以项目驱动为导向的电子技术实验教学改革探索

任青莲 李东红 郭 萍

（太原科技大学，太原 030024）

以项目驱动为导向的电子技术实验教学改革探索

任青莲 李东红 郭 萍

（太原科技大学，太原 030024）

电子技术实验是电子、电气类专业学生实验教学中的重点内容，为培养学生掌握整个电子线路体系的能力，提高工程意识，激发创新思维，把工程应用问题引入实验教学，提出了一种以项目驱动为导向的教学方法，明确了实验教学目标，优化了实验教学内容，改革了实验教学的实施方式。以项目驱动为导向的教学方法不仅培养了学生的电子系统设计能力、独立思考的习惯，而且培养了学生的自主创新能力和团队合作精神，为学生今后的工作实践奠定了坚实的基础。

电子技术实验；项目驱动；工程实践；创新能力

实验教学是本科教育的重要组成部分，是巩固理论知识、理论联系实际的重要平台，对培养学生的实践能力与创新精神起很重要的作用，是衡量高校教育质量的一个重要指标[1]。电子技术实验是电子电气类专业重要的基础实践课程，该课程的显著特点是基础理论与工程实践结合特别紧密，在本科生教学过程中占有很重要的地位，在培养学生深化知识理解、掌握实践技能、形成工程素养等方面起着非常重要的作用[2-3]。

目前，由于多种因素的制约，电子技术实验教学仍然存在以下不足：教学模式主要采用 “老师讲、学生听”模式；现有的常规教学内容综合设计性实验不多，多为原理性或验证性实验，综合性和关联性差，与实际工程应用脱节较为严重；教学要求单一，使得学生过于依赖老师，缺乏积极、主动参与的意识，教学过程中学生的中心地位得不到体现，学习的兴趣得不到激发，更缺乏工程意识，既不能提高学生的工程实践能力，同时也抑制了学生的创新欲望。如何从实验的角度理解和掌握电子系统的设计方法、提高实验教学质量，成为该课程实践教学改革的重要目标[2-4]。

以项目驱动为导向组织电子技术实验教学，既注重基础知识，同时扩展知识范围，侧重系统设计，强调创新发挥，不仅能培养学生综合运用多学科知识解决实际工程问题的能力，而且能有效调动学生自主学习的能动性，培养学生的创新思维能力和工程素养[5-7]。

一、明确实验教学目标，完善实验教学体系

电子技术实验包括模拟电子技术实验，数字电子技术实验，通信电子线路实验。我校分别在大学本科第4、5学期开设，其中模拟电子技术实验和数字电子技术实验为单独设课的实验课程，分别24学时，通信电子线路实验为课内实验，8学时。

根据电子技术实践教学目标，结合我校实践教学的实际条件，遵循“加强基础、注重综合、突出创新”的原则，将电子技术实验教学分为常规基础实验教学和创新性实验教学。模拟电子技术、数字电子技术和通信电子线路的实验教学内容都包含三个层次的项目：基础层、综合设计层和研究创新层，各个层次实验的教学目标如图1所示[1]。

图1 电子技术实验教学目标

常规的实验教学不能简单地认为是验证理论知识，按照实验讲义按部就班地机械操作，而是将完成项目所需的知识、能力分解到各个教学环节，所有实验教学环节都尽可能以项目驱动为导向。不仅要使学生学会规范、熟练地使用仪器设备，掌握电路的基本测量方法、数据采集、分析问题和处理问题的基本技能，而且要培养学生科学的研究态度以及基本的实验素质，这些都是创新的前提条件。

创新型实验教学要求学生综合利用所学的模拟电路、数字电路和通信电子线路等知识和掌握的实践技能，结合EDA等现代化分析设计软件，对电路进行分析、设计和实现，并能实现一个比较完整的电子系统，激发学生对电子工程领域的研究兴趣，树立工程意识，培养学生的自主创新能力、解决实际科研问题的能力以及团队协作精神。

二、优化实验教学内容

在实验教学内容的设计上，常规基础实验教学精简验证性实验，增加综合设计内容，创新型实验教学增加项目级、系统级的实验内容，应遵循以下两点原则。

1.由浅入深、循序渐进、加强基础、注重综合

为了全面培养学生掌握扎实的基本实践技能，加深理解和掌握各种单元电路的工作原理、分析设计方法，并力求体现研究和创新意识。选择基础性环节和代表性环节作为基础实验内容，如放大电路、滤波电路、稳压电源、信号运算电路、多路抢答器、序列脉冲发生器、交通灯控制器、调制器、解调器和混频器等，这些都是电子系统项目设计的基础。

综合设计性实验内容的设置可以以问题为出发点，每门实验课完成一个或几个综合大实验，并鼓励学生可以自主命题，进一步发挥。如数控增益放大器、温度监控系统、数控直流源、密码锁、频率计、出租车计费器、无线通信发送系统、接收系统等。培养学生灵活应用软件设计仿真和硬件实验紧密结合的方法来完成综合类实验项目。

2.项目导向、学生自主、突出创新

根据学生所学专业（自动化、电子信息、通信工程、电气控制与自动化和测控专业）和学生的个人兴趣选择具有工程背景的实践项目，可以是“大学生电子竞赛题目”和 “大学生创新创业训练项目”，也可以是在日常生活中碰到的实际问题，这些研究项目都不是很大，都很适合以项目驱动为导向、以学生为主导去进行分析、设计和实现，使学生真正体会到学有所用的乐趣，大大调动学生的学习主动性、积极性和创造性，通过项目驱动的方式培养学生的分析问题、解决实际问题的创新实践能力、团队管理与沟通合作能力，帮助学生树立现代工程意识，并使学生掌握小型电子系统的设计方法，为一些学有余力、对科研有着浓厚兴趣的学生提供了一个自我提升的平台，也充分体现了因材施教的教学原则。

三、改革实验教学实施环节

根据实验教学内容与目标制定教学计划，教师利用设计好的实验项目，根据课程大纲实施分层次实验教学。所有同学在固定的时间内完成指定的教学内容，然后有兴趣、有能力的同学可以继续选择创新型实验教学项目。

1.常规实验教学的实施

采用一个整班分成两个小班，每人一个独立小组，在固定的时间内实验，每个老师辅导15～20个学生，采用经典的三步走：课前预习，课内独立完成实验教学内容，课后完成实验总结报告。

为提高实验教学质量，方便学生自主学习，改变以往教师主讲实验的教学方式，在校园网站上建立课程主页，包括课程大纲、教学教案、参考设计、元器件手册及仪器设备的使用视频等教学资源。实验前，学生观看与实验有关的网上资源，帮助学生在较短的时间内了解实验目的、实验要求、实验原理和实验方法步骤，并撰写实验预习报告，让学生带着问题进入实验，这样既调动了学生自主学习的积极性，也提高了实验效率。课堂上，所有学生都是独立完成实验任务，建立以学生为主的实验教学模式。实验后，整理实验数据、分析实验结果，认真完成实验总结报告，以培养阐述实验结果的表达能力[8-10]。

在常规实验教学中也应注重工程项目设计的培养，教师在理论和实验教学中可以根据专业选择合适的项目案例，将设计项目分解为小的题目，分散到每一个对应的章节。从电子技术实验教学的角度来重新分析、梳理项目的内容，从中寻找与课程内容的结合点和切入点，教师可以根据课程进展及时组织实施各单元电路设计。最后将一个个课程的知识点与项目有关内容结合、融合在一起，来形成涵盖课程知识点的创新型实验项目[3]。

例如：在模拟电子技术实验教学时，可以选择音响放大器为设计项目，该项目需要综合低频电压放大器、信号运算电路、有源滤波电路，反馈电路、低频功率放大电路以及电源电路等多方面的内容，是一个较好的模拟电路综合设计项目，先将系统分解为各个单元模块，并确定各模块的性能指标及相互间的联系，在做相应实验内容时就可对具体电路进行设计，最后到学期末再将各模块整合，调试构成一个完整的系统。使得学生熟悉电子系统的设计思路，掌握模拟电路各基本单元电路的设计方法，提高学生的工程实践能力。

2.创新型实验教学的实施

在创新型实验教学的过程中，以项目为导向，学生以3人一组形成一个团队，利用现有的实验条件，在时间开放、资源开放的环境下进行研究创新。学生根据需要通过预约等方式自主安排时间，实验室向学生开放教学资料、仪器设备、实验材料等资源，为学生的进一步进取提供实验时间和资源上的保障。这种方式保证学生必要的实验环境，培养学生的自主学习能力[1]。

在项目的实施过程中应充分发挥学生的主体作用，鼓励学生学会自主思考，自己用所学知识和技术技能去解决，在具体做的过程当中，碰到新的知识，主动去探索，利用图书馆、网上资源等各种渠道获取所需知识，并要对所获取的知识学会去伪存真，改变一直以来跟着老师走的学习方法。教学实施过程当中教师引导和启发学生怎样做项目，把做项目的关键过程环节告知学生，并在设计实现中进行必要的检查指导，创新型实验教学的实施过程如图2所示。

图2 创新型实验教学的实施过程

在项目的设计过程中，首先根据设计题目明确项目要实现什么功能，达到什么指标，然后根据系统应该具备的各项功能将系统划分为若干个功能相对独立的子系统，并确定各子系统之间的关系，然后选择单元电路实现各子系统。从系统总体设计、模块划分、电路仿真、PCB设计、焊接调试、系统连调、自主创新等环节由学生自主完成，教师根据实际情况提供积极的引导、与学生进行必要的讨论和进行一些关键点的检查，最后提交设计成果及规范性的项目总结报告。

创新型实验项目有科学研究的成分，设计开发的成分，是科学研究的一个简单过程，在实践中使学生了解科研活动是怎样开展的，也真正体会到学有所用的乐趣，进而大大激发了学习的热情，培养了学生解决工程实际问题的能力。

为确保电子技术实验教学效果，必须制定合理的考核方式，为此对传统的实验教学考核方式进行改革，改变“重结果”为“结果与过程相结合”，注重综合能力评价，突出实验过程中的平时表现，包括实验态度，实验方法，发现问题、分析问题和解决问题的实际能力，团队意识等，同时鼓励探索和创新，避免考核结果的片面性，保证实验成绩公正、客观合理。

四、结束语

以项目驱动为导向的电子技术实验教学不仅提高了学生的实验技能，培养了学生以工程项目为核心的思维方式，综合应用多学科理论、知识、方法分析、解决实际工程问题的能力，同时也使学生养成了自己思考的习惯。学生通过自己和团队的不懈努力，从方案设计到目标实现，最终完成了可运行的“产品”，激发了学生极大的成就感，增强了对电子信息工程领域的研究兴趣，并锻炼了学生的团队合作能力，为日后从事工作打下了扎实的基础。

[1]北京大学电子信息科学基础实验中心.电子信息实验教学内容体系[M].北京：北京大学出版社，2012.

[2]杨华，艳孙，军肖.卓越计划下电工电子实验教改的探索与实践[J].实验室科学，2015，18（6）：234-236.

[3]李旭，张为公.基于科研项目的数字电路创新型实验教学改革[J].实验室研究与探索，2015，34（1）：168-172.

[4]王守信，郭萍.高等学校实验教学分层次培养模式探讨[J].实验技术与管理，2012，29（1）：23-25.

[5]周秦武，张博，张龙大，等.以项目驱动为导向的专业综合实验课程设计与实践[J].实验技术与管理，2014，31（3）：183-185.

[6]范士杰，王振杰，彭秀英.基于自主学习理念的GPS课程实践教学改革[J].实验室研究与探索，2016，35（1）：146-149.

[7]李季辉，王常武，于家新.基于项目式教学的Linux应用技术教学改革[J].计算机教育，2015（1）：99-101.

[8]赵玉清，张悦，杨琳琳.以项目案例为主线的测试技术教学模式[J].教学研究，2013，36（3）：95-97.

[9]毕满清.电子技术实验与课程设计（第4版）[M].北京：机械工业出版社，2013：240-268.

[10]赵玉红，李欣，崔建林，等.MOOC环境下基础实验教学中学生创新能力的培养[J].实验技术与管理，2016，33（3）：13-15.

（责任编辑：张华凡）

Project Oriented Electronic Circuitry Experimental Teaching Reform

REN Qinglian,LI Donghong,GUO Ping
（Taiyuan University of Science and Technology,Taiyuan 030024,China）

To develop the students’ ability to master the entire electronic circuit system,improve their engineering consciousness,and inspire them with creative thinking,a project-driven teaching method was proposed in which engineering problems are brought into experimental teaching.This paper discussed experimental teaching objectives,the optimization of teaching mode and contents,and the combination of projects and teaching.The project-driven teaching method can not only cultivate the students’electronic system design abilities and independent thinking habits,but also develop their innovation abilities and team spirit.These abilities can lay a solid foundation for the students’future work.

electronic circuitry experiment;project-driven;engineering practice;innovation capacity

G642.0

任青莲（1976—），女，副教授，研究方向：电子技术应用及无线通讯

太原科技大学2016校级教学改革研究项目（201626）；山西省2014年教育教学改革研究项目（J201415）。