開放式電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索與實(shí)踐

李 穎

(電子科技大學(xué) 電子工程學(xué)院，成都 611731)

開放式電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索與實(shí)踐

李 穎

(電子科技大學(xué) 電子工程學(xué)院，成都 611731)

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)對于提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、研究能力及創(chuàng)新能力起著非常重要的作用。文中結(jié)合電子科技大學(xué)電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)課程面向的學(xué)生人數(shù)多、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)，針對實(shí)行大面積開放式教學(xué)所帶來的問題，提出了切實(shí)可行的開放式教學(xué)下的實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行模式、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置和考核方式。經(jīng)過幾年的實(shí)踐，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，更好地促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

開放式教學(xué)；電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)；創(chuàng)新能力；實(shí)踐

1 電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必要性

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)就是從實(shí)驗(yàn)室條件與環(huán)境出發(fā)，以實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系為本，通過開放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，構(gòu)建的高等學(xué)校開放、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)是我?！拔鍖哟巍睂?shí)驗(yàn)教學(xué)體系中綜合層的一門課程，是面向全校電子信息類專業(yè)中3 000多名學(xué)生開出的一門必修實(shí)驗(yàn)課。該課程以FPGA 應(yīng)用和單片機(jī)應(yīng)用為技術(shù)核心，要求學(xué)生自己查閱文獻(xiàn)資料, 自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和獨(dú)立完成一個功能完整的小型數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)。由于學(xué)生人數(shù)太多，電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)課過去一直采用按行政班排課，每周一次課的實(shí)驗(yàn)方式。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也是每個班固定一個題目。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，教師通常將設(shè)計(jì)分成幾個模塊并逐一進(jìn)行講解，學(xué)生按照要求每次上課時完成一個模塊的設(shè)計(jì)，使得學(xué)生在完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)時缺乏連續(xù)性、系統(tǒng)性；同時，這種模式使得學(xué)生沒有獨(dú)立思考、探索的過程[3]，完全按照教師的思路完成設(shè)計(jì)，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2 開放式教學(xué)的實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行模式

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，思考和發(fā)現(xiàn)新問題，獨(dú)立分析和解決問題的能力，逐步提高學(xué)生科研和創(chuàng)新綜合能力。根據(jù)電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)要求及我校學(xué)生人數(shù)多的特點(diǎn)，將電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式定為教師指導(dǎo)與學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的模式，具體為：每個實(shí)驗(yàn)室每周新開課一個班，每個班完成該課程的時間集中為2周，2周內(nèi)集中上課時間為6-8個學(xué)時，集中上課時間主要是教師布置任務(wù)，進(jìn)行方案分析，討論設(shè)計(jì)中關(guān)鍵技術(shù)等；其余時間實(shí)驗(yàn)室全天開放，學(xué)生自主到實(shí)驗(yàn)室完成設(shè)計(jì)。由于每周新開一個班，每個班持續(xù)2周時間，也避免了一個班有其他課程時實(shí)驗(yàn)室完全閑置的情況出現(xiàn)，大大提高了實(shí)驗(yàn)室的利用率。

在實(shí)驗(yàn)室開放時間內(nèi)，每個實(shí)驗(yàn)室有任課教師輪流值班指導(dǎo)、答疑。教師在開展開放性實(shí)驗(yàn)研究活動中，正確指導(dǎo)學(xué)生如何搜集與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的資料，根據(jù)情況提出實(shí)驗(yàn)中的詳細(xì)要求，使學(xué)生接觸、感受和體驗(yàn)科學(xué)研究的樂趣。因此，對學(xué)生設(shè)計(jì)過程中遇到的問題不是簡單地告訴他，改哪里，而是引導(dǎo)學(xué)生分析為什么會出現(xiàn)這樣的問題，問題會出現(xiàn)在哪里，引導(dǎo)學(xué)生通過自己的思考解決問題，提高他們分析問題和解決問題的能力。

另外，可以讓研究生參與開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的指導(dǎo)，由于研究生有參與科研的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，且來自不同專業(yè)的研究生有著不同的知識結(jié)構(gòu)，可以拓寬本科學(xué)生的思路，也可以彌補(bǔ)指導(dǎo)教師不足所帶來的問題。

3 開放式教學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置

由于不同專業(yè)、不同年級的學(xué)生之間，甚至同年級同專業(yè)的學(xué)生之間在能力上、興趣上存在著差別[4]。 因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置上采取實(shí)驗(yàn)基本內(nèi)容與創(chuàng)新內(nèi)容相結(jié)合，提供了一系列由淺入深的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目供學(xué)生選擇。目的是希望所有學(xué)生通過自己的努力，都能夠?qū)崿F(xiàn)一個具有完整功能的小系統(tǒng)，使每個學(xué)生在完成課程內(nèi)容后都能夠體會到成就感，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

例如：對于FPGA應(yīng)用類實(shí)驗(yàn)提供的實(shí)驗(yàn)題目有數(shù)字跑表、交通燈控制、多功能數(shù)字鐘、智力搶答器、數(shù)字頻率計(jì)、數(shù)字相位測量儀、出租車計(jì)費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、DDS信號發(fā)生器、FIR濾波器。同時，每個實(shí)驗(yàn)題目設(shè)計(jì)要求包括基本要求和擴(kuò)展要求兩部分。學(xué)生根據(jù)自選題目的技術(shù)要求，可以采用各種方案從基本功能到擴(kuò)展功能進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

豐富多樣的設(shè)計(jì)題目為學(xué)生的設(shè)計(jì)作品提供了更大的發(fā)揮空間。同時，減少了學(xué)生設(shè)計(jì)作品出現(xiàn)雷同的現(xiàn)象，從而約束更多的學(xué)生真正投入到實(shí)驗(yàn)課的過程中去，也為指導(dǎo)教師做出有效、客觀和統(tǒng)一公正的評價提供了技術(shù)保障。也體現(xiàn)了因材施教的個性化教學(xué)原則,遵循人才發(fā)展的認(rèn)知規(guī)律[5]。

4 開放式教學(xué)的實(shí)驗(yàn)考核方式

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)是為了提高教學(xué)質(zhì)量，最大限度地調(diào)動學(xué)生的能動性[6]。成績考核也是教學(xué)過程的一個重要的中間環(huán)節(jié)，通過考核可以及時了解學(xué)生學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)效果[7]。由于開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程是一種松散式管理，而且電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)又屬于綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，很難通過一次簡單的操作考試來評價學(xué)生的設(shè)計(jì)成果。因此，在開放式電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)的考核中采用過程與考試并重的綜合考核的形式?？己嗽u價分為以下四個環(huán)節(jié):

(1)根據(jù)學(xué)生選擇的實(shí)驗(yàn)題目及實(shí)現(xiàn)的功能的難易程度，確定不同的難度系數(shù)。

(2)作品展示和答辯。學(xué)生在完成系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)以后，需要向指導(dǎo)教師講述作品的實(shí)現(xiàn)原理并演示作品的功能。之后，教師針對學(xué)生所完成的作品會提出若干個問題，由學(xué)生當(dāng)場進(jìn)行答辯，根據(jù)作品完成結(jié)果和答辯情況給出相應(yīng)成績。

(3)設(shè)計(jì)報告。設(shè)計(jì)報告反映了整個設(shè)計(jì)過程，類似于一個小論文。設(shè)計(jì)報告應(yīng)包括設(shè)計(jì)方案的論證、系統(tǒng)功能的劃分、各模塊的設(shè)計(jì)和仿真、系統(tǒng)仿真、仿真結(jié)果和結(jié)果分析，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)、調(diào)試和測試。通過撰寫設(shè)計(jì)報告可以鍛煉學(xué)生撰寫科技論文的能力。

(4)電路設(shè)計(jì)測試。為了檢測學(xué)生是否是獨(dú)立完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)而統(tǒng)一安排的一個測試環(huán)節(jié)。根據(jù)學(xué)生的設(shè)計(jì)題目，制定與其設(shè)計(jì)相關(guān)的一些單元電路設(shè)計(jì)的題目，要求其在規(guī)定時間內(nèi)當(dāng)場獨(dú)立完成。

將以上各環(huán)節(jié)的分?jǐn)?shù)按比例計(jì)入總成績，并乘以不同的難度系數(shù)得到最終的成績。通過全方位的綜合考核，教師基本上能夠?qū)W(xué)生給出一個科學(xué)、公正的評價。

5 結(jié)束語

面向幾千名學(xué)生實(shí)行大面積開放式教學(xué)，需要從實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行模式、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置、考核方式等一系列問題上不斷進(jìn)行改革與探索。通過電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)行大面積開放式教學(xué)的實(shí)踐，大部分學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、分析問題、解決問題的能力得到很大提高。但是，對于部分學(xué)習(xí)自覺性、積極性較差的同學(xué)，還很難適應(yīng)這種教學(xué)模式，如何提高這部分同學(xué)的學(xué)習(xí)積極性，使更多地同學(xué)能夠從開放式教學(xué)中受益，更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，還需要在今后的實(shí)踐中不斷探索。

[1]李穎，習(xí)友寶． 實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行機(jī)制與管理模式的探索與實(shí)踐[J]． 實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009，28( 4) : 88-90．

[2]胡仁杰.營造開放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境——開展開放式自主實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J]．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2006，25(7): 822-826.

[3]唐續(xù)，趙芳斌.單片機(jī)與EDA 綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合的探索與實(shí)踐[J]．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2014，33(1): 252-254.

[4]李穎．提高開放實(shí)驗(yàn)室功效 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J]． 實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2013，11(4): 296-297．

[5]皮之軍.開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究與探索[J]．實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010,27(5): 27-29.

[6]白云，柴鈺.加強(qiáng)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué) 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[J]．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，29(8): 109-112.

[7]薛華.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)開放式教學(xué)模式的改革[J]．實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2014,12(1): 120-121.

Exploration and Practice of Open Teaching for Electronic Technology Comprehensive Experiment

LI Ying

(School of Electronic Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731, China)

Open experiment teaching plays an important role for improving the students’ learning ability, research ability and cultivating students’ innovative ability. In University of Electronic Science and Technology of China, most of the students need to learn electronic technology comprehensive experiments which are comprehensive. In order to solve large-scale open teaching problems, the feasible operation mode of laboratory, experiment contents, evaluation are discussed. The better results have been obtained by teaching practice on improving the learning enthusiasm of students and cultivating the students’ innovative ability over past years.

open teaching; electronic technology comprehensive experiment; innovative ability; practice

2013-07-02

李 穎(1972-)，女，碩士，高級工程師，研究方向：電路與系統(tǒng)。

G642.423

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2014.06.039