電子技術(shù)類課程實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)改革探索

彭 丹， 陳少昌

（海軍工程大學(xué)電子工程學(xué)院，武漢430033）

0 引 言

電子技術(shù)類課程是電子信息類專業(yè)人才培養(yǎng)方案中的學(xué)科基礎(chǔ)課，是人才培養(yǎng)體系中介于公共基礎(chǔ)課和專業(yè)技術(shù)課之間的重要環(huán)節(jié)，是學(xué)生在本科學(xué)習(xí)期間從傳統(tǒng)的理論分析思維模式轉(zhuǎn)向工程化應(yīng)用思維模式的重要節(jié)點(diǎn)［1-3］，一般包括模擬電子技術(shù)、數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)、高頻電子線路等幾門課程，在整個(gè)課程體系中具有承上啟下的重要作用。在以理工科為主的軍事院校，這類課程對于打牢學(xué)生的信息化作戰(zhàn)思維、提高學(xué)生綜合能力素質(zhì)具有重大的理論和實(shí)踐意義。在電子技術(shù)類課程的教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)正是培養(yǎng)學(xué)生工程化應(yīng)用思維、提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性、提高知識創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)［4-5］。

1 當(dāng)前實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中存在的問題

當(dāng)前電子技術(shù)類課程實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)主要以實(shí)驗(yàn)課為主，實(shí)驗(yàn)課課時(shí)一般在20～30學(xué)時(shí)，開設(shè)方式一般有兩種：①理論課與實(shí)驗(yàn)課合并為一門課程開設(shè)；②實(shí)驗(yàn)課從理論課中剝離出來，單獨(dú)開設(shè)。橫向比較不同學(xué)校相同專業(yè)課程開設(shè)情況差別很大，縱向比較同一學(xué)校同一專業(yè)不同歷史時(shí)期課程開設(shè)差異也很大，但是實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施的內(nèi)容卻大同小異，大部分工科院校電子技術(shù)類課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本內(nèi)容安排如表1所示。

表1 電子技術(shù)類課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本內(nèi)容安排

從表中可見，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)有如下幾個(gè)基本相同的特點(diǎn)：

（1）實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)缺少多樣性，以基本實(shí)驗(yàn)為主，缺少以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的創(chuàng)新實(shí)踐過程。

（2）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多數(shù)是基本教學(xué)內(nèi)容的驗(yàn)證，對學(xué)生來說是體驗(yàn)式的。體驗(yàn)式教學(xué)是傳統(tǒng)教學(xué)的補(bǔ)充，但其多數(shù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)置過于簡單，缺少創(chuàng)新思維能力的鍛煉，難以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生對電子技術(shù)類課程的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。

（3）實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)實(shí)施多數(shù)是基于某種制式的實(shí)驗(yàn)箱，無法開展沉浸式的教學(xué)實(shí)踐。盡管制式實(shí)驗(yàn)箱的型號眾多，但是功能面板都大同小異。實(shí)驗(yàn)箱面板上設(shè)有不同類型的電路模塊，實(shí)驗(yàn)人員只需要對照電路進(jìn)行機(jī)械的接線操作，從某種意義上講，即使沒有電子技術(shù)的理論知識，學(xué)生也可以完成此類實(shí)驗(yàn)。

（4）實(shí)驗(yàn)教學(xué)是以方便教師組織而設(shè)置，沒有體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的現(xiàn)代教育教學(xué)理念。國際工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心理念是以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)“教學(xué)效果”和“持續(xù)改進(jìn)”［6-7］，而傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)以教師為主體，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、獨(dú)立思考能力以及實(shí)踐動(dòng)手能力都得不到有效鍛煉［8-11］，學(xué)生的課堂體驗(yàn)和學(xué)習(xí)效果微乎其微。

基于電子技術(shù)類課程實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)存在的問題，課程組從2015年開始對該類課程實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行了持續(xù)深入的改革和實(shí)踐探索，從模擬電子技術(shù)課程開始，逐步推廣到數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)等其他3門課程。

2 改革措施

2.1 教學(xué)理念

國內(nèi)高等教育，尤其是工程專業(yè)的高等教育正在全面積極參與到“國際工程教育專業(yè)認(rèn)證”這一體系中，從形式到內(nèi)容全面與國際高等教育接軌，落實(shí)該項(xiàng)認(rèn)證體系中的3個(gè)核心理念：即產(chǎn)出導(dǎo)向的教育體系設(shè)計(jì)、以學(xué)生為中心的教學(xué)安排、持續(xù)改進(jìn)的質(zhì)量保證體系，其中以學(xué)生為中心，評價(jià)的核心應(yīng)該是“學(xué)生表現(xiàn)”，即對學(xué)生是否獲取了相應(yīng)的能力素質(zhì)進(jìn)行評價(jià)，而且是全體學(xué)生，將學(xué)生作為教學(xué)工作的出發(fā)點(diǎn)與歸宿點(diǎn)［12-14］。基于這一理念，從總體上加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容對學(xué)生的“沉浸性”激發(fā)，讓學(xué)生真正自主積極地學(xué)習(xí)，切實(shí)鞏固理論知識、提升實(shí)踐能力。

2.2 方法手段

（1）壓縮體驗(yàn)式實(shí)驗(yàn)的教學(xué)學(xué)時(shí)。原有的驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)在每單位時(shí)間由1個(gè)增加到2～3個(gè)，基本實(shí)驗(yàn)與隨堂DIY實(shí)踐穿插進(jìn)行。實(shí)踐證明，在充分的自主

DIY實(shí)踐訓(xùn)練之后，每單位時(shí)間完成2～3個(gè)原有的體驗(yàn)式實(shí)驗(yàn)是完全可以實(shí)現(xiàn)的，節(jié)省下來的課時(shí)還可用于安排“隨堂DIY實(shí)踐”環(huán)節(jié)，不僅有效利用了課堂教學(xué)時(shí)間，也增加了實(shí)驗(yàn)實(shí)踐內(nèi)容的多樣性。

（2）結(jié)合專業(yè)實(shí)際，動(dòng)態(tài)設(shè)置DIY實(shí)踐項(xiàng)目。密切關(guān)注學(xué)生的專業(yè)實(shí)際，尋找專業(yè)課程與電子技術(shù)基礎(chǔ)課程之間的共性部分，合理設(shè)置隨堂DIY實(shí)踐項(xiàng)目，強(qiáng)調(diào)“所學(xué)即所見，所見即所學(xué)”，提高實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)的沉浸性。通過梳理課程內(nèi)容、結(jié)合專業(yè)實(shí)際，在模擬電子技術(shù)和數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)課程中實(shí)施DIY

實(shí)踐項(xiàng)目如表2所示，這些項(xiàng)目基本包含模擬電路和數(shù)字電路的主要知識點(diǎn)，同時(shí)又考慮了知識之間的交叉融合，每個(gè)項(xiàng)目只給出基本功能要求，學(xué)生可以從電路結(jié)構(gòu)、功能拓展、外觀設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行自我發(fā)揮，充分鍛煉學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性。

表2 隨堂DIY實(shí)踐項(xiàng)目

（3）增加實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)的完備性。基本實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)以體驗(yàn)式教學(xué)為主，而“隨堂DIY”實(shí)踐環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目的沉浸性體驗(yàn)，一般分理論學(xué)習(xí)—方案設(shè)計(jì)—仿真實(shí)現(xiàn)—學(xué)習(xí)討論—制作調(diào)試—作品驗(yàn)收—總結(jié)報(bào)告—綜合交流8個(gè)步驟。多角度全方位地推進(jìn)信息化條件下的自立、自為、自律的自主學(xué)習(xí)，進(jìn)行探索、發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造的探究學(xué)習(xí)，開展競爭、辯論、合作的協(xié)作學(xué)習(xí)［15］，

從知識、能力、素質(zhì)對學(xué)生進(jìn)行全方位鍛煉。對學(xué)生的過程性考核包含所有8個(gè)方面，在實(shí)施過程中，每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)詳細(xì)記載學(xué)生表現(xiàn)并進(jìn)行量化評估；由于每個(gè)DIY項(xiàng)目只設(shè)基本功能要求，因此作品驗(yàn)收會(huì)綜合電路設(shè)計(jì)、功能拓展、作品外觀等多方面因素，這樣也很好地激發(fā)了學(xué)生的競爭意識，學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、學(xué)習(xí)熱情明顯提高。

（4）引入口袋實(shí)驗(yàn)室?？诖鼘?shí)驗(yàn)室是一種基于實(shí)驗(yàn)設(shè)備微型化的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，在DIY綜合實(shí)踐實(shí)驗(yàn)中，引入極高性價(jià)比的口袋儀器、口袋實(shí)驗(yàn)和課程板卡系統(tǒng)硬件產(chǎn)品，方便學(xué)生隨時(shí)隨地進(jìn)行電路的制作與調(diào)試，再輔助以PC+微信端的互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)驗(yàn)互動(dòng)管理系統(tǒng)，電子技術(shù)類課程教學(xué)效果得到了顯著提高。通過學(xué)習(xí)使用虛擬儀器平臺，搭建各種電子小系統(tǒng)DIY實(shí)踐實(shí)驗(yàn)，操作硬木課堂的虛擬儀器等，使學(xué)生真正理解電子電路的工作原理和作用。

3 結(jié) 語

本研究連續(xù)3年在通信工程、雷達(dá)工程和水聲工程等專業(yè)的電子技術(shù)類課程教學(xué)中應(yīng)用，涉及學(xué)生總數(shù)421人次，學(xué)生共完成綜合實(shí)踐作品1081件，學(xué)生自主策劃導(dǎo)演主持面向全校學(xué)生開放的公開課3次，參與意識和學(xué)習(xí)效果大幅提升，知識運(yùn)用、實(shí)踐能力、信息思維和創(chuàng)新精神得到了全方位鍛煉，組織協(xié)調(diào)、交流協(xié)作、批評評價(jià)等能力顯著加強(qiáng)。

經(jīng)過3年實(shí)踐教學(xué)改革后，學(xué)生參加學(xué)科創(chuàng)新競賽活動(dòng)積極性提高，創(chuàng)新實(shí)踐成果顯著，在多項(xiàng)全國或省級大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐競賽中獲獎(jiǎng)，許多參賽作品構(gòu)思新穎、功能獨(dú)特、設(shè)計(jì)巧妙，極具開發(fā)應(yīng)用前景。通過加強(qiáng)電子技術(shù)創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)，強(qiáng)化了學(xué)生的創(chuàng)新意識，拓寬了思維視野，提高了創(chuàng)新能力。2015年以來，改革試點(diǎn)班學(xué)生先后在全國和湖北省電子設(shè)計(jì)競賽、學(xué)校電子科技創(chuàng)新月等各級各類學(xué)科創(chuàng)新競賽活動(dòng)中，共獲得全國一等獎(jiǎng)2項(xiàng)，湖北省一等獎(jiǎng)3項(xiàng)，大學(xué)一等獎(jiǎng)8項(xiàng)，二等獎(jiǎng)10項(xiàng)；指導(dǎo)試點(diǎn)班學(xué)生對電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行總結(jié)提煉，獲得國家實(shí)用新型專利3項(xiàng)。

對電子技術(shù)類課程實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的改革探索，真正做到了以學(xué)生為中心，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力顯著增強(qiáng)。