階梯化電子技術(shù)實驗教學(xué)體系
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1.引言
當今的時代隨著科技的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品已滲透到日常工作生活的方方面面。電子技術(shù)課程對于絕大多數(shù)理工科專業(yè)來說都是非常重要的基礎(chǔ)課程。一個好的開始，是成功的一半。電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗作為學(xué)生首先接觸的電子類實驗課程，對于其后續(xù)的理論學(xué)習(xí)與實踐活動都有著非常重要的作用。因此，近些年來各大高校都在進行著電子實驗教學(xué)的改革研究，以求能夠讓基礎(chǔ)實驗?zāi)軌蚋淤N近工程應(yīng)用，讓學(xué)生能夠更加平順的渡過這個最初的階段，使得學(xué)生能夠化被動為主動，提高學(xué)生對知識的運用能力。我校近幾年來結(jié)合自身情況也進行了很多相關(guān)的教學(xué)改革研究（孫立輝，電工電子實驗實踐教學(xué)體系構(gòu)建與實踐：實驗室研究與探索，2015）。
2.教學(xué)現(xiàn)狀分析
電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗包括電路原理實驗、模擬電子技術(shù)實驗、數(shù)字電子技術(shù)實驗三部分，是學(xué)生最初接觸的電子實驗，也是整座電子技術(shù)大廈的基石，三門實驗相互關(guān)聯(lián)，又有一定的獨立性。目前的教學(xué)當中三門實驗各自輔助理論課開展教學(xué)，缺乏系統(tǒng)性。學(xué)生在學(xué)習(xí)電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗時，歷時較長但學(xué)時有限，學(xué)著后面的忘記前面的，實驗課程之間缺乏過渡，影響整體教學(xué)效果。此外，理論電路圖、實驗課實驗箱搭接電路、面包板電路、電路板所用的PCB電路之間有著很大的差別。如果僅僅是讓學(xué)生進行實驗箱和面包板搭接電路的練習(xí)和工程實踐差距較大，學(xué)生拿到簡單的PCB電路都無法看懂和工程實踐脫節(jié)嚴重。在新大綱下基礎(chǔ)課的課時均受到壓縮，在這種情況下如何更加有效的鍛煉學(xué)生讀取、運用、設(shè)計電路的能力，如何有效的把基礎(chǔ)電子實驗和工程實踐課程兩者之間有效的結(jié)合起來。這將成為我們進行課程改革的首要目標（楊華，孫艷，肖軍，卓越計劃下電工電子實驗教改的探索與實踐：實驗室科學(xué)，2015）。
3.改革探索
電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗的改革，本校立足于自身的特點，探索電子基礎(chǔ)實驗與工程實踐課兩者之間相互銜接，消弭兩者之間的距離。此外，理論課、基礎(chǔ)實驗與工程實踐的教學(xué)時間均有所壓縮，而要求卻越來越高，將兩者之間有機結(jié)合，避免各自為戰(zhàn)，提高教學(xué)效率，提升學(xué)生綜合能力，也是此次改革的核心。本校的基礎(chǔ)實驗室與工程坊合并為一個實驗中心，這就給我們共同探索打通電子基礎(chǔ)實驗與電子工程實訓(xùn)提供了便利條件。我們主要從以下幾個方面進行，建立一個體系將兩者聯(lián)系起來（周曉丹，程春雨，王開宇，等.層次化教學(xué)在“電工學(xué)實驗”課程中的應(yīng)用：實驗室科學(xué)，2018；丁守成，張愛華，黃瑞，等.電工電子實驗系列課程體系建設(shè)：電氣電子教學(xué)學(xué)報，2015）。
3.1教學(xué)目標的重新定位
在以往電子技術(shù)實驗一直依附于理論課，教學(xué)目標是以單個知識點的考察練習(xí)為主。而現(xiàn)今培養(yǎng)新工科人才的大背景下，這種目標已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)如今的社會變化。因此，本校電子技術(shù)實驗已經(jīng)獨立設(shè)課，單獨進行實驗考核，并將電類專業(yè)和非電類專業(yè)加以區(qū)分，學(xué)時安排也有很大差別。在這種形勢下，重新定位實驗教學(xué)，更加注重工程實踐能力的培養(yǎng)，以培養(yǎng)新型工程應(yīng)用人才為目標（楊華，孫艷，肖軍，卓越計劃下電工電子實驗教改的探索與實踐：實驗室科學(xué)，2015；包濤，周德云，林華杰，等.基于能力培養(yǎng)的電子實驗教學(xué)改革研究：實驗室科學(xué)，2016）。
3.2教學(xué)手段的改變
近些年我們在實驗教學(xué)方面也做出了一些改革嘗試，例如引入了翻轉(zhuǎn)課堂、項目教學(xué)法等先進的教學(xué)手段。但是在如今課時受到壓縮的困境中，課時安排成為了制約教學(xué)改革推進的一大障礙。此外，在實驗教學(xué)當中，一些共性的問題、基礎(chǔ)知識講解、儀器的使用等方面，如果在課堂上講解，占用課堂教學(xué)時間，會影響到實踐操作和交流討論的時間。而且傳統(tǒng)的教學(xué)方式，學(xué)生在預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)應(yīng)付差事的情況嚴重，照著書抄預(yù)習(xí)過后只有少部分同學(xué)能夠達到預(yù)期效果。在上課時老師要耗費大量的時間加以講解，費時費力。智能手機的普及應(yīng)用、微課、慕課等新手段的出現(xiàn)，給我們提供了擺脫困境的新思路，可以把儀器使用方法，基礎(chǔ)知識，補充知識等內(nèi)容制作成視頻和文檔推送給學(xué)生課下學(xué)習(xí)，課堂上對相關(guān)內(nèi)容通過交流、討論等方法進行考察，既節(jié)約了時間又促進學(xué)生進行主動學(xué)習(xí)，調(diào)動學(xué)生的積極性（周曉丹，程春雨，王開宇，等.層次化教學(xué)在“電工學(xué)實驗”課程中的應(yīng)用：實驗室科學(xué)，2018；劉榮科，楊昕欣，洪韜，面向新工科建設(shè)的電子電路系列課程教學(xué)的思考與實踐：高教論壇，2018）。
3.3循序漸進逐步鍛煉工程實踐能力
在過去的基礎(chǔ)電子實驗中主要側(cè)重基礎(chǔ)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，在選取實驗內(nèi)容時受到課時、學(xué)生接受能力等因素的影響，選取的內(nèi)容以驗證性為主，側(cè)重基礎(chǔ)電路的學(xué)習(xí)和運用，這樣等到學(xué)生基礎(chǔ)實驗做完，可以用的學(xué)時已經(jīng)很少了，不利于開展綜合性、設(shè)計性較強的實驗。直接跳過基礎(chǔ)實驗，只開設(shè)復(fù)雜的綜合或者設(shè)計性實驗也是不合適的。那么如何解決這種矛盾呢？教學(xué)目標的重新定位和教學(xué)手段的豐富，為我們探索構(gòu)建階梯化的電子實驗教學(xué)體系提供了便利（孫立輝，電工電子實驗實踐教學(xué)體系構(gòu)建與實踐：實驗室研究與探索，2015；袁小平，陳燁，陳世海，等.基于“虛實結(jié)合”的電子技術(shù)實驗課程群體系建設(shè)與實踐：實驗技術(shù)與管理，2018）。（1）第一階段電路原理實驗，在在這個階段由于學(xué)生剛剛開始接觸電子實驗，因此以基礎(chǔ)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練為主，輔以部分綜合性實驗，主要學(xué)習(xí)各種儀器的使用，這樣也可以給學(xué)生一個熟悉的過程，在這個階段引入仿真實驗軟件Multisim的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)形式以推送學(xué)習(xí)視頻和學(xué)習(xí)資料，學(xué)生課外學(xué)習(xí)為主。教師指導(dǎo)為輔，教師布置練習(xí)題供學(xué)生進行課下學(xué)習(xí)鍛煉。督促方式采用小組討論，組織研討的方式，為后續(xù)進一步的學(xué)習(xí)和運用打好基礎(chǔ)。（周曉丹，程春雨，王開宇，等.層次化教學(xué)在“電工學(xué)實驗”課程中的應(yīng)用：實驗室科學(xué)，2018）（2）在第一階段學(xué)習(xí)后學(xué)生已經(jīng)有了Multisim和常見電子儀器的使用基礎(chǔ)，因此，在第二學(xué)期模擬電子技術(shù)實驗學(xué)習(xí)中，減少驗證性實驗內(nèi)容所占比例，部分驗證實驗可以讓學(xué)生在課外用Multisim自行練習(xí)完成，不在占用課內(nèi)學(xué)時。這樣就可以為綜合性和設(shè)計性實驗節(jié)省下學(xué)時。在實施時我們按照專業(yè)類別加以區(qū)分，電類專業(yè)安排少量驗證性實驗，以綜合、設(shè)計性實驗為主；非電類專業(yè)驗證性實驗、綜合實驗、設(shè)計性實驗各占三分之一。此外，傳統(tǒng)的實驗箱在使用時不利于學(xué)生熟悉元器件和練習(xí)搭接電路，引入便攜性更好地面包板給學(xué)生練習(xí)電路搭接，這樣可以讓學(xué)生對元器件和電路有著更加直觀的認識，有利于學(xué)生從理論向?qū)嶋H工程運用的過渡。在這個階段主要讓學(xué)生熟悉面包板電路的搭建和元器件的運用。最后一個創(chuàng)新實驗項目采用仿真設(shè)計+萬能板電路實物驗收的形式，鍛煉學(xué)生電路設(shè)計、仿真、制作的能力。（3）我們在工程實際當中遇到的基本都是PCB電路，只是掌握分立器件電路的知識，距離工程實踐還有相當?shù)木嚯x，這并不利于學(xué)生下一步的學(xué)習(xí)和日后的工作，經(jīng)過兩個學(xué)期的學(xué)習(xí)和鍛煉，學(xué)生已經(jīng)具備相當?shù)幕A(chǔ)。因此，在第三學(xué)期我們依托視頻、推送材料、分組學(xué)習(xí)討論的形式，讓學(xué)生在課下學(xué)習(xí)運用Altium進行簡單的PCB設(shè)計練習(xí)，課上依然采用面包板搭接電路為主。學(xué)期末的最后一個設(shè)計性作業(yè)，要求電類專業(yè)學(xué)生采用PCB設(shè)計電路，在工程坊完成印刷電路板的制作和調(diào)試工作。這樣可以讓學(xué)生盡早接觸PCB電路的設(shè)計與制作，拉近與工程實踐的之間的距離。此外，學(xué)生有了一定基礎(chǔ)在后續(xù)進行印刷電路板設(shè)計制作學(xué)習(xí)時，教師可以略去入門部分的講授和學(xué)習(xí)，將重心放在更加復(fù)雜一些的工程實例的學(xué)習(xí)和制作上去，而學(xué)生由于已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)起來會更加平順，有效的把基礎(chǔ)實驗的學(xué)習(xí)過渡到工程實訓(xùn)。經(jīng)過三個學(xué)期循序漸進的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在逐步從基礎(chǔ)實驗電路的學(xué)習(xí)過渡到更加貼近工程應(yīng)用的PCB電路。充分利用線上學(xué)習(xí)、虛擬軟件、面包板電路搭接、PCB電路設(shè)計與制作等環(huán)節(jié)，有效的將這些知識分布在三個學(xué)期的學(xué)習(xí)當中。這樣在學(xué)時受到壓縮的情況下，教學(xué)效果反而有所提高。
4.結(jié)束語
這種把基礎(chǔ)實驗與工程實踐緊密結(jié)合，借助手機、網(wǎng)絡(luò)、視頻、文章推送進行知識補充來拓展時間，運用虛擬實驗、面包板電路搭接練習(xí)、PCB電路設(shè)計與制作。從基礎(chǔ)學(xué)習(xí)到綜合運用再到工程實例，使得基礎(chǔ)電子實驗和工程實踐訓(xùn)練之間實現(xiàn)無縫銜接，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)能夠盡早的貼近工程實際。此外，也可以讓對電子工程有興趣的同學(xué)更早的脫穎而出，提早選拔組織學(xué)生依托課外電子俱樂部，對學(xué)生進一步的培養(yǎng)，可以擴大課程在學(xué)生中的影響力，也便于組織參加各種電子競賽，以賽促學(xué)，推動教學(xué)活動的良性循環(huán)。
作者：劉楨 郭鎖利 閆四海 任靜 單位：火箭軍工程大學(xué)基礎(chǔ)部