電子技術基礎實驗課程教學改革與探索

楊曉霞 于群 王媛媛 張承明

摘要：隨著現代電子信息技術的迅猛發(fā)展，大批高校針對非電類專業(yè)學生開設了《電子技術基礎》課程，實驗是《電子技術基礎》課程的重要和核心環(huán)節(jié)。針對我校電子技術基礎實驗課教學過程中出現的問題，引入翻轉課堂的教學模式，重新規(guī)劃實驗內容，并將其劃分為認知型、總結型和綜合設計型三類實驗，調整每類實驗的學時數及授課方式。通過實驗課程的教學改革，加深了學生對理論知識的理解，同時提高了他們的動手能力，激發(fā)其創(chuàng)造性。

關鍵詞：電子技術基礎；實驗課教學改革；翻轉課堂

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）29-0146-03

1 引言

《電子技術基礎》將電路、模擬電子技術和數字電子技術三門課程有機集合，隨著現代電子信息技術的迅猛發(fā)展，很多高校針對非電類專業(yè)學生開設了《電子技術基礎》課程。在我校《電子技術基礎》是計算機專業(yè)學生的必修課程，它系統(tǒng)地介紹了二極管、三極管、組合邏輯電路和時序邏輯電路的內容，作為《計算機組成原理》的先修課程，幫助學生積累硬件知識，增強其電路分析及設計能力，在教學體系中占有十分重要的位置。

《電子技術基礎》是一門操作性、實踐性很強的課程，但是其理論教學往往內容抽象。因此作為課程的必要補充，實驗課便成為《電子技術基礎》課程的重要和核心環(huán)節(jié)。

《電子技術基礎》實驗課程的基本任務一是輔助學生進行理論知識的消化和理解，更重要的任務是進行理論知識的擴充，切實加強學生的動手操作能力。目前我校的《電子技術基礎》實驗課程的開設存在下面幾個問題：

1）實驗課程往往安排在全部理論課結束后，這就導致理論與實驗脫節(jié)，無法很好地起到輔助理論理解的作用。

2）實驗課上學生嚴重缺乏積極主動性，實驗課程依然以教師為主體，往往在課堂上“教師一步步介紹，學生一步步模仿”，學生依賴老師的指導。這導致的一個直接結果是，一節(jié)實驗課后學生雖然完成了實驗任務，但是卻不知道自己到底做了什么，更談不上實驗收獲。導致這一現象的根本原因是實驗內容設置偏重理論，也就是實驗內容基本以認知實驗為主，很少與實際應用相關聯(lián)，這樣實驗課上學生“照本宣科”、“應付任務”也就不足為奇了。

2 教學改革的方法和措施

針對我校在《電子技術基礎》實驗課開設過程中存在的問題，首先根據《電子技術基礎》實驗課的教學內容和培養(yǎng)目標，將實驗分為認知型、總結型和綜合設計型三類實驗，合理分配各類實驗的開課時間和學時數，引入翻轉課堂的教學模式，實驗課上杜絕“教師滔滔不絕，學生昏昏欲睡”的教學模式，將自主權和創(chuàng)造權留給學生，充分調動學生的積極主動性。

2.1 “認知型實驗先行”的實驗模式改革

所謂的認知型實驗是讓學生通過觀察實驗結果，了解器件特性的一類實驗。在本次教學改革中我們將這類實驗安排到理論課程之前開展。實驗課上學生根據實驗指導書或者教師講解的操作步驟進行實驗，觀察實驗過程，記錄實驗結果。然后理論課上教師帶領學生分析實驗結果，通過真實數據，輔助學生認知器件，理解理論知識。這種從現象出發(fā)，進行歸納總結得到理論知識的過程也符合人類認知新鮮事物的過程。表1是實驗課中認知型實驗安排，四次認知型實驗分別帶領學生認識并觀察二極管、三極管、門電路和觸發(fā)器。

認知型實驗課不重點考察學生的動手能力，以認識器件、觀察器件、熟悉設備為主要目標，所以認知型實驗課仍以教師講解為主。表2以三極管認知實驗為例，展示認知型實驗課的實驗內容。實驗課上教師首先引導學生觀察三極管的外部形態(tài)和輸入輸出管腳，具體講解并演示實驗步驟，學生只需要按照具體操作步驟進行實驗，觀察并記錄實驗結果。表2中的實驗任務2、實驗任務3和實驗任務4分別代表了三極管三個工作區(qū)域的特性，通過結果的對比和觀察，學生能有從中體會三極管的特點、與二極管的不同等內容，有了這樣的感性認知，課堂教學中與實驗結果結合，能讓學生更加容易理解并掌握三極管的基本概念和特點。

2.2 “層次化、應用型”的實驗內容的改革

《電子技術基礎》實驗課重要的教學目標是培養(yǎng)學生的整機概念，并掌握基本的電路設計的原理和方法，最終能夠設計、實現簡單的電路。對于從未接觸過電路的同學來講，這顯然需要一個循序漸進的過程。我們采用了“層次化、應用型”的實驗內容的改革，根據實驗內容的不同，將實驗分為認知型實驗、總結型實驗和綜合應用型實驗，三層次的實驗安排如表3所示。

在2學時的認知型實驗后，學生基本熟悉了硬件環(huán)境，接下來是4學時總結型實驗。這類實驗的目的一方面讓學生加深對于理論知識的理解并作簡單擴展，另一方面通過總結型的實驗學生應逐步掌握電路設計、連線及調試等一系列過程，為綜合應用實驗做好充分的前期準備，總結型實驗的實驗安排如表2.4所示。學習完二極管之后開展二極管實現與門電路的設計，首先使學生把模擬電路和數字電路進行關聯(lián)，了解到兩門課程之間的相關性，同時也使學生認識到半導體是門電路的基礎和核心。通過三極管對二極管的模擬，學生能認識到三極管的特點及應用，加強對于二極管和三極管異同的理解，進一步掌握三極管的應用。全加器的制作實驗學生能體會到門電路是組合邏輯電路的核心，同時全加器的實現其實就是組合

邏輯電路的實現過程，通過這個實驗，學生能了解組合邏輯電路的設計流程，并通過記錄實現過程中的問題及解決，掌握電路調試的基本方法，增加其動手能力的同時也提高了解決問題的能力。在基本門制作觸發(fā)器的實驗中，學生就能夠將其所學到的理論知識全部系統(tǒng)起來，二極管三極管是門電路的基礎，而門電路是時序邏輯電路的基礎，組合和時序兩類電路是計算機的基礎電路，這樣從半導體器件出發(fā)，經過門電路最終幫助學生建立起整機概念，同時在簡單的電路設計和實現過程中，學生不僅能夠掌握電路實現的流程，還積累了寶貴的電路調試的經驗，為綜合設計實驗打下夯實的基礎。

總結型實驗的教學環(huán)節(jié)體現師生的相互結合，在這一階段學生掌握了基本器件的原理和特點，但是對電路設計的具體細節(jié)了解不多。在實驗課中教師不再需要進行理論知識和實驗步驟的講解，而是應該有選擇性的講解一到兩個芯片的電氣特性，連線時候的注意事項，調試方法等問題。講解完畢后布置實驗任務，由學生分組討論設計并完成實驗，這一過程充分調動了學生的思考能力，并通過獨立的連線及調試過程增加動手能力及解決問題的能力。表5以二極管組成與門電路實驗為例，介紹了詳細的實驗內容。從表2.5可以看出，在總結型實驗環(huán)節(jié)中，教師的講解內容大幅度減少，從指導性詳細的講解變換為啟發(fā)性引導性的講解。同時在總結型實驗中增加了學生討論的環(huán)節(jié)，學生們通過分組討論完成電路的設計，這樣能夠充分增加學生的參與意識與參與度。另外在總結型實驗中要注重實驗啟發(fā)與總結部分，也就是在完成實驗后引導學生體會通過這次實驗你認識到了什么，這是對理論知識的很好的回顧與總結。學生在真正的電路設計過程中一定會遇到各種各樣的問題，而這些問題恰好能有效地提高學生的動手能力，所以在總結型實驗中，尤其要注意引導學生記錄實驗過程中出現的問題，以及解決問題的過程，為日后的電路實現積累經驗。

《電子技術基礎》實驗課最重要的目標之一就是使學生獨立進行電路設計的能力，這也是綜合應用型實驗的目的。在這一時期學生掌握了所有器件的理論知識，并積累了一定的電路設計和實現的經驗，此時應該將課本上的理論知識與實際應用相結合，并最終完成一套應用電路的實現。在綜合應用型實驗中，引入翻轉課堂的教學模式，將課堂實驗時間充分留給學生，由學生根據所學到的理論知識分組討論確定設計內容，獨立設計電路、完成電路的連線和調試。這一過程中教師起到輔助作用，在設計內容的確定過程中教師適當引導學生即可。在綜合應用型實驗中，學生通過選題過程充分回顧所學知識，并在設計和實現過程中進一步提高動手能力和解決問題的能力。

3 結束語

文章針對我校《電子技術基礎》實驗課堂上存在的學生實驗不積極、依賴教師指導，實驗內容與理論脫節(jié)等問題，進行《電子技術基礎》實驗課教學內容及教學方式的改革。首先針對教學內容及實驗課的培養(yǎng)目標，重新制定實驗內容，并按照實驗內容的不同將實驗分為認知型實驗、總結型實驗和綜合設計型實驗，合理安排各類型實驗的內容及時間比例。同時在實驗課中引入翻轉課堂的教學模式，隨著實驗內容的推進教師的講解比例越來越少，而學生的參與度和獨立程度也越來越高。

通過實驗課教學方式和教學內容的改革，能有效提高學生實驗課的參與意識，發(fā)揮學生的積極主動性，同時有利于進一步鞏固課堂理論知識，實驗課結束后學生將具備獨立進行電路設計的能力。

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【通聯(lián)編輯：王力】