基于精英型软件人才培养的《电路与电子技术实验》教学体系建设

杨 婷

西安外事学院，陕西 西安 710077

一、《电路与电子技术实验》教学现状

（一）教学方法单一

《电路与电子技术实验》教学以灌输式与示范传授式教学模式为主体，致使整个教学模式显得单一，无法切实提升学生创新创造思维，使得卓越计划中明确要求的学生创新实践能力培养目标难以顺利实现。而且传统《电路与电子技术实验》教学模式主要以教师为主导，通常都是教师阐述实验原理并演示实验实际操作，而学生被动接受理论知识，实践操作能力无法得到充分训练。

（二）学习主动性不高

卓越计划主要是以“3 ＋1”模式对学生进行培养，也就是在学校进行3 年专业知识学习，最后1 年进入企业进行实习。所以，学生的课业压力非常重，这便使得学生逐渐失去了学习兴趣与热情，再加上本身对于课前预习重要性严重忽视。一般情况下，教师会在理论知识讲解与实验实际操作演示上占据课堂大部分时间，若是学生未提前课前预习，势必会在听课过程中，对教师讲解的内容理解不够充分，并在实验操作阶段无从下手，如此一来便大大降低了理论与实践双重的教学效果。并且在规定时间之间如果不能有序完成实验操作任务，还会在很大程度上打击学生主动性与积极性，以此构成恶性循环［1］。

（三）实验教学资源匮乏

《电路与电子技术实验》课程分为三个实验操作，具体即组合逻辑电路、时序逻辑电路、数字电路。现阶段，大部分学校实验室中的相关仪器设备资源都比较陈旧，实验内容与实际应用环境存在着巨大的差异，学生上实验课也只是为了完成学时，对实验内容和原理都毫无兴趣。同时也由于实验室仪器设备维护成本过高、调试周期过长、生师比过低等原因，导致实验教学主要以讲授、操作演示等方式进行，学生缺少独自操作的能力，而分组实验的效果又不理想，对学生理解掌握数字电路的原理、分析与过程形成了严重的阻碍，甚至无法掌握仪器设备的操作方法，对提高学生实践动手操作能力造成了制约［2］。

（四）课程考核方式单一

第一，传统《电路与电子技术实验》教学考核以成绩为主，考核方式相对单一，具体即以抽签方式考核学生所学习实验课程内容；第二，考核内容存在局限性，考试主要分为电路实验、模电实验、数电实验三种类型，学生抽选一种考题进行考试，这种方式只能对学生抽取考题方面知识的掌握程度加以了解，并不能全方位了解并评价学生综合能力与掌握情况；第三，《电路与电子技术实验》课程成绩评价体系太过于注重考试结果，忽略了日常实验任务完成过程，期末考试成绩在总成绩中占据60%～70%的比例，据此可见对于对学生平时实验任务完成的过程性评价不够重视。

二、基于精英型软件人才培养的《电路与电子技术实验》教学体系建设

（一）优化教学内容

在实验教学内容中，积极转变以验证性实验为主的不良现象，将教学内容具体划分为三大部分。

第一，基础性实验主要面向首次进入实验室，接触实验任务的学生，专门为其了解、熟悉实验仪器设备而设置的，例如基尔霍夫定律验证、门电路逻辑功能测试研究等等。学生经过基础性实验学习才会学会怎样进行数据处理分析，进而掌握实验仪器使用原理与具体方法。第二，设计性实验与综合性实验要求学生已经具备实验技能基础，侧重于培养学生技能与素质，以实现学生自主学习能力、实践应用能力、创新设计能力全面提升，例如输出电压可调节的直流稳压电源设计制作等。学生由实验背景及理论知识着手学习，再浏览相关文献，设计具体方案，选择实验所需仪器，测量分析数据，给定实验结果，最终生成实验报告，并与其他同学讨论分析实验方案的不足与实验结果。在整个实验开展中，学生可以将自身所学灵活应用到其中，并加深对自身所学知识的理解。第三，在设计出与自身实际需要明确相符的实验方案与流程之后，科学合理选择相应的仪器设备完成实验任务，实现预期目标，以真正意义上做到学以致用。设计性实验与综合性实验对于学生设计能力与创新能力的全面培养有着很大帮助。

（二）创新教学理念

在《电路与电子技术实验》教学中，需转变传统教学理念，切实以学生为核心，将实验思路、实验方法、实验实际操作过程全权赋予学生，而教师负责指导引导即可。目前，实验教学主要基于多媒体与网络相结合的方式开展，此方式可在很大程度上缩短教师教学时间，给予学生充足实践训练时间，而大部分教师均是通过CAI 课件为学生进行讲解、演示、操作。目前的《电路与电子技术实验》课程网络教学平台的构建目的，是改善教学环境、丰富教学资源、提升学生学习自主性、强化师生实时交互。教师可通过网络教学平台传输各式各样的相关教学资源，其中涉及课件、音视频、预习提示、软件下载、讨论等等，而课程课件则包含实验项目内容、注意事项、操作重难点等相关内容；音视频则包含面向学生提供的教师指导实验过程等内容，学生可就自身需求自主播放学习；软件下载则包含针对学生提供常规电路仿真分析软件，可让学生进行下载学习使用。

在网络教学平台中，学生可以提出自己生活中遇到的一些问题，而教师可及时为学生答疑解惑，面向学生针对性培养。同时，学生可通过网络教学平台自主学习与评估测试，以此获取所需知识与技能，且不受时间地点限制。《电路与电子技术实验》课程网络教学平台构建至今，在学生当中广受好评，也最大程度共享了教学资源，促进了师生之间的交流沟通，对实验教学起到了非常大的帮助，同时还对教学改革有着非常重要的影响［3］。

（三）建设实验园地

建设实验园地是《电路与电子技术实验》教学体系建设的重要基础。

1．基本技能训练园地建设

实验基本技能训练园地的具体功能为，基于《电路与电子技术实验》实验知识与技能预习，面向学生进行理论分析与实践训练的FAQ、电路设计仿真软件入门学习、C 语言与汇编语言集成开发环境的应用、电路焊接基本技能培训等等。教师在课程网站或者院校网站上实时传输与实验基本技能训练有关的课程资源，针对实验实际要求与学生个体需求自行下载学习。

2．专用仪器设备园地建设

所谓专用仪器设备园地建设，对于整个实验园地而言十分关键，其中囊括了示波器、电子技术实验箱等各式各样实验仪器的具体使用方法、规范、标准，以及操作实际案例等相关内容。

3．基础模拟与数字电子技术实验园地建设

就相关理论教学为载体，对相应实验园地建设进行明确划分。第一，电子元器件模块，具体涵盖电阻电容电感等等，同时也是模拟与数字电子技术的共同基础。第二，模拟电路模块，其中主要包含各种放大镜、信号发生器、直流稳压电源等，同时也是模拟电子技术的重要内容，负责面向学生熟练掌握电路模拟原理与方法。第三，数字逻辑与数字电路模块，其中涉猎了组合逻辑电路、大规模集成电路等内容，同时也是数字电子技术的关键组成部分，主要作用是推动学生深度了解数电知识、数字集成电路等。第四，可编程逻辑器件模块，其中主要包括EPROM 等等，其属于数字电路整体发展进度最快且最完善的技术，基于有机融合EDA 技术，通过软件编程为载体使得硬件设计得以实现。

4．演示实验教学园地建设

演示实验教学园地是实验园地的重要组成部分，主要划分为三个主体模块。

第一，实物演示实验教学模块。其教学方式主要是以实验结果入手，对总体设计方面帮助非常大，同时还激发了学生学习的兴趣，让学生可以快速掌握现有实现方法，不断探索思路与方案。还可以PPT、视频等多样化形式传输到网络教学平台，让学生根据自身情况自主浏览或者下载学习。

第二，虚拟仪器实验教学模块。通过Labview创建虚拟实验室，以满足学生学习需求。基于虚拟仪器设备与电子元件等实物，促使学生全面了解电路与电子技术实验。为了进一步提前准备好实验，虚拟实验还可在一定程度上降低误操作与资源消耗。实际上，虚拟实验教学无需受时间地点约束，只要是实验室开放状态学生便可自主进行实验，还可以在机房安装相应系统的电脑上自行实验，甚至能够在宿舍与图书馆等可以联网的地方完成实验学习，可谓是真正意义上的开放式实验教学。

第三，电路仿真实验教学模块。EDA 软件均在某种程度上拥有电路仿真作用，其中比较简单的验证性实验中电路仿真的作用就很突出。若开展实验前便可以此软件提前进行电路仿真，就结果明确所需电阻电容，便可节约器件寻找时间，提升实验学习效率，有利于开放式教学中高效应用实验室。相较于实物演示教学与虚拟实验教学，电路仿真实验教学更具专业性与真实性。

5．提高实验园地建设

这是《电路与电子技术实验》教学体系建设的重中之重，是促使实验教学体系与人才培养目标密切关联的关键所在，而且彰显了硬件实验教学就《电路与电子技术实验》课程学习而言不可替代的现实意义。根据与硬件电路息息相关的课程，将此园地建设划分为三部分。

第一，单片机硬件实验模块，开展方式主要包含电路原理图设计、电路仿真、C 语言与汇编语言程序编写、编译文件、PCB 板制作等等；第二，FPGA 硬件实验模块，其实现方式具体即电路原理图设计、电路仿真、VHDL、Verilog 编写、编译文件、搭接电路实现数字逻辑设计功能等等；第三，通信原理硬件实验模块，其理论课程是一门专业必修课，此课程学习需要具备扎实且丰富的模拟与数字电子技术基础。

实验教师作为电路与电子技术实验园地建设者，在应用其中实验项目与资源开展基础性与提高性实验教学的同时，还担任着实验方案与任务书设计的相关责任，在项目开发时，对水平存在差异的学生规划为验证性、设计性、综合性实验教学层次；学生作为电路与电子技术实验园地的主要使用主体，在吸收课堂教学知识与内容的基础上，基于开放式教学逐渐和教师之间生成全新教学关系；而实验园地自身作为实验教学重要载体，其能够切实面向教学工作提供丰富且完善的教学资源和素材，可进一步创新教学内容，甚至对于整个教学过程中遇到的一系列难题则可在一定程度上促进实验项目构建，使得教师与学生在实践中拥有更多选择，以此拓展学生知识面，提升教师教学水平。三者间的有机交互将会打造一个健康稳定的实践教学氛围［4-5］。

（四）改革考核机制

新型考核机制主要以能力评价为核心，侧重实验教学整个过程。第一，实验预习考核，要求学生预习时确定具体实验目标、实验流程、实验结果、实验考核方式，并详细记录于预习报告中；第二，基本操作考核，实验选择个人形式于实验台上操作，教师指导实验基本操作，及时纠正学生错误，认真记录考核数据，考核结果主要包含操作规范性、实验数据分析、实验台清洁整理等；第三，实验报告考核，侧重于评价学生实验报告内容完整性、数据图表准确性、实验结果分析标准性等；第四，创新能力考核，添加综合设计型与创新型实验，鼓励实践能力比较强的学生积极参与实验，并以此为后续筛选参与电子创新实践类竞赛的学生奠定基础［6］。