(shí)訓(xùn)課程當(dāng)中學(xué)生掌握虛擬仿真十分必要，仿真、虛擬測量本身也是現(xiàn)代電子技術(shù)的重要發(fā)展方向，各個(gè)項(xiàng)目當(dāng)中加入仿真環(huán)節(jié)，既是電路設(shè)計(jì)的需要，也是學(xué)習(xí)的目標(biāo)之一。

現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展日新月異，不斷有新的技術(shù)加入其中，實(shí)訓(xùn)課程理應(yīng)加入新的元素，其設(shè)計(jì)的課題應(yīng)更接近于實(shí)際，有一定的開放性，需要學(xué)生綜合運(yùn)用多項(xiàng)技術(shù)，如設(shè)計(jì)全自動洗衣機(jī)的控制，其中將涉及到微控制器的編程，傳感器的檢測，步進(jìn)電機(jī)控制等領(lǐng)域的知識，這些知識不可能在短暫的實(shí)訓(xùn)課程當(dāng)中全部完成學(xué)習(xí)，但可以給學(xué)生開了一扇知識的門，向?qū)W生表明電子技術(shù)不是簡單的電路焊接，更有系統(tǒng)的構(gòu)建。學(xué)生要想學(xué)好電子技術(shù)，需要全方位學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力，形成進(jìn)一步學(xué)習(xí)的期待，部分項(xiàng)目將延續(xù)到實(shí)訓(xùn)課程之外，電路功能將在不斷的完善當(dāng)中，直至最終用于學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓電子技術(shù)技能的學(xué)習(xí)始終伴隨學(xué)生在校學(xué)習(xí)的整個(gè)過程，保證實(shí)訓(xùn)的持續(xù)性，這種動手能力經(jīng)驗(yàn)的積累本身也必將是一個(gè)持續(xù)的過程，相信這種在校期間的電子技術(shù)訓(xùn)練定會對學(xué)生的將來擇業(yè)產(chǎn)生深刻的影響，這也達(dá)到了電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程的終結(jié)目標(biāo)。

四、科學(xué)考核成績

如上文所述，電子實(shí)訓(xùn)課程不同于理論課程的考核，主要起因于電子實(shí)訓(xùn)的的實(shí)踐性和應(yīng)用性，需要指導(dǎo)教師全程監(jiān)督學(xué)生的實(shí)訓(xùn)過程，把過程性考核與結(jié)果性考核結(jié)合起來，其過程性考核主要包括：學(xué)生電路設(shè)計(jì)方案的合理性；電路板的性能調(diào)試過程；電路功能的檢驗(yàn)等[3]，結(jié)果性考核則包含了：學(xué)生的實(shí)訓(xùn)總結(jié)報(bào)告和學(xué)生的答辯匯報(bào)[4]，其匯報(bào)內(nèi)容應(yīng)包括：如何設(shè)計(jì)、方案調(diào)整；對項(xiàng)目主要知識和技能點(diǎn)的歸納，所以學(xué)生的語言表達(dá)能力也是重要的考核因素，口語交際能力已經(jīng)是技術(shù)型人才的必備素質(zhì)，這也符合國家培養(yǎng)綜合素質(zhì)人才的號召。因此整個(gè)考核主體包含四個(gè)部分[5]，每個(gè)項(xiàng)目成績=過程考核35%+成品展示35%+現(xiàn)場匯報(bào)20%+項(xiàng)目總結(jié)10%。學(xué)生的綜合實(shí)訓(xùn)成績則為各項(xiàng)目平均成績。

五、科學(xué)組織實(shí)訓(xùn)

電子實(shí)訓(xùn)課程有別于理論課程，也有別于其他的實(shí)訓(xùn)課程，主要表現(xiàn)在對設(shè)備的依賴度較高，每個(gè)項(xiàng)目的器件種類繁雜，如果沒有科學(xué)的實(shí)訓(xùn)管理和必要的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，則難以開展高效的實(shí)訓(xùn)。

為了電子實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的開展，建議電子實(shí)訓(xùn)設(shè)備采用模塊化結(jié)構(gòu)，各個(gè)測量控制模塊可以根據(jù)不同的項(xiàng)目靈活地進(jìn)行組合。測量儀表宜采用專業(yè)儀表廠的產(chǎn)品，而非教儀企業(yè)的設(shè)備，其精度應(yīng)達(dá)到項(xiàng)目的測量精度，優(yōu)先采用智能化、數(shù)字化儀表，緊跟現(xiàn)代儀表的發(fā)展水平，其儀表應(yīng)參照江蘇省電子技術(shù)項(xiàng)目技能大賽的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配置，在條件允許的情況下，適度引進(jìn)虛擬化儀表，讓學(xué)生體會現(xiàn)代儀表的發(fā)展趨勢。這就需要每個(gè)試驗(yàn)臺配備高性能電腦，并預(yù)裝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和各種仿真軟件，同時(shí)每個(gè)試驗(yàn)臺上預(yù)裝大功率抽風(fēng)機(jī)，電子實(shí)訓(xùn)過程實(shí)驗(yàn)室內(nèi)將充滿刺鼻煙霧，冬季溫度較低又不便開窗，抽風(fēng)機(jī)的作用就顯得很突出，總之實(shí)訓(xùn)管理和實(shí)訓(xùn)設(shè)備也是影響實(shí)訓(xùn)效果的重要因素。

六、結(jié)語

電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)是學(xué)生在校期間學(xué)習(xí)的重要一環(huán)，需要學(xué)?？茖W(xué)的配備實(shí)驗(yàn)設(shè)備，指導(dǎo)教師精心組織教學(xué)內(nèi)容和過程，把電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)作為學(xué)生學(xué)習(xí)的引爆點(diǎn)，保證學(xué)生對電子技術(shù)訓(xùn)練的持續(xù)性，給學(xué)生創(chuàng)造條件，有機(jī)融合進(jìn)傳感器技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、3D 打印技術(shù)等，把電子實(shí)訓(xùn)課程演變成綜合性的系統(tǒng)學(xué)習(xí)過程。