高职通信类专业实验教学改革初探

2010-08-15回文静张学军刘海波

河北水利电力学院学报 2010年4期

回文静,张学军,刘海波

(河北工程技术高等专科学校电气自动化系,河北沧州 061001)

实验是一种实践式的教学方式,它既能培养学生的动手能力,也是理论教学的一种补充。传统的通信类实验已远远落后于现代通信电子技术的发展要求,主要表现在观念陈旧,内容老化,设备落后。因此,通信类专业的实验教学改革势在必行,而如何根据现有设备与资源把实验多样化、特色化、新颖化则是我们改革的重点。目前实验教学改革提得比较多的是:改验证性实验为设计性、综合性实验,改变按理论课设实验的方式,使实验具有一定的系统性;改变“填鸭式”的实验教学方法,实验指导书写得很详细,学生“照方抓药”,实验结果千篇一律;实验室应全天候开放等[2]。本文主要讲述我在充分发挥旧设备的基础上,如何为通信类专业学生开设综合性、应用性实验的一些想法和做法,主要包括改进实验方法和实验教材,实行实验选修制度,改进实验考核制度。

1 实验方法的选择

通信类学生通常做的实验有:常用电子仪器的使用练习;电子元器件的测试;信号与系统相关实验;通信原理相关实验;高频电子线路相关实验;光纤通信技术相关实验等。这些实验是分散型的,都有其固定的模式,但其中许多实验项目之间又有密切的联系。如何把这些分散型实验变成综合性的通信技术实验一直是我们长久以来所努力的方向,这也会对学生系统掌握通信技术方面的各项课程及实践环节产生很大的帮助。经过多种方案的比较与选择,我们选择了实践操作与仿真软件相结合的方法,各门课程相关实验综合开展的方法,实验与实训相结合的方法,二至三门课程的实验独立开课的方法等作为尝试的起点。

1.1 实践操作与仿真软件相结合的方法

本实验室的一大优势就是在筹建实验室初期就在配备 10张实验台及 10套相关仪器设备的同时还配备了 40台计算机。近年来实验室购入了大量应用软件,如 Matalab,Electronics Workbench,组态王 6.51,虚拟机,Protel DXP等,其中许多软件都可应用于实际电路的仿真。由于利用实验箱开展的实验项目测试结果误差较大,造成误差的原因很多,像实验箱内部元器件的老化,实验仪器的错误使用或使用不规范,实验仪器本身的精度达不到,以及实验者的错误读数或读数误差,这些误差也很难全部消除。而利用软件仿真可以达到良好的实验效果,使理论知识在实验中得到合理验证,加深学生对所学知识的理解与灵活运用。但这种方法的一大缺点就是无法锻炼学生的实践操作能力,剥夺了学生的实践动手机会。所以,把两者结合起来才可以互相取长补短。例如,在高频电子实验中采用了实践动手操作和利用软件仿真相结合的方法,取得了良好的效果。实验时先利用软件进行仿真实验使学生对实验结果拥有一个明确的认识,再利用实验箱和相关仪器指导学生动手进行实验操作,熟悉各种仪器的使用规则。这样,有了前面仿真实验的合理铺垫,学生即使在实验过程中得到的实验结果距离理想情况有一定偏差,但由于已经知道理想情况下的结果,他们可以开动脑筋分析产生偏差的原因以及该从哪方面着手去进行修正。这样就真正达到了理论知识与实践技能相辅相成,互相促进的效果。这里我们采用的是 Interactive Image公司推出的 Electronics Workbench软件,简称 EWB。EWB是一种专用于电子线路的仿真软件,也称虚拟电子工作台。这种软件界面直观,操作方便,具有真实的仿真平台、完整精确的元件模型库及强大的分析功能[3]。

另外,在信号与系统、通信原理和数字信号处理相关的实验及实训中,我们采用了 Matlab软件进行实验仿真,既可以用于编程调试,又可以设计仿真电路,功能全面,效果良好;在控制试验中,我们结合应用三菱公司的 PLC软件以及亚控公司的组态王 6.51,可建立工程项目并连接实际的硬件模块,实现交互通信、远程控制;在计算机网络实验中,我们利用虚拟机软件在一个虚拟机上安装网络操作系统,组建局域网,而不会影响物理机的运行。这些都是我们灵活运用软件进行仿真实验的例子,并取得了理想的效果。

1.2 各门课程相关实验综合开展的方法

通信类学生主要在第二学年学习多门相关专业课,其中大都包括实验部分,实验所占学时较少,那么如何利用实验来提高学生学习的主动性、积极性、兴趣性以及独立思考能力就成为每一个实验老师必须思考的问题。实验绝不应该是按部就班,照搬套路,这样会扼杀一个学生的发散思维和创造力,而应该是每一个学生发现问题,思考问题,解决问题的过程,是从理论知识、实践技能到创新能力的一个升华。所以应该在有限的学时里,结合几门实验课之间的共性,开展综合性的实验,让一门实验中结合几门课的内容,合理安排时间,各有侧重。这样可以在有限的实验学时里让学生掌握更多的知识和技能,其他时间则可以安排为一些设计性试验,把自主权交给学生,让学生根据自己的兴趣和实验能力,自行设计实验方案,充分激活学生的思维创新能力,提高其学习主动性和学习兴趣。开展综合性实验以“少学时、重发现、多应用”为原则,以提高授课效率,在充分信任和放手的情况下,对学生的自我约束力、责任心、合作精神、管理能力提供了锻炼和考验的机会,这也是人才培养目标中的一个重要方面。

2 实验教材的改进

实验教材应该随着专业技术的发展不断改变,不断向前沿尖端技术靠拢,这不仅需要实验老师的不断学习和努力,也需要本专业所有授课教师的协作,大家共同促进实验课程的发展。要真正设计出能适应现代通信技术发展以及符合高职高专人才培养目标的新型实验教材,在保留原有的经典实验项目基础上增加综合性、设计性的实验,使实验体系按实验内容从简到繁,由易到难,从验证性实验到综合性再到设计性实验,多实验层次,让学生实践能力的培养呈现一个循序渐进的过程。实验室需要一种开放的、互动的、上进的、鼓励建设性、创造性的工作气氛,教师以参与者的身份出现,起到组织和引导作用。在需要的情况下,还可以邀请其它单位或其他专业的教师来共同参加讨论和指导,形成一种开放型的人才培养环境。

3 实行实验选修制度

长久以来,实验一直属于必修范畴。实验课的开设一般与理论教学同步进行,配合理论课授课内容插入安排,没有考虑到学生是否对实验内容感兴趣的问题,这样缺乏灵活性。所以,应把各项实验课综合起来,根据课程安排多设置几门课的实验,给学生一定自主性,学生从中选取一定数量的实验内容,根据现有条件,自己设计安排实验,独立完成,最后由任课教师和实验教师共同考核,给定实验成绩。学生选定实验内容后,自己撰写选题报告,注明为何选这门实验,准备开设哪些实验内容,需要用到哪些理论知识及哪些仪器,提前做好准备工作。也可以根据教学计划开设一些单独开出的实验课程或实训项目,由学生和老师共同选题,共同准备,充分培养学生的参与能力,让学生真正成为实验的主控者,而不再是被动的接受知识。

4 改进考核方法

对学生实践动手能力的考核不应只根据其实验报告,而应结合学生对实验的准备情况和参与情况。实验报告只是学生对实验情况的一个课后总结,反映学生在实验中遇到的问题,如何解决以及课后的反思。所以要把两者结合起来综合考虑,按一定比例打分。实验考核要突出基本操作技能、理论联系实际的能力、初步设计能力、实验创新能力的差别。现在实验课成绩并不计入最后考试成绩,这也是学生不重视实验的一个重要原因。为了改变这种现状,我们应把这部分成绩纳入学生平时成绩,最后和试卷一起作为学生的期末总评成绩,以提高学生的学习积极性。