应用电子技术创新实验教学运行体系研究构建*

◆庞凤丽 房建东 王艳荣 张晓东

1 前言

在大学生培养过程中，一线的授课教师是引导学生自主学习的主体，如何激发学生的学习热情，是教师应该根据科技、社会、学科的发展而不断改革和完善的，在教学过程中总结出适合于学生自主学习的教学方法、教学手段和教学模式。在科技飞速发展的今天，电子信息类学科的前沿技术日新月异，对于电子类专业的学生来讲，教会他们学习比单纯教会具体的知识还要重要。因此，进行电子信息类及相关专业课程自主学习教学方法的研究与实践，具有非常重要的现实意义[1]。

实践能力和创新能力是人的重要素质，既是个人能力充分发挥的动力，更是社会发展的需要。而大学生作为社会未来发展的生力军，实践能力和创新能力的培养既是必须的，也是必要的，是实施素质教育的重要内容和核心所在[2]。

“电子技术综合设计及应用”是综合模拟电子技术和数字电子技术为一体的，以专业选修课开展的大学生创新实验活动。教学方式是以自主实验为课程核心，以培养学生的理论与实践相结合的能力为目标，将理论知识与实践应用有效地结合。

2 创新实验实施过程

本次创新实验是以学生为主体，自主选题，通过运用逻辑器件和传感器，设计出满足一定性能或特定功能的电子电路，通过Multisim 软件进行原理仿真，对设计电路进行实测。创新实验主要分为五个阶段进行，分别是选题、方案设计、实物焊接与调试、撰写设计说明书、答辩及考核评定。

选题题目的选择是创新实验的关键所在，它关系到后期实验实施的进度和完成情况。学生基于实验室提供的器材，通过查阅文献，结合实际情况和自身能力选定合理的实验课题。课题的选择要满足科学性、创新性、可行性以及适当性：科学性体现研究问题的指导思想和研究目的的明确，理论科学合理，事实真实充分；创新性是选题的本质属性，体现了课题的目的及意义；可行性要求学生不要脱离实际空想、幻想，要从自己的研究水平和能力的实际出发；适当性要求学生依研究力量而确定课题大小范围。

选定题目后，学生要从研究背景、研究内容、实施方案、预期结果及器件选择等方面进行开题答辩。教师针对学生阐述内容进行提问，并以科学的角度对学生题目提出建议。

方案设计学生通过Multisim 软件对自己的设计方案进行原理仿真，验证设计原理的可行性并进行答辩。针对答辩过程中出现的问题，教师提出质疑并根据学生的回答给出相应的修改意见。通过答辩的学生进入实物焊接调试阶段。

实物焊接与调试实物的焊接是整个创新实验最重要的环节，也是难点。复杂的电路要通过反复调试，对焊接也有很高的要求。实物的焊接与调试锻炼了学生的动手能力、分析及解决问题的能力，也考验了学生对模拟电路技术和数字电路技术基础知识的掌握情况。

完成实物焊接与调试后，学生要参加实物答辩，向教师展示成果，进行实物演示以及判断是否完成预期目标。

撰写设计说明书实验完成后，学生要对实验数据及实验中遇到的问题进行分析，同时撰写设计说明书。设计说明书也作为成绩评估的一部分，需要学生注意设计说明书的格式，突出重点，排版合理。设计说明书能反映研究者就研究课题的理解程度。

答辩及考核评定“电子技术综合设计及应用”创新性实验答辩分为开题答辩、原理仿真答辩、实物答辩和结课答辩，为了保证小组中的每位成员都参与实验，对每次答辩进行抽签以决定答辩者。考核评定综合四次答辩成绩、实物完成情况及设计说明书完成情况，总评成绩分为优、良、中、及格和不及格五个等级。在结课答辩后还安排一次评优答辩，完成焊接并实现预期目标的小组都可以参加。综合考核方式不仅锻炼了每位学生的动手能力，也锻炼了他们的语言表达能力，不会因为一次的失误而否定其所有的努力。

3 创新实验教学体系中存在的问题

小组分工不合理学生以自由组合的3 ～5 人每组、自主选题来完成实验项目，尽管已经实施抽签答辩的考核机制，但仍然不能避免“抱大腿”行为。整个实验全部由能力强的1 ～2 位学生完成，导致最后的硬件调试没能完成。对没有参与实验的学生没能达到锻炼其动手实践和解决问题的能力的目的。

工作进度安排不合理尽管教师会统一安排答辩时间来督促学生的工作进度，但是由于硬件调试阶段工作时间较长，一些学生没能合理安排时间，导致后期硬件没能完成，没能实现预期目标，或是选择以仿真答辩结题。表1 为创新实验选题及完成情况，总体来说，“电子技术综合设计及应用”创新性实验圆满完成。

表1 创新实验选题及完成情况

硬件制作不规范实物验收后，发现许多学生的实物焊接存在很大问题，器件布局不按规范，没有条理，导线连接杂乱无章，导致其电路出现问题时不能准确找出问题所在，最终未能完成课题。图1、图2 两个案例都是失败案例，最终未完成实物。硬件制作是整个创新实验的核心，硬件制作不规范会导致整个实验失败。

设计说明书撰写不规范设计说明书是整个课题的最后一步，在整个创新性实验中起到重要的作用，但学生并没有意识到这一点，提交上来的说明书中说明内容逻辑性不强，普遍出现有错别字、排版不合理、格式不统一、不标图号及标号、参考文献格式不正确等问题。

4 基于创新能力培养的创新实验教学体系构建思路

学生创新能力是在现有的思维模式和知识经验基础上提出有别于他人的具有价值的新思想、新理论、新方法和新发明的能力。培养学生的创新能力，要在教学过程中加强创新实践，遵循能力养成规律，依托创新实验教学体系培养学生的创新能力[3]。基于此，提出创新实验教学体系构建思路。

图1 硬件制作不规范案例

图2 焊接失败案例

重点加强小组管理为使团队协作达到最优，组长可将工作落实到每个成员上，每个成员都应对课题的每个部分做到充分了解，能够详细地说出实验原理、制作过程、注意事项、遇到的问题及解决办法，力求创新性实验能锻炼到每位学生的动手及解决实际问题的能力、理论联系实际的能力。

定期提交报告为避免工作时间安排不合理导致的实验失败，在硬件调试阶段要求学生定期汇报工作进展，并提交工作报告，将工作报告作为最后的考核选项。这种方式可以有效地督促学生合理安排时间并能够及时解决在调试部分遇到的问题，防止一拖再拖，导致实验失败。

构建良好的支持平台——增设创新实验室学校实验室有限，开放时间有限制，有时还会与学生上课时间冲突，对创新实验有很大的影响，关系到能否顺利完成实验。开放电子创新实验室，实现仪器设备和电子资源的共享，为学生课外进行综合性和设计性实验提供实验器材保障[3]。这样可以让每位学生都体验到动手的乐趣，同时提高学生对创新设计的积极性。

增加设计说明书审核次数为了有效地提高设计说明书的质量，应增加设计说明书的审核次数。研究生助教可以协助教师对说明书进行审核，指导学生如何合理规范地完成设计说明书，最后将终稿提交给教师进行审核。通过教师和研究生助教的共同监督，在培养学生的严谨性的同时，论文的质量也一定会有很大提升。

5 基于创新能力培养的创新实验教学体系的具体构建

应用电子创新实验是以培养学生创新能力和综合实践能力为目的而开设的一门专业选修课。基于创新能力培养的创新实验教学体系应包括教学方法、实验评价、实验平台等要素，以培养学生创新能力和综合实践能力为目标，在实验平台的支撑下通过创新实验教学方法的建设与改革，配套相应的实验评价体系，形成完整的教学运行体系。

教学方法的建设与改革传统的教学方法是以教师为主导，学生被动接受，不能很好地将整个实验过程和实验中涉及的知识点全部掌握。针对创新实验活动探索性、过程性、实践性和协作性的特点，结合选修课有限课时的实际情况，应将课堂上的时间更多地留给学生，用于小组讨论解决实验中遇到的问题，辅导学生动手实际操作。这样做也更便于实施过程中的考核。

在创新性实验教学中，实验全程以学生为主体，教师起主导作用，由学生自主分组、选题，实验过程全员参与其中，可以很好地锻炼每位学生的动手操作能力和综合实践能力。

实验评价体系的构建实验评价体系是创新实验教学体系的保障机制，建立创新实验评价体系，全程监控创新实验各环节，确保每位学生都要参与创新实验。创新电子技术实验评价指标体系主要包括开题答辩、原理仿真、安装实测和结课答辩四个方面，最终评价结果将综合四方面的分数，分为优、良、中、及格和不及格五个等级。

实验平台的支撑投资建设创新实验室，向全校学生全天候免费开放，通过与大学生学科竞赛相结合、与创新性实验计划相结合、与毕业设计相结合等方式，为大学生创新能力培养提供必要条件和有力支持[4]。

6 结语

以实训为导向的创新性实验教学，可以在学生的培养过程中更注重创新精神、领导能力、资源整合能力、解决带有挑战性问题能力的培养[5]。如何才能更好地把学习知识和动手能力结合起来，成为人们的关注点。开设创新性实验，是为了提升大学生的创新思维和实践能力，是为了培养一批适应社会发展的人才，同时进一步推动高等教学改革，提高教学水平和质量。通过实验过程的实施，发现大学生创新实践中的问题，进一步证明了创新性实验的必要性和重要性。在“电子技术综合设计及应用”选修课中开设创新实验教学的探索虽取得一定的效果，积累了一定的经验，但仍有不足，电子技术创新实验教学运行体系仍亟待不断改善。■