电子类课程设计实验教学方法的研究与实践

2014-08-15邵婷婷曹新亮董军堂

陕西教育·高教版 2014年1期

邵婷婷曹新亮董军堂

电子类专业是高等院校开设的培养应用型技术人才的工科专业，就业率及就业质量的高低，取决于学生的动手实践能力和创新能力。为适应日渐严峻的就业形势，近年来，各级教育部门纷纷制订措施加强工科专业的实践教学环节。其中电子类专业主要包括验证性实验课、设计性实验和综合性设计实验三大实践教学环节。验证性实验课着眼于基本理论的验证，加深对已有理论的理解[1]，但对加强动手实践操作以及创新能力创新意识的培养远远不够，减少验证性实验，增开设计性、综合性实验，已经成为当今高校实验改革的主体并将日趋成熟和完善[2]。多年来，我们对电子类设计性实验内容和考核办法不断更新。实践证明，该教学模式取得了较好的教学效果，但尚有许多不足需要改进，比如设计选题需要不断调整以适应电子行业技术的不断更新，实验耗材量大实验室管理困难以及指导教师工作量大，精力有限，指导效果受限等诸多问题。

1.设计性实验的作用和特点

⑴设计性实验的作用。随着高等教育的不断扩招，大学生的就业形势也日渐严峻[3]，作为工科专业的电子类专业，用人单位对学生的理论水平和动手能力要求也逐渐提高[4]。为了与时俱进，培养出适合新时期发展所需要的创新型、实用型高素质合格人才，实验教学起着理论和其他教学环节不可替代的作用[5]。而设计性实验是实验教学的最高层次，是提高实验教学质量最有效的途径[6]。通过设计性实验的训练，可以实现以学生自我训练为主的教学模式，提高学生的创新思维和实际动手能力，培养学生实事求是的科学态度和勇于开拓的创新意识，充分调动学生学习的主动性、积极性和创造性[7]。

⑵电子类设计性实验的特点。电子类设计性实验教学主要包括电子技术课程设计和综合设计，其中课程设计主要是针对模拟电子技术和数字电子技术等课程，运用所学理论与实践紧密结合，实现一个单元电路或者简单系统；综合设计则是将模拟电子技术、数字电子技术、单片机以及高频电路等相关课程的理论结合起来，实现一个较为复杂的系统。电子类设计性实验具有系统性、实用性和创新性等明显特点。

2.电子类课程设计实验教学的方法和步骤

⑴选题与方案论述。首先学生自由组合3-4人分作一组，指导教师提前根据教学内容拟定多出预定组数20%的设计题目，每组学生派出代表进行抽签选取，学生也可自选题目，但需要进行可行性汇报，经指导教师审核同意方可。

设计题目确定之后，学生根据所学基础理论知识，利用现有的图书馆及数字资源，查找相关资料，并找寻实现方案。由于电子类的设计实验同一题目有不同的实现方案，为了让学生了解更多的知识，我们要求同一组至少要有2-3种实现方案。每组选派代表上讲台给全班同学讲述本设计题目的实现原理及方案，台下的指导教师及同学均可提问、提建议，综合考虑性能指标、实现难易程度以及实验室耗材储备等，确定最终的实现方案。该部分的成绩在最终的考核中占20%。

⑵软件仿真。电子类设计性实验均涉及硬件电路，设计方案虽然论述可行，但根据设计的指标需要计算确定电路的结构及元件参数，该参数是否可以达到预计的要求，如果通过传统的实验来验证，不仅延长了设计时间，也需要大量的元器件，设计成本过高[8]。利用软件，比如multisim、proteus等，可对设计的电路或系统分析、仿真，大大提高了效率，也可确定出一个最佳的方案。该部分的成绩在最终的考核中占20%。

⑶硬件焊接调试。软件仿真通过之后，接下来学生需要进入实验室，从实验人员处领取所需元器件进行硬件的焊接和调试。该环节是电子类设计性实验的关键，也是学生锻炼动手实践能力，养成严谨科研作风，提高寻找问题、思考问题以及解决问题能力，和培养创新能力的重要途径。焊接技术的好坏，可直接影响电路的美观、稳定性和抗干扰性。调试是整个设计的重中之重，也是理论结合实际的关键，可占到设计时间的2/3。

初次焊好的电路一般不能正常运行，总会存在各种各样的问题，学生需要耐心按照信号寻迹法、对分法、分割法等调试方法寻找故障点，并加以解决[9]。该部分的成绩在最终的考核中占40%。如果设计的系统涉及软件的编写和调试，该类题目的考核会适当减小仿真部分而加大调试部分的比重。

⑷撰写报告。报告中需要学生将设计过程中实现的方案原理、发现的问题、解决的方法以及尚未解决的疑惑进行总结归纳，并得出日后设计方面的经验教训。通过实验总结，学生可以整理思路，形成科学的思维方式，养成良好的科研习惯[10]。该部分的成绩在最终的考核中占20%。