以项目为导向的电子电路实验研究与改革

堵国樑，胡仁杰，黄慧春，郑 磊

(东南大学电工电子实验中心，江苏南京210096)

0 引言

电子电路实验是高校电类学科教学过程中极其重要的一个环节，是学生将理论知识与实际工程应用相结合的开端，对于培养学生实践动手能力、分析解决问题的能力和综合运用知识能力等方面的训练具有不可替代的作用[1，2]。

目前，高校电子电路实验教学的一般模式为:实验内容与理论知识相配合，对应理论知识设定相应的单元实验[3]。这种实验方式多是以验证理论知识为目标，实验指导书上一般都给出了完整的实验电路、元器件参数、实验步骤和数据测量表格，学生只需要按部就班地一步一步完成实验，实验个数虽然较多，但实验规模偏小，缺少应用背景，更难有项目设计的完整过程。

我中心开展以实践能力培养为主线，以项目应用为导向，以综合设计为目标，以实验项目为载体，对实验教学内容、教学模式和考核手段等多方面的教学研究和改革可以在实现电子电路实验教学基本目标的基础上，更好地提高学生的综合设计能力及实践创新能力。

1 以项目为导向的实验教学改革

基于项目为导向的电子电路实验教学改革，是将实验内容以实际项目的方式呈现，通过提出实验任务要求，明确项目性能指标，自主完成实验项目，规范实验验收过程，总结展示实验结果等环节，以完整的工程项目研发为主线开展实验教学和研究。

基于项目的实验是一种以学生为中心的实验教学模式，通过明确的任务要求，促进学生在完成实验的过程中掌握所学的知识和技能;是开展研究性学习的主要学习模式之一，在实验过程中，学生具有较大的自主性，有利于激发学生的学习兴趣，有利于培养创新意识和解决实际问题的能力。

电子电路实验教学的改革思路是:精心设计实验内容，强化实验内容的应用背景、项目化过程和系统综合性等要素，激发学生学以致用的学习兴趣;通过改革考核手段、加强过程指导等方法，实现理论与实践相结合、基础与提高相结合、单元与系统相结合、虚拟与实际相结合、个人与团队相结合、成绩与能力相结合的电子电路实验教学模式。

1.1 精心设计实验项目

实验内容设计是实验教学模式改革中最为重要的内涵建设，只有精心设计实验内容，才能达到提高实验教学效果的目的。

基于项目的电子电路实验内容的设计，是在确保“三基”(基本实验原理、基本实验方法和基本实验技能)要求的前提下，重点以目标性、可行性、趣味性、实用性和开放性为指导，注重在内涵、理念上创新思维、创新能力培养，促进学生在实验中理论联系实际，学以致用，需以致学，研究创新，让学生在实验中体会学有所用。

(1)密切联系实际:每个实验都有基本的工程应用背景，通过实验可以使学生了解所学知识和解决实际问题之间的联系，提高实验项目的趣味性，激发学习兴趣这一原始动力;如设计的“光线强弱测量及显示电路设计”实验，利用光敏电阻对光线强弱不同呈现出不同的等效电阻值，再用电路把光强转换成电压值，然后采用不同结构的放大电路，完成小信号放大，最后通过不同方式测量并显示光强结果。对学生而言，这是一个完整的工程项目开发实施过程，每个学生可以自己做不同的设计，完成光强转换、放大处理和测量显示等环节，而且学生间也可以相互交流设计思路，从而提高学习兴趣，激发学习积极性。指导教师也可以在此基础上给学生做相关知识的延伸，归纳总结类似的系统设计基本思路，由于学生自我设计在前，教师总结归纳在后，加深了学生对知识的理解，提升了分析解决问题的能力。

(2)实现两个结合:基础与前沿的结合、经典与现代的结合。电子电路有许多非常经典的理论和实验，同时也处在飞速的发展时期，必须在继承的基础上，努力创新，不断更新和创建新的实验内容;通过引入现代科学技术的新方法、新技术和新成果，来了解技术发展的最新进展，提高学生的求知欲;如“可变增益放大器设计”实验，基本要求是利用运算放大器设计一个可以改变放大倍数的放大电路，是一个典型的运放应用电路设计，一般实验是通过改变反馈电阻值来实现不同的增益就可以算是完成实验。而在此基础上做进一步拓展，设计出可以自动调整增益的放大器，就可以融合更多的知识和设计理念。如可以采用不同的信号检测方法:直流检测、交流检测、峰值检测和有效值检测等等，以提供能自动调整增益的依据;检测结果如何来调整放大器增益也可以有多种设计方式。

现在，由于电子器件的发展，出现了很多可变增益放大器的专用芯片，学生在设计完成实验的同时，可以进一步了解新器件的应用，理解器件性能指标的真实含义，拓宽学生的知识面。

(3)培养团队意识:一个工程项目的开展，不可能是靠一个人完成的，必须要有一个好的团队支撑，所以在实验项目的组织中，我们选择部分实验以团队合作的方式完成，实验项目既是一个整体，同时又可以拆分成不同的功能单元，可以有几位学生分别完成不同的单元，然后整合成一个完整的系统，在完成过程中，培养学生间相互合作、互为支撑的团队协作意识。如“”信号的产生分解和合成“”实验，包含的知识点有方波信号产生、滤波电路设计、移相电路设计和加法电路设计等，可以安排2名学生完成，也可以按学号指定组队，可以使学生在完成实验任务的同时，加强交流沟通，培养团队合作精神。

1.2 加强实验过程指导

实践教学的重点不在于实验的结果，更应该看重实验的过程，通过实验过程中教师的有效指导，逐步提高学生分析问题解决问题的能力。

(1)在电子电路实验教学模式改革中，每个实验除了提出实验任务和实验要求外，不提供实验电路，需要学生自我完成设计。但也不是完全放任自流，尤其是开始阶段，否则会使学生感到无所适从，不仅在实验前教师会提供一些设计指导，而且在设计过程中的一些关键点上，还要合理引导学生循序渐进，逐步实现自我设计、自主完成实验的目的。

(2)实验过程管理是开放式的，即实验时间的开放，实验内容的开放和实验结果的开放，这样有利于学生自主意识和创新能力的提高，在开放式管理中，实验过程的指导是实验效果好坏的非常重要的环节，尤其对于刚接触实验的学生，肯定会遇到各种各样的问题，有些是可以自己解决的，有些问题如果有教师给予适当的指点，将起到事半功倍的效果。由于每个实验都没有规定统一的电路，学生会采用不同的电路完成实验，这就要求教师在指导过程中密切关注，因势利导，使学生的创新热情得以实施。

1.3 改革实验考核方式

实验课程考核方式和方法的改革是教学改革中很重要的一个环节。实验课程和理论课程不一样，不但要求理解掌握一些基本的知识，更重要的是要提高实践技能、设计能力以及分析问题解决问题的能力等综合素质，所以考核主要以平时实验的完成情况为主，并参考实验报告撰写情况。重视实验的过程，考核学生的实践创新能力以及完整的项目设计过程，每个实验均包括基础部分、提高部分和创新发挥部分，基础部分是每个学生必须完成的内容，对于能完成全部实验中80%以上的的学生，可以自己提出申请课程成绩为优秀，通过公开申优报告、展示每个实验的成果以及创新特色之处，并回答教师和同学的提问，以答辩的方式确定最终成绩。这样的申优过程，不仅给学生得到优秀成绩的机会，更重要的是培养了学生的总结能力、展示能力、交流能力和报告能力，对学生综合素质的提高起到促进作用。

2 实验教学改革取得的成效

基于项目的实验教学支持学生采用不同的方式学习同样的内容，能真正体现教师的主导作用和学生的主体地位;实验项目的成功完成，使学生获得成功的体验，可以激发学生进行深层次研究和探索的热情;基于项目实验教学还包括了团队协作、问题解决、作品展示和总结交流等，从而可以使学生进入一个更加良好的学习氛围。

所设计的实验，不但很好的完成了教学计划中要求的知识点的掌握，而且学以致用，使学生掌握了知识的综合运用，学习的兴趣和积极性得到了很大的提高，课程调查结果显示，适应实验教学改革的学生占87.1%，赞成实验内容的占95.7%，探究性及工程性实验激发兴趣并收获大的占91.4%。后续课程对电子电路实验教学改革也给予高度认可，给后续相关课程的学习奠定了很好基础。

电子电路实验教学的改革，也使学生参加各种课外研学活动和学科竞赛的热情普遍提升，成绩也越来越好。以全国大学生电子设计竞赛为例，我校2011年获得了3个全国一等奖和6个全国二等奖，2013年获得了9个全国一等奖和5个全国二等奖。

实验内容和多所兄弟高校交流，得到同行及专家的认可，其中有2个实验在2014年全国实验案例竞赛中获得了一等奖。实验内容、教学模式及考核方式等教改内容所取得的成绩也作为重要的支撑材料，获得了2013年江苏省教学成果特等奖和2014年全国教学成果一等奖。

3 结语

我中心以项目为导向的电子电路实验教学开展了对实验教学内容、教学模式和考核手段等多方面的教学研究和教学改革，学生不仅掌握了基本的实验技能、实验方法和测量调试能力，还学到了如何进行一个项目研究开发的完整过程。通过对项目功能需求和性能指标的分析，综合所学到的知识和部分将要学习的新知识，自主开放设计实验电路，选择合适的实验器材，构思完整的实验方案以及必要的数据测量图表，完成有项目应用背景的实验，实现理论联系实际，学以致用、需以致学和研究创新的实验目的，为培养有扎实的理论基础、厚实的实践能力和高素质创新型人才奠定了很好的基础。

[1]胡仁杰，王成华等.自主研学的电工电子实践课程建设[J].北京.中国大学教学.2014(6).60-63

[2]李震梅，魏佩瑜等.培养学生工程应用能力的实践教学改革[J].南京.电气电子教学学报.2014(6).99-101

[3]堵国樑.模拟电子电路基础[M].北京.机械工业出版社.2014