電子類課程設計實驗教學方法的研究與實踐

邵婷婷 曹新亮 董軍堂

電子類專業是高等院校開設的培養應用型技術人才的工科專業，就業率及就業質量的高低，取決于學生的動手實踐能力和創新能力。為適應日漸嚴峻的就業形勢，近年來，各級教育部門紛紛制訂措施加強工科專業的實踐教學環節。其中電子類專業主要包括驗證性實驗課、設計性實驗和綜合性設計實驗三大實踐教學環節。驗證性實驗課著眼于基本理論的驗證，加深對已有理論的理解[1]，但對加強動手實踐操作以及創新能力創新意識的培養遠遠不夠，減少驗證性實驗，增開設計性、綜合性實驗，已經成為當今高校實驗改革的主體并將日趨成熟和完善[2]。多年來，我們對電子類設計性實驗內容和考核辦法不斷更新。實踐證明，該教學模式取得了較好的教學效果，但尚有許多不足需要改進，比如設計選題需要不斷調整以適應電子行業技術的不斷更新，實驗耗材量大實驗室管理困難以及指導教師工作量大，精力有限，指導效果受限等諸多問題。

1.設計性實驗的作用和特點

⑴設計性實驗的作用。隨著高等教育的不斷擴招，大學生的就業形勢也日漸嚴峻[3]，作為工科專業的電子類專業，用人單位對學生的理論水平和動手能力要求也逐漸提高[4]。為了與時俱進，培養出適合新時期發展所需要的創新型、實用型高素質合格人才，實驗教學起著理論和其他教學環節不可替代的作用[5]。而設計性實驗是實驗教學的最高層次，是提高實驗教學質量最有效的途徑[6]。通過設計性實驗的訓練，可以實現以學生自我訓練為主的教學模式，提高學生的創新思維和實際動手能力，培養學生實事求是的科學態度和勇于開拓的創新意識，充分調動學生學習的主動性、積極性和創造性[7]。

⑵電子類設計性實驗的特點。電子類設計性實驗教學主要包括電子技術課程設計和綜合設計，其中課程設計主要是針對模擬電子技術和數字電子技術等課程，運用所學理論與實踐緊密結合，實現一個單元電路或者簡單系統；綜合設計則是將模擬電子技術、數字電子技術、單片機以及高頻電路等相關課程的理論結合起來，實現一個較為復雜的系統。電子類設計性實驗具有系統性、實用性和創新性等明顯特點。

2.電子類課程設計實驗教學的方法和步驟

⑴選題與方案論述。首先學生自由組合3-4人分作一組，指導教師提前根據教學內容擬定多出預定組數20%的設計題目，每組學生派出代表進行抽簽選取，學生也可自選題目，但需要進行可行性匯報，經指導教師審核同意方可。

設計題目確定之后，學生根據所學基礎理論知識，利用現有的圖書館及數字資源，查找相關資料，并找尋實現方案。由于電子類的設計實驗同一題目有不同的實現方案，為了讓學生了解更多的知識，我們要求同一組至少要有2-3種實現方案。每組選派代表上講臺給全班同學講述本設計題目的實現原理及方案，臺下的指導教師及同學均可提問、提建議，綜合考慮性能指標、實現難易程度以及實驗室耗材儲備等，確定最終的實現方案。該部分的成績在最終的考核中占20%。

⑵軟件仿真。電子類設計性實驗均涉及硬件電路，設計方案雖然論述可行，但根據設計的指標需要計算確定電路的結構及元件參數，該參數是否可以達到預計的要求，如果通過傳統的實驗來驗證，不僅延長了設計時間，也需要大量的元器件，設計成本過高[8]。利用軟件，比如multisim、proteus等，可對設計的電路或系統分析、仿真，大大提高了效率，也可確定出一個最佳的方案。該部分的成績在最終的考核中占20%。

⑶硬件焊接調試。軟件仿真通過之后，接下來學生需要進入實驗室，從實驗人員處領取所需元器件進行硬件的焊接和調試。該環節是電子類設計性實驗的關鍵，也是學生鍛煉動手實踐能力，養成嚴謹科研作風，提高尋找問題、思考問題以及解決問題能力，和培養創新能力的重要途徑。焊接技術的好壞，可直接影響電路的美觀、穩定性和抗干擾性。調試是整個設計的重中之重，也是理論結合實際的關鍵，可占到設計時間的2/3。

初次焊好的電路一般不能正常運行，總會存在各種各樣的問題，學生需要耐心按照信號尋跡法、對分法、分割法等調試方法尋找故障點，并加以解決[9]。該部分的成績在最終的考核中占40%。如果設計的系統涉及軟件的編寫和調試，該類題目的考核會適當減小仿真部分而加大調試部分的比重。

⑷撰寫報告。報告中需要學生將設計過程中實現的方案原理、發現的問題、解決的方法以及尚未解決的疑惑進行總結歸納，并得出日后設計方面的經驗教訓。通過實驗總結，學生可以整理思路，形成科學的思維方式，養成良好的科研習慣[10]。該部分的成績在最終的考核中占20%。

3.電子類課程設計實驗教學方法的經驗和不足

多年來，我們電子類的課程設計一直按照上述實驗教學和考核的方法進行，學生的積極主動性大為改觀，教學實驗場面如火如荼。但是該教學方法也存在許多方面需要改進，以期取得更佳的效果。

⑴實驗題目需要不斷更新。電子類相關行業的技術日新月異，競爭也越來越激烈，課程設計實驗教學也要不斷與時俱進。

⑵實驗耗材量大，實驗室管理困難。電子類課程設計實驗題目眾多，所需元器件多且雜，雖然開放實驗室已經執行很多年，不同班級的學生不同時間進入同一開放實驗室，器件找尋困難，嚴重影響設計進度。

⑶指導教師工作量大，精力有限，指導效果受限。設計性實驗對教師和學生都提出了較高要求，有一定難度[11]。不同組的設計題目不同，內容復雜，需要指導教師有廣泛的知識和技術儲備，投入更多的精力，否則指導效果會大打折扣。

結束語

電子類課程設計實驗是電子類專業實踐教學的重要環節，是學生鍛煉動手實踐操作的重要手段，也是培養學生創新意識和嚴謹科研作風的重要途徑。通過設計性實驗，不僅加深了學生對已學理論的理解，也訓練了學生在制作過程中對新知識的學習以及發現問題解決問題的綜合能力。

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