实践类公共选修课的教学建设

卓郑安， 高 飞， 朱文立

(上海工程技术大学 电子电气工程学院，上海 201620)



实践类公共选修课的教学建设

卓郑安， 高 飞， 朱文立

(上海工程技术大学 电子电气工程学院，上海 201620)

将地方高校专项实验室建设成果受惠于学生，利用校园网课程资源，共享教学与实践平台，开设了面向全校工科类学生的实践类公共选修课。实践类公选课的教学建设从课程内容、实验软件及硬件条件建设入手，注重课程的开放性，注重教学团队建设和青年教师培养。教材建设强化了理论教学水平；教学视频建设提高学生自主学习的积极性。实践案例说明，实践类公共选修课的教学建设，提高了实验的先进性和教学效果；提供了学生电子竞赛及创新活动的平台，使学生工程训练和创新创业能力、对科学现象的探索能力得到了提高，使科学研究更直观有效。同时，推动了教材建设、培养了青年教师、组建了课程教学团队。

实践类； 公选课； 教学建设

0 引 言

依据《国家教育信息化10年发展规划》精神，要遴选和开发500个学科工具、应用平台和1 500个虚拟仿真系统，推动仿真技术在教学领域、特别是在实践教学中的应用。为此，开设了面向全校学生的实践类公共选修课(以下简称公选课)“基于PROTEUS的设计与创新实验”。

开设实践类公选课的好处是：以教育理念创新为先导，育人为本。学生按照自主设计的内容开展电路图设计、代码编写、仿真调试、PCB设计等活动。在创新研究中，学生按照自己的想法或兴趣，完成一些基本应用型电子电路的独立设计。

地方高校是培养应用型人才的主力军，实践教学是重要保障，但在具体实施过程中还存在许多问题[1-2]。公选课提供给学生教师自编的“讲义”、“指南”、“教案”等系列教学文件，而学生需要有一本规范的教材，有利于得心应手地进行实验、测试、项目设计等一系列实践活动。另外，为使学生较快掌握应用软件，教师需要制作教学视频课件，从中创新信息化教学方式。

可见，实践类公选课的教学建设，目的就是使学生的工程训练能力、创新创业能力得到提高，使科学研究更直观有效。同时，带动了教材建设，培养了青年教师的教学与科研能力，组建了课程教学团队。

1 建设目标

将地方高校实验室建设成果受惠于学生，充分利用教学与实践平台资源，建设面向全校工科类学生的实践类公选课。

编写出版一本教材、制作一套教学视频课件，用一台电脑和一套软件构成一个虚拟实验工作台。学生在虚拟环境下选择元件、创建电路、计算调整参数、观测仿真结果等，边设计边修改调试。利用软件库中的测试仪表测试，最后组装实物及优化[3-5]。引入仿真实验教学后，最大限度地实现了创新思维的发挥，开阔了学生视野[6]。

实验教学融入公共选修课，是实验室开放的一种崭新模式。对于缺乏稳定的实验条件而又必须实验操作的学生，通过公选课能有效地获取有用知识。公共实验平台的创建能够实现实验室空间、仪器设备和实验教学资源的集约化，达到重组教学资源、实现资源共享、促进学科发展的目的[7-8]。

2 建设内容

2.1 教学团队建设

现有教学团队由5位教师组成，平均年龄43岁。高职称占60%，中职称占20%，知识结构合理。理论专职教师2人；实验专职教师3人，师资配置均衡。

培养青年教师是建设重点。教学队伍中有青年教师2人，在教学活动中，主讲教师与他们组成课程组，分别在电类基础性、综合性仿真设计与硬件实现环节中；在单片机、嵌入式系统的仿真设计与控制方面进行了具体培养及指导。通过团队活动，他们在视频教学文件的设计制作、教材编写、系列教学文件修改与制定、教学研究论文撰写、与学生互动等环节中得到锻炼与提高。

2.2 教学内容建设

公选课教学内容，是用业界主流的仿真软件PROTEUS来设计与分析项目[9]，强化对电类、机电类等电学基础学科的理解与应用。基础仿真培养学生操作能力；综合仿真培养学生综合设计能力；创新仿真培养学生创新思维能力。虚拟仿真和硬件实现相结合，提高学生的实践能力和创新创业素质。

课程要求。每班学生数上限20人，实行小班化教学。以2人组为单位，设计小型的应用性电路模型并仿真实现。改革教学时数的安排，减少讲课学时；强化操练学时；增加设计学时。把学习的主动权交给学生，使之在视频教学下自主完成研究内容。

课程体系建设。教学内容虽然由教师提出与设计，但更偏重引导学生思考。教师引导为主，围绕学生不同的需求，做出方法上的指导与技术上的支撑[10-12]。

2.3 教学方法建设

前期教学是用教师自编的“讲义”、“指南”、“教案”等课件，从数字与模拟电子技术、单片机等基础模块入手，引导学生软件仿真并调试修改，在硬件平台上调试改进。

教材建设。在使用自编系列课件的基础上，编写出版一本规范的教材，指导学生熟练掌握主流仿真软件的设计方法，还可以一边使用一边修订。

前期教学手段是在“PROTEUS创新与仿真实验室”，老师通过在课堂上讲授基本理论、软件仿真方法以及硬件实现手段，使学生强化训练并实现自主设计。

教学视频建设。在使用自编系列课件的基础上，制作教学视频课件并上网，学生随时随地可以学习和操练。

2.4 教学条件建设

(1) 网络环境建设。建设网络化虚拟化平台，不受时空限制，共享设备资源。①开发并启用校园网上在线实验人数统计系统。②因涉及网络安全，前期软件系统未连接到因特网；如要全网覆盖，让学生随时随地能在线使用虚拟实验室，在网络上建立一套安全保障系统。③升级并启用PROTEUS汉化版8.0。

(2) 共享平台建设。①建设开放式实验平台，满足100位学生同时在线登陆；②建设实践与应用平台，满足课程设计、毕业设计、各类电子竞赛学生的要求；③建设经济先进的平台，软件硬件共享。软件及时更新升级；为满足学生独立使用仪器设备的要求，提供硬件保障。

(3) 教学文件建设。结合实践中的成功与问题，进一步修订和完善教学大纲、课程简介等系列教学文件并上网。总结教学成果，发表教学论文。

3 实践案例

公选课是电子竞赛和学生创新活动实践平台。在工程能力竞赛中学生设计的“自行探测赛道并避障控制电路”，通过仿真、验证、修改后，用软件制作PCB版并搭建电路；获得了全国竞赛的奖项。再举三个案例。

例1 基于单片机的普及型地震报警器设计。

应用一种基于低重力振动加速度传感器的地震波检测技术,设计地震检测报警系统。完成电路图绘制并用PROTEUS仿真；根据模块在系统中作用确定电路芯片，用单片机协调工作。报警器模拟地震烈度并实现了声音警报；实时记录并显示了震级大小及地震时间等信息。图1和图2是依据单片机串口发出的采样数据，地震加速度传感器在静态和动态情况下的重力加速度时间曲线的仿真波形[13]。

图1 60 s内重力加速度时间曲线(无明显震动)

图2 30 s内重力加速度时间曲线(有明显震动)

例2 基于GPRS的智能酒精浓度检测仪设计。

实现了一种基于GPRS通讯网络上传各类数据、绑定酒驾人信息、及时处置事件的智能酒精浓度检测装置。通过GPRS通讯网络与远程主机交互各类数据，实现远程无线查询酒驾人身份，并实时保存检测数据。图3是监控中心上位机软件界面[14]。

例3 基于指纹识别的软件设计及应用的创新实验。

将指纹采集仪连接到计算机USB接口，对同一个指纹图像分三次采集并记录，指纹数据通过通讯口传送到PC机。经过两两比对，保存最佳指纹图像到数据库。系统采集的身份信息全部保存在数据库中，而不是通过某条路径来存放，提高了信息安全。图4是指纹获取界面[15]。

图4 指纹获取界面

4 开设实践类公选课的经验及效果

(1) 信息化环境下学生自主学习能力明显增强。学生对基础理论的理解、提高参数计算能力等方面有明显提高；依据仿真结果对参数作调整，提高了对科学现象的兴趣和研究动力。

(2) 教学方式和教育模式有所创新。搭建了学生交流合作的平台，培养了学生利用虚拟技术进行自主学习的良好习惯，并获得初步的科研成果。

(3) 是公共选修课的创新建设。仿真教学进课堂，创新了公选课的信息化教学方式，提升了个性化互动教学水平。

5 结 语

公选课的教学建设从课程内容、思想方法、实验条件等系列建设入手，注重教学团队建设和青年教师培养。教材建设强化了理论教学水平；教学视频建设给学生带来了主动学习的积极性，提高了实验的先进性和教学效果。提供了学生电子竞赛及创新活动的平台，使学生工程训练和创新创业能力、对科学现象的探索能力得到了提高。

[1] 罗文广，陈文辉，胡 波.电气信息类专业多元化实践教学模式的构建[J].实验室研究与探索，2013(5):138-140.

[2] 来琳琳，张怡轩，刘晓辉，等.生物学实验教学中心开放式网络平台建设[J].实验室研究与探索，2013(5):111-114.

[3] 刘 君，杨晓苹，吕联荣，等. Multisim11在模拟电子技术实验中的应用[J].实验室研究与探索，2013(2):96-98.

[4] 郑 宾.Multisim 仿真在模拟电路实验教学中的应用[J].实验室研究与探索，2013(2):103.

[5] 高艳玲，王振玉，徐 红.基于LabVIEW的开放型实验室建设[J].实验室研究与探索，2013(3):211-213.

[6] 苏良昱，王 武，葛 瑜.电力电子技术仿真实验教学与创新思维拓展[J].实验技术与管理，2013(1)：170-173.

[7] 刘振国，华子义，沈忠明.面向全校本科生的公共实验创新平台构建[J].实验室研究与探索，2012(12):213-214.

[8] 唐 力.公共选修课实验教学的探索与实践[J].实验技术与管理，2013(3)：155-156.

[9] 许志刚.基于Proteus技术的仿真学习工作站建设思路[J].实验技术与管理，2013(4)：62.

[10] 谢 春.工程教育创新型学科实验室的构建[J].实验室研究与探索，2013(3):189-190.

[11] 匡载华，邓小鹏.电子类学科专业PROTEUS实验室建设[J].实验技术与管理，2009(1)：155-158.

[12] 孙 晖，刘俊延，李甫成．基于仿真与原型实现相结合的电工学综合实验开发[J].实验室研究与探索，2012(4):227-230.

[13] 卓郑安，周 顺，阮海宇.基于单片机的普及型地震报警器设计与应用[J].实验技术与管理，2014(4):84-88,92

[14] 卓郑安，朱文立，黄 敏.基于GPRS的智能酒精浓度检测仪设计与应用[J].实验技术与管理，2013(5)：44-46.

[15] 卓郑安，郭 亮，陈曾沁.基于指纹识别的软件设计及应用的创新实验[J].实验室研究与探索，2012(5):301-303.

The Construction of Teaching for Public Selective Course on Practice Class

ZHUOZheng-an，GAOFei,ZHUWen-li

(College of Electronic and Electrical Engineering, Shanghai University of Engineering Science,Shanghai 201620， China)

Let the construction achievement of special laboratory in local colleges and universities benefit students. We use campus network curriculum resources, sharing teaching and practice platform to open public selective courses for engineering students in our university. The teaching reform for public courses begins with course contents, ideas, experiments environment and so on, and pays attention to the teaching team cultivation. The teaching material construction emphasizes on the level of theoretic teaching. Constructing teaching video results in the active learning of students. Therefore, the teaching quality is improved and the practice activities of students are enhanced. We provide the electronic design contest and innovation activities to students, and let the students acquire the ability of practice and innovation, then increase the ability of exploration of scientific phenomena. The scientific research would be more clear for our students.

practice class； public selective course； teaching construction

2014-03-03

2011年上海地方高校实验室专项建设项目(B-8935-11-0104)；2013年上海工程技术大学实践教学建设项目(A-0601-13-01185)

卓郑安(1957-)，女，广东中山人，副教授，电学基础教研室主任，研究方向：电路与电子技术的教学与应用。

Tel.：13761008211；E-mail:zza8211@126.com

高 飞(1962-)，男，上海人，高级工程师，电子电气中心实验室主任，研究方向：自动化。Tel.：13601752359

TP 387;G 420

A

1006-7167(2015)01-0176-04