基于应用的电子技术实验课程改革与实践

邓文婷

(广州大学 实验中心，广东 广州 510006)

电子技术领域发展迅速，传统的电子实验课程在内容安排和实验设置上存在与实际应用脱节的情况，各个实验项目之间相对独立，实验内容关联性不强。通过实践教学，本文发现当前的实验教学明显附属于理论教学，主要是通过实验来验证和加强对部分理论知识点的理解，在实验中，学生往往是遵照指导老师讲授的实验步骤机械地完成实验，属于被动地接受知识，不利于学生主动发现问题和解决问题；学生在实验课程结束之后，对实验项目如何与工程实际应用接口基本不清楚，更无从去谈创新[1]。针对此种现状，本文从实验内容、实验手段和设备以及实验教学方法三个方面进行研究，并通过对一个具体的实验项目进行改良作为案例进行了分析。

1 实验内容

如果实验内容只是对理论的验证，那么学生对实验的兴趣和积极性将大大减少，这就提出了电子产品上讲台的教学理念。电子产品上讲台就是将科研中制作的电子系统和生活生产中所接触到的电子产品搬上讲台，结合课程知识点进行讲解[2－3]。

如何将复杂的电子产品电路进行改良，以便实现教学的目的，是对实验项目内容进行调整时的关键。智力竞赛抢答器是广州大学数字电路实验课程中的一个综合性实验项目，作为综合性实验项目，它是将学生从知识点引入到深度理解及应用的一个阶段。该实验与现实生活有了很强的关联性，学生对其结构和功能实现是比较感兴趣的。

目前市面上的抢答器种类丰富，价格从一百多元到几千元不等，在功能上也从普通的抢答提示延展到了无线遥控、大型液晶显示屏等高端配置。但是不管配置如何高端，抢答器的最基本功能和实现原理基本还是一致的，即实现数据锁存、显示、复位，声音提示、倒计时等功能。广州大学原有的实验项目在进行内容设置时仅从实验的角度出发，将一些功能电路进行组合和搭建，凑成集多个知识点的一个综合性实验，而忽略了实验电路作为实际应用的可行性要求，例如:原智力竞赛抢答装置项目中设置的抢答按钮为拨动开关，每次抢答完毕需要自行将拨动开关复位，而实际应用中，抢答人员是无须进行此类操作的，因此，电路中必须添加锁存部分电路，才能与实际应用相结合[4－5]。

基于此种情况，为了使原有电路与实际应用更紧密地结合起来，本文对实验内容进行了修订，对电路进行了改动，具体电路如图1和图2所示，考虑到课内学时数的限制，倒计时部分没有在实验中涉及。智力竞赛抢答器实验电路由多个模块组成，如图3所示。经过改进的实验项目内容既能实现基础教学又能兼顾能力培养，通过实验，学生对之前学习过的实验项目进行了复习，对已学知识有了系统性的把握，明白了一个完整的应用电路是由多个分立的功能电路搭建而成，对每个功能电路的应用范围有了更清晰的认识，也对功能电路之间的接口如何进行连接有了更深的理解，激发了学生主动学习的兴趣[6]。

图1 智力竞赛抢答器实验控制电路

图2 智力竞赛抢答器实验脉冲电路

图3 智力竞赛抢答器实验电路单元模块

2 实验手段和设备

现今大部分高校使用的都是教学设备厂家提供的实验仪器设备。为了减轻实验准备和实验指导的负担，大部分的元器件都是焊接固定好的，电路搭建的灵活性较差；此外，普通实验设备中采用的往往是传统的电子器件，对新器件、新标准的应用不够及时[7]。电子产品如果搬上了讲台，这就要求实验设备具有更好的独立性和功能扩展性，自制实验设备可以较好地解决这一问题[8]。

智力竞赛抢答器原实验项目采取的是面包板加分立元件的方式进行实验，在实践教学中发现，由于该项目用到的芯片较多，面包板上插线非常乱，一旦出现错误，往往造成全盘皆错的情况；另外，由于是4个课时的实验，面包板可让学生带回宿舍连线，而学生在上下课途中，经常会不小心掉了一两根线，这种情况下学生完全无从查起，因此耗费了太多的时间在连线上面，而不是实验本身。鉴于此种情况，本文自行开发设计了 “智力竞赛抢答器实验板”，如图4所示。该实验板体积较小，适合携带，设置有电源接口、多个芯片接口、LED灯接口、数码管接口、轻触开关接口等，同时，为了保证学生对分立元器件的认识和使用，还设有面包板以供学生搭建电路；为了方便学生在课后也能进行调试，该实验板还设置了电池盒接口和稳压电路，学生只需连上电池盒，即可在宿舍进行调试。

实验设备如何做到开放化、模块化和实用化，是自制实验设备时需要考虑的问题，自制实验设备在设计时一定要以学生的 “能力培养”为主线，这样才能有助于提高学生的动手和创新能力，有助于实验教学质量的提高。

3 实验教学方法

翻转课堂模式发起于美国，所谓翻转课堂，即对传统课堂的教学结构和流程进行重组。传统的教学模式中，主要是教师在课堂上讲解和传授知识，而学生在课外去练习和消化学习内容；在翻转课堂的形式下，两个环节发生的地点刚好相反，学生主要在课外对知识点进行学习，而在课内通过教师指导和学生沟通来完成知识的内化[9－10]。

实验前，指导老师将 “蒙版实验指导书”发给学生，所谓 “蒙版实验指导书”与普通实验指导书的区别在于，指导书中会介绍各个功能电路的功能，给出大部分功能电路的详细电路图，而有一二个功能电路的详细电路则被隐藏，需要学生自行思考和设计。

例如，智力竞赛抢答器要求当按下抢答按钮时，数码管即显示对应的按钮编号。由于显示部分采用的是BCD码译码显示电路，所以，在此之前，需要将控制部分D触发器的4个输出端Q1、Q2、Q3、Q4的状态译成BCD码，以作为BCD译码显示电路的输入。这里考核的是学生对组合逻辑电路的掌握程度，该译码功能电路要求学生自行设计，实验指导书中只对功能提出要求，具体电路做蒙版处理，如图5所示。

图5 智力竞赛抢答器译码 “蒙版”电路

回到实验课堂上，以学生为主体，对隐藏的功能电路进行讨论，给出一二种解决方案，教师对电路进行点评后，学生在课堂上对电路进行搭建和调试，遇到问题和教师进行及时沟通，以对电路进行调整。课后，学生可将实验板带回宿舍继续进行调试，在下堂课时再继续完成实验。整个实验过程中，学生一直处于探索的状态，对解决问题充满了兴趣，而实验也不局限于课堂上，有利于培养学生的自学能力、动手能力和在实际工作中发现问题、解决问题的能力[11－12]。

4 结束语

电子产品上讲台是电工电子实验课程教学改革的一个重要方向，将现实中的电子产品与课程的知识点进行结合的教学形式有利于提高学生的实验兴趣，使之进一步体会到知识的关联性和系统性。在实施的过程中，由于关系到实验内容、实验手段，以及教学方法多方面的改良，还需要充分调动教师的积极性，鼓励教师参与到实验课程改革中来。

[1]周春辉.电子技能信息化教学方案的设计与实施——以 “声光控实用型竞赛抢答器”为例[J].职业教育(旬刊)，2016(4):61－63.

[2]王福忠，艾永乐.电工电子课程群教学平台的建设[J].中国大学教学，2009(9):48－50.

[3]鲍吉龙，傅越千，楼建明.应用型本科电类专业实践教学改革的探索[J].高等工程教育研究，2009(6):100－103.

[4]路勇，佟毅，张宇威.电子电路实验及仿真[M].2版.北京:清华大学出版社，2010.

[5]吴正光，郑颜.电子技术实验仿真与实践[M].北京:科学出版社，2008.

[6]陈丁莹.数字电路触发器应用分析——以智力竞赛抢答器设计为例[J].大众科技，2012(12):16－17.

[7]楼建明，傅越千，安鹏，等.基于能力培养自制实验仪器设备[J].实验技术与管理，2014，31(9):81－86.

[8]杨宏，李国辉.走自制实验设备之路促进实验教学改革[J].实验技术与管理，2013，30(1):225－227.

[9]王玉香，章晓忠.翻转课堂在高职实验实训教学中的应用研究——以 “单片机”实验课程为例[J].乐山师范学院学报，2015，30(4):111－114.

[10]丁建英，黄烟波，赵辉.翻转课堂研究及其教学设计[J].中国教育技术装备，2013(21):88－91.

[11]陆艳.以项目为载体的 《数字电子技术》课程改革与实践[J].湖南科技学院学报，2010，31(8):24－26.

[12]朱艳芹，龚利英.项目教学法在数字电子技术课程中的应用[J].电子世界，2014(9):168－169.