电工电子类基础课程实验教学改革的探索

康涛 马丽萍 康科锋 （西安工程大学电子信息学院.）

电工电子类基础课程主要包含电路、模拟电子技术、数字电子技术和电工学等相关课程。其中电路、模拟电子技术和数字电子技术这三门课我们常把其简称为“三电”课程，是电子通信类、电气工程类、机电与自动化类以及计算机类相关专业的专业基础平台课程，在相关专业的培养方案和教学体系中有着至关重要的地位，是相关专业的本科学生将来走向工作岗位或者继续深造所必需的专业工具类课程。而电工学课程也是高等院校工科非电类专业的一门公共技术基础课程，该门课程与实际电路与器件、工程分析、工程计算紧密相关，也是联系公共基础课程与电类知识相关专业课程的一个重要桥梁，对将来毕业从事相关工程类学生也具有较实际的应用意义。电工电子类基础课程具有相同的特点，就是在重视理论知识的讲解之外，还强调实践技能的培养，使理论与实践相结合。

西安工程大学电工电子教学部主要承担本校电工电子类基础课程的理论教学与实验教学工作，先后成功建设电工学和电子技术两门省级精品课和精品资源共享课，获批了陕西省的电类实验教学示范中心。自2015年以来，实验室的面积及实验设备得到了重新调整，硬件条件大大改善，为在实验教学内容的改革上提供了一个良好的硬件平台。与此同时，我们在电工电子类基础课程实验教学改革方面做了大量细致工作，取得了不错的教学效果。

一 更新实验内容，多种实验形式相结合保证电工电子类课程的实验课时充足性

实践是工程最本质的属性，在新世纪的高等教育改革和培养人才的过程中，实践环节占据着极其重要的地位。实验教学作为实践环节中最重要的组成部分，其改革的发力点应从直观性、巩固性实验逐步转向理论联系实际的综合设计性实验，注重学生的能力培养。实验教学改革要以培养实验技术能力为目标，教学与实际应用相结合，使实验教学保持指导性和典型性，以利于培养学生的自学能力、思考能力、综合运用知识的能力和创新能力。

更新实验内容，对实验进行合理科学分类。立足于实验教学的整体性、基础性、综合性，依教学阶段将实验题目分为验证性实验、设计性实验和综合性实验。在实验课程进行初期，主要应以验证性实验为主。通过基础验证性实验，教会学生熟练和掌握电工电子类实验室常用的仪器和设备的使用方法，认识常见的电路和电子器件，将课堂所学的理论知识与实验实践相结合，培养学生科学实验的精神和方法，训练严格严谨的工作作风；设计性实验和综合性实验为学生留有一定发展个性、开拓思维的空间；初步引入涉及多门课程的设计性、综合性实验。对部分专业学生，采用实验任务书取代实验指导书的形式，增强学生自主学习能力。

为了适应以上新的实验内容形式，我们抽调了有多年教学经验的老教师和年富力强的中青年教师相互合作编写制定了符合新要求的实验大纲，包括电路实验教学大纲、模拟电子技术实验教学大纲、数字电子技术实验教学大纲、电工学实验教学大纲。同时还编写并出版了适合我校学生使用的系列实验教材《电工电子技术实验教程》《电路基础实验教程》《电子技术实验教程》，并已在日常实验教学中投入使用。

二 改进实验教学方法

经过长期的摸索和实践，我校在电工学相关课程的实验教学中积累了丰富的经验，探索出了一条适合本校本科教育教学的科学实验方法。

根据不同性质的实验，提出不同的实验要求。教师在指导验证性实验时，要求学生抛开主观性，以实验中出现的现象和测得的数据为依据，验证已有定理及定律，在比较实测数据和理论数据的异同之处时，增加对课堂所学理论知识的理解和实际实践经验的积累和总结。在日常实验教学过程中，对于基础类实验，主要是加深学生对所学理论知识的进一步认识，实验装置是元件库形式的，学生需要自己设计、搭建和调试电路，做到动脑又动手。老师指导学生学会使用常用的仪器、仪表（如电压表、电流表、万用表、稳压电源、信号发生器、示波器等）；学会应用常规的测试方法测量电压、电流、电功率等物理量和电阻、电感、电容等器件的参数，会测定特性曲线。

对于综合性、设计性实验，老师要培养学生独立从事实验和初步设计电路的能力，能分析并排除一些简单的故障，正确地读取和记录实验数据，绘制曲线。培养学生良好的实验习惯，树立实事求是和严肃认真的科学作风，根据实验数据和实验结果撰写实验报告，具有对实验结果进行分析和解释的能力。注意启发学生的创新思维，培养创新能力。在指导设计性实验、综合性实验时，则要给予学生更多的锻炼机会。我们教师在指导这类实验时，往往根据学生在学习相关电子课程时的理论水平和掌握程度，设计出若干个针对课程所学知识的实验题目。学生在参与此类实验时，往往只是拿到一个实验题目，限定了实验要求设计的功能电路、电路要求达到的具体参数指标和实验室现有能够提供给学生的功能芯片和电路器件等。这样就促使学生发挥自己的主观能动性，去搜集典型应用电路的资料，查找电路电子类元器件的管脚和功能，进而自己设计、构建、调试电路，达到充分锻炼学生的动手实践能力，以实验实践来促进学生对所学理论知识的理解与掌握。

三 实验手段追求多样化

一般来说传统的实验教学方法主要包括实验指导教师口头讲述和亲身连线验证这两种主要形式，这两种方式都存在有比较明显的弊端。由于口头语言表达不够具象化，故当学生学习能力不够强且没有提前预习实验内容时，往往会出现实验指导教师口述实验内容讲的气喘吁吁、口干舌燥，而做实验的学生两眼发呆、摸不着头脑，根本听不懂老师在讲些什么。而教师边亲身连线验证实验边讲解内容会使得表达具象化，学生很容易理解实验内容和步骤，但却在无形中大大降低了实验的操作性和难度，为此我们采用了多样化的实验预习、讲解和实践手段，增强学生的自主学习能力和对课堂所学理论知识的理解，同时在有限长的实验时间内使学生充分发挥自主动手能力，达到实验教学的目的。

我们所采取的主要手段是：将计算机虚拟仿真与电路硬件实验相结合，先虚拟仿真，后硬件实验。经过我们的努力，从10 级电类本科生开始。将计算机仿真实验纳入实验教学内容。电路、模拟电子技术、数字电子技术这三门电类专业基础课中都增加4 学时的计算机仿真实验，使得学生能熟练掌握multisim 仿真软件进行实验。此外，针对学生在实验前往往不会主动预习实验内容的情况，我们在现有的有限条件下自己动手利用LabVIEW 软件开发了自有的虚拟仿真软件，学生只需要运行软件改变软件中电路参数，就可得到对应的理论实验结果。这样学生在做实验前只需要花费很少的时间就可以运用仿真软件提前模拟所做实验的全过程和理论数据，有利于学生掌握课堂理论所学知识，熟悉所做实验的内容、步骤与结果，提高电类实验课的安全性和学习效率。另外，各实验分室都针对自己对应课程的实验情况，制作了相应的实验挂图和实验多媒体课件，在进行实验教学时通过悬挂实验挂图和利用投影仪讲解实验课件，把实验的原理电路与实际电路联系起来，这样使学生将抽象的原理电路和实验室现有实验仪器设备直观的联系起来。

从13 级学生开始，对模拟电子技术实验进行大规模的调整，将原来的模块连接实验的形式，改为分离元件构成实验电路，这样学生首先应学会对电阻、电容、二极管、三极管、运算放大器等元件的识别，然后才能够在实验课中完成所做实验，真正做到实验和实际相结合。

四 建立科学客观的实验教学考核方法

对于电工电子类课程的实验教学考核，我们的目标是：要求学生课前预习实验，使学生对所做实验内容做到心中有数，通过具体的实验环节使学生的实验实践能力得到有效的锻炼和明显的提高。为此，我们采取了网络测评和实践测评相结合的方式来具体评价实验教学的实验效果。

利用已有的电工电子学、电子技术等省级精品课程和精品资源共享课程的网站，我们发布了对应课程的实验内容、教学课件以及部分实验的教学视频。规定和要求学生在课下自主登录课程网站进行学习，实验指导教师通过网络平台后台数据可以直观地看到学生的登录次数、学习时长等数据，从而对学生的课下预习起到督促作用。在学生完成了实验课程的在线学习后，我们还进行了实验的在线理论测试，通过考核一些实验中常见的仪器使用方法和该实验的理论知识，测试学生在做实验前对所做实验知识的熟悉和掌握程度，从而结合其网络学习状况综合给定其网络测评成绩。

对电路、模拟电子技术、数字电子技术、电工学等课程的每次实验，均由指导老师在实验结束时，根据学生做实验的具体操作情况和完成实验的时间快慢与数据的准确程度，给出每名学生每次实验的操作分值，再结合报告成绩，作为此次实验的实践测评成绩。网络测评成绩与实践测评成绩按照一定比率计算求和，就是对应此次实验的实验成绩。当一门课程所有实验都结束时，实验考核成绩由此门课程的所有实验成绩取平均值算出，将作为实验最终考核成绩。此办法从2014年实施以来，确实地调动了学生做实验的积极性，学生提前预习实验的人数明显增多，实验的教学效果也明显得到改善，实验报告质量也得到比较大的提高。

以上是我们对“三电”实验教学改革的初步探索，经过几年的教学实践，证明了以上措施的实施激发了学生对知识的探索与渴求，提高了学生的动手与实践能力，学生普遍反映良好。以上探索符合当前社会培养具有创新应用型的人才的要求，提高了学生在社会上的竞争力。