全开放自主化实验教学模式的探索与实践

于　蕾，王丽敏，肖易寒

(哈尔滨工程大学　电工电子实验教学中心，哈尔滨　150001)



全开放自主化实验教学模式的探索与实践

于蕾，王丽敏，肖易寒

(哈尔滨工程大学电工电子实验教学中心，哈尔滨150001)

该文提出的电子技术基础实验开展全开放、自主化实验教学模式，从根本上改变了传统实验课先由老师讲授的“灌输式”的教学方式，而是强调学生自主学习、自主实验。若站在教学改革的高度看待自主实验，该学习模式将颠覆“先讲后做”的惯性思维，教师由主导变引导，学生由主体变主导，其结果将带来教学模式和教学方法的革新，学生的学习方式、实验习惯亦将随之改变。

全开放；自主实验；教学模式；模拟电子技术实验

模拟电子技术课程是电气类、 自控类和电子类等专业学生必修的一门重要的专业基础课，是所有相关后续专业课程的基础。经过电路及其实验的学习，学生已具有了电路方面的基础知识，而实践性很强的模电实验的开设 ，要求学生进一步熟悉并逐渐开始用所学的知识独立分析、 设计电路，因而模电实验对巩固学生所学知识、提高学生观察和分析问题的能力、培养学生动手解决实际问题起着重要作用[1-2]。

为了适应国家对创新型人才培养的要求，结合我校国家级电工电子实验教学示范中心建设，模拟电子技术实验课程组开展了基础实验教学的开放自主实验教学模式的探索与实践。经过2013和2014两个年度的实践，基本建立了全开放、自主学习的实验教学体系架构。

1　全开放自主学习的实验教学模式

1.1全开放模式

包括实验时间和空间开放、实验元器件开放、实验内容开放等，不同专业的学生可以根据个人实际情况，合理选择实验时间，实现不同专业的学生能够在相同的实验教学平台上进行教学。全开放模式拓宽了实验的时空概念，能够最大限度地利用实验室资源，体现了以学生为本，给学生以最大的自由空间，有助于学生个性化发展，有利于创新实践能力培养，为科技精英型的拔尖人才培养提供条件和空间，在“开放式”的基础上向“研究性”过渡[3-4]。

1.2自主式学习模式

自主学习要求学生自己了解和理解实验内容，独立思考、解决问题，独立完成实验，培养学生独立分析和解决问题的能力，提倡学生之间进行交流，教师尽量做到少讲多做，由指导变为引导，由讲授变为启发，从“以教为主”到“以学为主”观念的转变。这种学习模式提高了学生自主、主动学习和获取知识的能力，其特点是强调学生自主学习、协作学习，为研究性、探究性学习模式打下良好基础。

2　全开放自主学习模式下的实验教学体系架构

2.1全开放实验室

以前模电实验室采用的是时间上半开放模式，即提供给学生3～5个可选时间段，学生事先预约，按照规定时间来上实验课。

改革后，充分利用现有实验室的资源，从时间上保证实验室的开放。学生使用校园卡，不需要按照固定的时间来完成实验，只要在学时允许的范围内都可以随时进入实验室完成实验。

2.2设置多层次的实验教学内容，加强实验项目分级化的实施

目前，模电实验课程共16学时，设置4次实验，采用循序渐进原则，建立基础型实验和设计型实验。每次实验分别提供至少3个实验内容，供学生选择。

1)实验分级化。

全开放自主式教学模式必然要求有更多的实验项目来支撑，而“实验分级化”是增加实验项目数量的较好方式。所谓“实验分级化”是指每个实验项目设A、B、C共3级，难度系数分别为0.8、0.9、1.0，学生可根据自身情况自选难度级别[5]。

2)改进实验教学硬件。

我校模电实验从2003年开始就摒弃了实验箱的做法，采用面包板搭建硬件电路。在实验箱表面上可以让学生顺利完成实验，但是学生对电路结构完全没有理解，动手实践能力得不到提高，所以不适合电子技术类实验课程。在面包板上搭接电路，优点是学生的动手能力得到了明显提高，对于电路结构理解更为明确，出现故障也能促进学生勤动脑解决。但缺点也十分明显，面包板经常发生接触不良现象；电路稍复杂些，也容易连错。另外，模电实验需要外接多台仪器仪表，面包板上无法固定，经常把安装好的电路弄乱。

在我校国家级电工电子实验中心的支持下，对模电实验的硬件教学模块进行了更新，学生在实验板上直接焊接电路。在综合考虑了实验内容和学生的实际情况后，该硬件模块一共有3类，低频放大器实验板、功率放大器实验板和运算放大器实验板。

在低频放大器实验板上可以完成与晶体管相关的除了差动放大电路的所有实验内容。如简单共射接法放大电路、工作点稳定电路、共集接法放大电路、两级放大电路、负反馈放大电路等。功率放大器实验板可以完成LM386的各种实验，如功率放大、方波发生和低音提升等。运算放大器板在设计时考虑到通用性的问题，并没有外接其他元件，便于学生在上面焊接各种电路。

实验室为学生提供各种元器件及实验耗材，最大限度地满足学生的实验要求。

“实验分级化”不但为能力较强的学生提供了进一步发展的空间，同时也对学生起到了较强的激励作用，更为学生自主学习打下良好基础。

图1　集成运放硬件实验板

2.3充实教学资源

在传统的实验教学中，教师需在实验课前花费较多的时间讲解实验步骤、实验测量方法等内容，甚至实验数据表格都给学生画好，这样一来，学生不再自己动脑思考如何进行实验，甚至预习工作都欠缺，达不到实验课的培养目的[6-7]。

全开放自主教学模式给学生提供丰富的菜单，强调学生自己主动学习，对教师提供的教学资源提出了更高的要求。教师提供了以下3方面自主教学资源。

1)开放环境下仪器使用(4种仪器)的视频可随时在实验室的电脑上点击播放。

2)编写实验教材，内容有别于理论教材，尽量贴近工程实际。如宽带放大、低噪声放大、如何兼顾带宽与增益、多级放大器电源退偶滤波电路、抗干扰问题、pcb板共地问题、典型芯片及应用等。

3)制作了详细的自主学习课件，针对具体实验内容和实验中可能会出现的问题都给出了详细的说明和示例。

2.4加强对学生的引导，强调预习的重要性

自主实验要求学生自己要认真预习，自己完成实验。但是在模电实验之前学生接触到的实验课都是整班完成实验，各班实验内容大都近似，所以学生对于开放实验、自主学习这种模式十分不适应。因此，必须要加强对学生的引导，让学生能够顺利地完成实验，动手能力得到提高。而不是不知所措，对于实验更加糊涂[8-10]。

除了充实教学资源以外，我们采用了如下4个解决方案。

1)增加前导课，不占用计划学时，在实验前集中讲授30～50分钟，内容为设计概论、实验要求、布置实验项目。

自主实验的特点是“开板就做”，因此设置前导课就显得必要了。所谓前导课是在每学期实验课开课之前集中讲授30～50分钟，意义有两个:①讲解设计概论，教给学生设计思路；②讲解自主实验学生要做好那些准备工作。

2)预留1～2周的实验预习期，实验室全开放，教师全天在实验室值守答疑。

3)准备自查表。自查表的作用是帮助学生理清思路，更好地了解实验内容，指导预习、解释实验电路现象、提醒实验中容易出错的地方以及分析错误的可能原因。自查表中项目分为预习阶段、实验阶段和故障检查部分，表中列出实验中需要预习的项目、操作步骤说明、需注意事项及问题，要求学生对照自查表理解实验现象和查找问题。

4)建立预习考核制度。自主实验要求学生通过自主预习充分理解实验目的、实验设计原理和测试方法。在此基础上，根据实验选题的技术指标要求撰写预习报告，列出元件表、设计过程、自拟实验操作步骤和测试表格，并采用EDA软件进行仿真。实行自主开放实验的初始阶段，不可避免的有部分同学抱着应付的态度，因此实验前的预习考核测试环节必不可少。

预习考核环节通过设计考题来考察测试学生对所要完成实验内容的熟练程度。考核内容包括基本理论问题、现场简单的设计和实验步骤、实验操作测量中的一些关键细节。一方面考察学生通过预习对实验内容的掌握程度；另一方面也避免由于实验内容的设计错误。若预考核测试没通过，将不允许进入下一步的实验环节。通过对预习情况严格把关，使学生不在盲目进行实验。

对每一个实验项目建立预习考核题库，预习考核题目涉及本次实验的理论知识、仪器仪表的使用方法、电路连接正误判断、实验中出现的某些现象的解释、实验中用到的调试方法等。

3　结束语

自主开放实验的最大好处是学生可以有更多的机会接触实验，发现自己的问题并提出改进思路。从实施的效果来看，大多数学生都能够独立和较好地完成实验。有的学生在实验报告中写道:“模电实验提高了我们分析思考能力，从第一次做实验的遇到问题不知所措，到后来可以自己找出问题所在并将其解决。模电实验培养我们严谨认真的学习态度，使我们懂得一个小小的细节将决定实验的成败，如双电源接线问题和共地的问题。”

可以看出，自主开放实验不仅提高了学生的动手能力，也在无形中激发了学生的创新潜能[11-12]。虽然对于教师来说，加大了准备实验的一些相关工作量，但我们还是希望学生可以在每一个实验中实现设计的构想，在研究方法、实验能力等方面都有所收获，从中体验实践成功的乐趣。希望学生能够在实践中有所发现，通过实验培养探索求知的习惯。从目前的情况看，我们的自主实验教学体系取得了一定的效果，但还需要经过不断地更新和完善使其更加的趋于实用。其他专业实验室也可根据自身的特点设计不同层次和不同方式的自主开放实验形式，共同探索和实现工程实践教学的新模式。

[1]王波，张岩，王美玲，等.“模拟电子技术实验”课程的改革[J].实验室研究与探索，2013，32(4):140-143..

[2]刘艳，朱昌平，宋凤琴，等.模拟电子技术实验教学中的学生实践能力培养[J].实验技术与管理.2010，27(2):110-112..

[3]杭州电子科技大学课程教学模式改革情况汇报[EB/OL].(2012-06-25).http://www.doc88.com/ p-980628499893.html.

[4]李琰，吴建强，齐凤艳.开发与自主学习模式下的实验教学体系[J].实验室研究与探索，2012，31(1):134-137.

[5]孙腊珍，张增明.以培养学生能力为核心，建立多层次实验课程体系和多元化教学模式[J].实验技术与管理，2012，29(12):170-172.

[6]罗勇，王艳瑾.创新实验项目开放形式，推动实验教学改革——重庆工商大学创设开放实验项目“超市”的探索与实践[J].实验技术与管理，2012，29(3):21-23.

[7]于兆勤，吴福根，郭钟宁，等.基于项目驱动的现代工程训练方法研究[J].实验室研究与探索，2012，31(8):131-133.

[8]潘正坤，李良荣，邓朝勇，等.开放式电子技术教学方案研究与实施[J].实验技术与管理，2012，29(3):30-32.

[9]王金玉，付光杰，姜春雷.EDA技术与电子实验教学的有机结合[J].实验技术与管理，2012，29(4):1-2.

[10]车辚辚，余萍，程文清，等.基于能力培养和团队协作的通信电子电路实验考核模式[J].实验技术与管理，2012，29(5):192-194.

[11]吕小兰，戴延凤，胡满根，等.学分制开放式实验教学模式探讨[J].实验室研究与探索，2012，31(8):121-124.

[12] 周静，侯世英，张立群，等.《电工学》开放式自主实验教学探索[J].实验科学与技术.2007，5(5):12-130.

Exploration and Practice on Experimental Teaching Mode of Overall Opening and Autonomic Learning

YU Lei，WANG Limin，XIAO Yihan

(Electrotechnics and Electronics Experiment Teaching Center，Harbin Engineering University，Harbin 150001，China)

Analog electronic technology experiment pioneered on carrying out a full open，independent experimental teaching mode.It fundamentally changed the kind of "indoctrination" way of teaching mode in the previous experimental classes，which the teacher explained the experimental purposes，principles，contents，steps，requirements，instrument use and attentions at the first.The class emphasis students’ the ability of independent learning and independently finishing experiment.If it was looked at the independent experiment on the height of teaching reform，this learning mode will overturn the habitual thinking.This will bring the reform of teaching mode and teaching method.Students’ learning style and the experimental habits will change.

full opening; independent learning; teaching mode; Analog circuit experiment

2014-11-26；修改日期:2014-12-19

2013年哈尔滨工程大学高等学校教育教学改革重点基金；2014年哈尔滨工程大学教育教学改革实验重点基金。

于蕾(1977-)，女，工学博士，副教授，主要从事电子技术课程教学和实验建设、管理与规划方面的工作。

G424；G642.4

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2016.01.047