應用電子技術創新實驗教學運行體系研究構建*

◆龐鳳麗 房建東 王艷榮 張曉東

1 前言

在大學生培養過程中，一線的授課教師是引導學生自主學習的主體，如何激發學生的學習熱情，是教師應該根據科技、社會、學科的發展而不斷改革和完善的，在教學過程中總結出適合于學生自主學習的教學方法、教學手段和教學模式。在科技飛速發展的今天，電子信息類學科的前沿技術日新月異，對于電子類專業的學生來講，教會他們學習比單純教會具體的知識還要重要。因此，進行電子信息類及相關專業課程自主學習教學方法的研究與實踐，具有非常重要的現實意義[1]。

實踐能力和創新能力是人的重要素質，既是個人能力充分發揮的動力，更是社會發展的需要。而大學生作為社會未來發展的生力軍，實踐能力和創新能力的培養既是必須的，也是必要的，是實施素質教育的重要內容和核心所在[2]。

“電子技術綜合設計及應用”是綜合模擬電子技術和數字電子技術為一體的，以專業選修課開展的大學生創新實驗活動。教學方式是以自主實驗為課程核心，以培養學生的理論與實踐相結合的能力為目標，將理論知識與實踐應用有效地結合。

2 創新實驗實施過程

本次創新實驗是以學生為主體，自主選題，通過運用邏輯器件和傳感器，設計出滿足一定性能或特定功能的電子電路，通過Multisim 軟件進行原理仿真，對設計電路進行實測。創新實驗主要分為五個階段進行，分別是選題、方案設計、實物焊接與調試、撰寫設計說明書、答辯及考核評定。

選題題目的選擇是創新實驗的關鍵所在，它關系到后期實驗實施的進度和完成情況。學生基于實驗室提供的器材，通過查閱文獻，結合實際情況和自身能力選定合理的實驗課題。課題的選擇要滿足科學性、創新性、可行性以及適當性：科學性體現研究問題的指導思想和研究目的的明確，理論科學合理，事實真實充分；創新性是選題的本質屬性，體現了課題的目的及意義；可行性要求學生不要脫離實際空想、幻想，要從自己的研究水平和能力的實際出發；適當性要求學生依研究力量而確定課題大小范圍。

選定題目后，學生要從研究背景、研究內容、實施方案、預期結果及器件選擇等方面進行開題答辯。教師針對學生闡述內容進行提問，并以科學的角度對學生題目提出建議。

方案設計學生通過Multisim 軟件對自己的設計方案進行原理仿真，驗證設計原理的可行性并進行答辯。針對答辯過程中出現的問題，教師提出質疑并根據學生的回答給出相應的修改意見。通過答辯的學生進入實物焊接調試階段。

實物焊接與調試實物的焊接是整個創新實驗最重要的環節，也是難點。復雜的電路要通過反復調試，對焊接也有很高的要求。實物的焊接與調試鍛煉了學生的動手能力、分析及解決問題的能力，也考驗了學生對模擬電路技術和數字電路技術基礎知識的掌握情況。

完成實物焊接與調試后，學生要參加實物答辯，向教師展示成果，進行實物演示以及判斷是否完成預期目標。

撰寫設計說明書實驗完成后，學生要對實驗數據及實驗中遇到的問題進行分析，同時撰寫設計說明書。設計說明書也作為成績評估的一部分，需要學生注意設計說明書的格式，突出重點，排版合理。設計說明書能反映研究者就研究課題的理解程度。

答辯及考核評定“電子技術綜合設計及應用”創新性實驗答辯分為開題答辯、原理仿真答辯、實物答辯和結課答辯，為了保證小組中的每位成員都參與實驗，對每次答辯進行抽簽以決定答辯者。考核評定綜合四次答辯成績、實物完成情況及設計說明書完成情況，總評成績分為優、良、中、及格和不及格五個等級。在結課答辯后還安排一次評優答辯，完成焊接并實現預期目標的小組都可以參加。綜合考核方式不僅鍛煉了每位學生的動手能力，也鍛煉了他們的語言表達能力，不會因為一次的失誤而否定其所有的努力。

3 創新實驗教學體系中存在的問題

小組分工不合理學生以自由組合的3 ～5 人每組、自主選題來完成實驗項目，盡管已經實施抽簽答辯的考核機制，但仍然不能避免“抱大腿”行為。整個實驗全部由能力強的1 ～2 位學生完成，導致最后的硬件調試沒能完成。對沒有參與實驗的學生沒能達到鍛煉其動手實踐和解決問題的能力的目的。

工作進度安排不合理盡管教師會統一安排答辯時間來督促學生的工作進度，但是由于硬件調試階段工作時間較長，一些學生沒能合理安排時間，導致后期硬件沒能完成，沒能實現預期目標，或是選擇以仿真答辯結題。表1 為創新實驗選題及完成情況，總體來說，“電子技術綜合設計及應用”創新性實驗圓滿完成。

表1 創新實驗選題及完成情況

硬件制作不規范實物驗收后，發現許多學生的實物焊接存在很大問題，器件布局不按規范，沒有條理，導線連接雜亂無章，導致其電路出現問題時不能準確找出問題所在，最終未能完成課題。圖1、圖2 兩個案例都是失敗案例，最終未完成實物。硬件制作是整個創新實驗的核心，硬件制作不規范會導致整個實驗失敗。

設計說明書撰寫不規范設計說明書是整個課題的最后一步，在整個創新性實驗中起到重要的作用，但學生并沒有意識到這一點，提交上來的說明書中說明內容邏輯性不強，普遍出現有錯別字、排版不合理、格式不統一、不標圖號及標號、參考文獻格式不正確等問題。

4 基于創新能力培養的創新實驗教學體系構建思路

學生創新能力是在現有的思維模式和知識經驗基礎上提出有別于他人的具有價值的新思想、新理論、新方法和新發明的能力。培養學生的創新能力，要在教學過程中加強創新實踐，遵循能力養成規律，依托創新實驗教學體系培養學生的創新能力[3]。基于此，提出創新實驗教學體系構建思路。

圖1 硬件制作不規范案例

圖2 焊接失敗案例

重點加強小組管理為使團隊協作達到最優，組長可將工作落實到每個成員上，每個成員都應對課題的每個部分做到充分了解，能夠詳細地說出實驗原理、制作過程、注意事項、遇到的問題及解決辦法，力求創新性實驗能鍛煉到每位學生的動手及解決實際問題的能力、理論聯系實際的能力。

定期提交報告為避免工作時間安排不合理導致的實驗失敗，在硬件調試階段要求學生定期匯報工作進展，并提交工作報告，將工作報告作為最后的考核選項。這種方式可以有效地督促學生合理安排時間并能夠及時解決在調試部分遇到的問題，防止一拖再拖，導致實驗失敗。

構建良好的支持平臺——增設創新實驗室學校實驗室有限，開放時間有限制，有時還會與學生上課時間沖突，對創新實驗有很大的影響，關系到能否順利完成實驗。開放電子創新實驗室，實現儀器設備和電子資源的共享，為學生課外進行綜合性和設計性實驗提供實驗器材保障[3]。這樣可以讓每位學生都體驗到動手的樂趣，同時提高學生對創新設計的積極性。

增加設計說明書審核次數為了有效地提高設計說明書的質量，應增加設計說明書的審核次數。研究生助教可以協助教師對說明書進行審核，指導學生如何合理規范地完成設計說明書，最后將終稿提交給教師進行審核。通過教師和研究生助教的共同監督，在培養學生的嚴謹性的同時，論文的質量也一定會有很大提升。

5 基于創新能力培養的創新實驗教學體系的具體構建

應用電子創新實驗是以培養學生創新能力和綜合實踐能力為目的而開設的一門專業選修課。基于創新能力培養的創新實驗教學體系應包括教學方法、實驗評價、實驗平臺等要素，以培養學生創新能力和綜合實踐能力為目標，在實驗平臺的支撐下通過創新實驗教學方法的建設與改革，配套相應的實驗評價體系，形成完整的教學運行體系。

教學方法的建設與改革傳統的教學方法是以教師為主導，學生被動接受，不能很好地將整個實驗過程和實驗中涉及的知識點全部掌握。針對創新實驗活動探索性、過程性、實踐性和協作性的特點，結合選修課有限課時的實際情況，應將課堂上的時間更多地留給學生，用于小組討論解決實驗中遇到的問題，輔導學生動手實際操作。這樣做也更便于實施過程中的考核。

在創新性實驗教學中，實驗全程以學生為主體，教師起主導作用，由學生自主分組、選題，實驗過程全員參與其中，可以很好地鍛煉每位學生的動手操作能力和綜合實踐能力。

實驗評價體系的構建實驗評價體系是創新實驗教學體系的保障機制，建立創新實驗評價體系，全程監控創新實驗各環節，確保每位學生都要參與創新實驗。創新電子技術實驗評價指標體系主要包括開題答辯、原理仿真、安裝實測和結課答辯四個方面，最終評價結果將綜合四方面的分數，分為優、良、中、及格和不及格五個等級。

實驗平臺的支撐投資建設創新實驗室，向全校學生全天候免費開放，通過與大學生學科競賽相結合、與創新性實驗計劃相結合、與畢業設計相結合等方式，為大學生創新能力培養提供必要條件和有力支持[4]。

6 結語

以實訓為導向的創新性實驗教學，可以在學生的培養過程中更注重創新精神、領導能力、資源整合能力、解決帶有挑戰性問題能力的培養[5]。如何才能更好地把學習知識和動手能力結合起來，成為人們的關注點。開設創新性實驗，是為了提升大學生的創新思維和實踐能力，是為了培養一批適應社會發展的人才，同時進一步推動高等教學改革，提高教學水平和質量。通過實驗過程的實施，發現大學生創新實踐中的問題，進一步證明了創新性實驗的必要性和重要性。在“電子技術綜合設計及應用”選修課中開設創新實驗教學的探索雖取得一定的效果，積累了一定的經驗，但仍有不足，電子技術創新實驗教學運行體系仍亟待不斷改善。■