新工科背景下模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

束文強(qiáng)

（安徽信息工程學(xué)院電氣與電子工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241000）

0 引言

模擬電子技術(shù)是電氣類專業(yè)一門應(yīng)用性較強(qiáng)的基礎(chǔ)理論課程，側(cè)重于基礎(chǔ)理論講解和電路的分析計(jì)算。實(shí)踐教學(xué)作為理論教學(xué)的一個(gè)重要延伸，可提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，滿足學(xué)生對(duì)獲取新知識(shí)的需求。為了適應(yīng)高速發(fā)展的科技革命、產(chǎn)業(yè)革命[1-3]，確?！爸袊?guó)制造2025”落到實(shí)處，教育部提出了“新工科建設(shè)”。新工科的建設(shè)對(duì)人才提出了更高的要求，即需要人才具有跨界融合能力和自主學(xué)習(xí)能力，同時(shí)對(duì)模電實(shí)驗(yàn)教學(xué)也提出了新的挑戰(zhàn)[4，5]。

1 傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的弊端

作為應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重要途徑，實(shí)踐教學(xué)的優(yōu)良決定了新工科人才的培養(yǎng)質(zhì)量[6]。傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，教師占據(jù)主導(dǎo)地位，教師為了完成教學(xué)任務(wù)，往往忽略了學(xué)生這個(gè)主體，學(xué)生只是被動(dòng)的接受者，該模式下學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)造力得不到發(fā)展[7]。

傳統(tǒng)的模電實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是學(xué)生對(duì)照指導(dǎo)書上的電路圖進(jìn)行模塊化的連線并測(cè)量和記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，學(xué)生只需按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的步驟即可完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。該模式下學(xué)生能掌握示波器、信號(hào)發(fā)生器、交流毫伏表等儀器的使用方法，但無(wú)法體會(huì)實(shí)踐教學(xué)的樂(lè)趣，也不能理解虛焊的概念以及焊接過(guò)程中的合理放置元器件和布線等問(wèn)題。當(dāng)實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)異常情況時(shí)，也無(wú)法快速高效地解決。同時(shí)受限于課時(shí)，部分學(xué)生在課上沒(méi)有完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，一旦離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室，就無(wú)法完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性影響較大。

本文基于傳統(tǒng)模電實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的共性問(wèn)題，探索實(shí)踐教學(xué)，使得學(xué)生初步掌握電路分析和設(shè)計(jì)能力。最后對(duì)比兩種教學(xué)模式，以安徽信息工程學(xué)院電氣與電子工程學(xué)院的兩屆學(xué)生的成績(jī)做對(duì)比，結(jié)果表明，利用新的教學(xué)模式，學(xué)生的成績(jī)顯著提高，同時(shí)學(xué)生的動(dòng)手能力和積極性也得到改善。

2 實(shí)踐教學(xué)改革措施

2.1 課前預(yù)習(xí)

學(xué)生在課前需先熟悉實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?nèi)容、原理以及相關(guān)的原理圖，通過(guò)查閱相關(guān)資料了解實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用到的基本儀器使用方法。在實(shí)驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)部分增加了仿真測(cè)量數(shù)據(jù)部分，學(xué)生在課前需利用Multisim對(duì)本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行仿真，完成相應(yīng)的仿真數(shù)據(jù)測(cè)量，并同步完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告當(dāng)中的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容的部分填寫，僅留實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在實(shí)驗(yàn)課程當(dāng)中去測(cè)試完成。在實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，了解當(dāng)次實(shí)驗(yàn)需要使用的儀器設(shè)備，同時(shí)注意實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，避免出現(xiàn)燙傷或電路短接事項(xiàng)。

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

在實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)環(huán)節(jié)中，為了使得學(xué)生更好地理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，授課教師可適當(dāng)講解電路基本知識(shí)，例如電子元器件引腳以及基本功能，如何使用儀器檢查簡(jiǎn)單電路的通斷或斷路等。在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)電路中，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)室提供的設(shè)備或元器件搭建好電路圖，檢查無(wú)誤后，由授課教師再次確認(rèn)后，方可進(jìn)行接電測(cè)量數(shù)據(jù)；綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生根據(jù)要求，通過(guò)計(jì)算，然后自行選擇元器件，通過(guò)焊接調(diào)試后進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的測(cè)量。為了減少出錯(cuò)提高實(shí)驗(yàn)安全，在焊接之前學(xué)生需進(jìn)行仿真，滿足實(shí)驗(yàn)要求后，才允許學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。同時(shí)學(xué)生可根據(jù)仿真結(jié)果反饋驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)課上完成的數(shù)據(jù)的正確性，以及將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，分析誤差產(chǎn)生的原因。

實(shí)驗(yàn)課程不同于理論課，理論課教師以講解為主，而實(shí)驗(yàn)課程多以教師引導(dǎo)，學(xué)生自主完成為主。教師上課的主要任務(wù)是進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦碚搩?nèi)容講解，檢查學(xué)生電路搭建是否正確以及針對(duì)出現(xiàn)的共性問(wèn)題進(jìn)行集中講解，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生利用電子儀器進(jìn)行自我檢測(cè)，查找出電路問(wèn)題。針對(duì)部分接受能力較強(qiáng)的同學(xué)，可根據(jù)實(shí)際情況，在完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上適當(dāng)增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，在加強(qiáng)實(shí)踐技能的培訓(xùn)同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2.3 實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定

實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定主要由四個(gè)方面構(gòu)成：

（1）實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)：通過(guò)課前發(fā)布實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)的目的、任務(wù)和實(shí)驗(yàn)步驟，通過(guò)課前Multisim仿真以及撰寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，通過(guò)仿真獲得的數(shù)據(jù)和波形等。

（2）實(shí)驗(yàn)操作：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能否獨(dú)立完成電路的連接或設(shè)計(jì)電路的能力，同時(shí)是否具有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，嚴(yán)格遵守規(guī)章制度，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中無(wú)重大失誤，實(shí)驗(yàn)完成后需景老師確認(rèn)后，方可整理實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

（3）實(shí)驗(yàn)報(bào)告：將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中獲得測(cè)量數(shù)據(jù)與仿真獲得的數(shù)據(jù)一并填寫到實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，分析誤差產(chǎn)生的原因以及需要改進(jìn)的地方，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上增加回答問(wèn)題。

（4）期末考試：在課程結(jié)束后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)考試，通過(guò)隨機(jī)抽題形式完成實(shí)際操作考核，并記錄成績(jī)。

3 教學(xué)成果

本文對(duì)安徽信息工程學(xué)院電氣學(xué)院2018年和2019年的模電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，兩屆學(xué)生使用的不同教學(xué)模式。該課成績(jī)?cè)诎不招畔⒐こ虒W(xué)院教務(wù)處可查，成績(jī)表如表1所示。

表1 模電實(shí)驗(yàn)成績(jī)表

由上表對(duì)比可知，采用新的教學(xué)模式下，能夠有效地提高學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性，同時(shí)各個(gè)分?jǐn)?shù)段的成績(jī)也得到了相應(yīng)的提高。

4 結(jié)語(yǔ)

采用新的教學(xué)模式，不僅能夠提高學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握同時(shí)可提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和查閱資料解決問(wèn)題的能力。通過(guò)多模式結(jié)合的形式，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力得以提高，同時(shí)能夠更好地學(xué)習(xí)理論知識(shí)。通過(guò)課堂表現(xiàn)和最后結(jié)果來(lái)看，學(xué)生對(duì)新的教學(xué)模式具有較高的熱情，學(xué)習(xí)成績(jī)也有相應(yīng)的提高。