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電子技術課包括數字電子技術和模擬電子技術,是自動化、測控等專業的重要專業基礎課。要熟練掌握電子技術,除了要掌握基本理論外,還要掌握電子器件及基本電路的應用技術,因此,實驗教學是電子技術課程的重要環節,通過實驗教學,使學生進一步掌握基礎理論知識,提高動手能力和創新能力,把學生培養成有熟練技能的社會需求型人才。而大學生電子設計競賽又為電子技術實踐應用及學生能力的鍛煉提供了有利的機遇與平臺。大學生電子設計競賽經過多年的發展,越來越受到廣大教師的重視、學生的歡迎及社會的普遍認可。電子設計競賽的初衷是為了指導電子類的課程建設。在競賽中發現課程中的薄弱環節;將新技術引入教學內容;更好地培養學生的創新意識;促進教學大綱和教學內容的改革。通過參賽,學生可以靈活運用所學知識,培養其創新精神、協作精神,提高其實際應用能力、設計創作能力。
大學生電子設計競賽對大學生來說具有很大的挑戰性,時間短、任務重。學生要想在短時間內出色的完成競賽任務,要求參賽小組同學不但有靈活運用知識的能力,還必須具備較強的資料查閱能力、協調工作能力,這就要求學生在平時的學習實踐中積累知識、培養能力。旨在以培養和提高學生創新能力和實踐能力為目標,以全國大學生電子設計競賽為參照,針對電子技術實驗教學改革提出幾點看法。
1電子技術實驗教學改革的必要性
目前在教學過程中,教學模式與高素質創新人才培養有一定差距,電子技術實驗必須進行改革。(1)實驗內容陳舊不利于培養學生創新意識。以往電子技術實驗以簡單驗證性實驗為主,實驗指導書比較詳盡,只要學生按照講義寫的步驟和方法進行操作,即可得到正確的結果,不能吸引學生的實驗興趣,不利于培養學生的創造性思維;綜合設計題目多年未更新,學生可以通過往屆學生找到完整的資料,不利于學生創新能力的培養;設計題目與實際工程脫節,學生創新意識不強。(2)學生實踐基礎薄弱,迫切需要鍛煉的機會。電子技術實驗是學生進入大學以后最先開設的電子類實驗,學生的實踐基礎比較弱、動手能力差,相對于其他實驗而言,線路比較復雜,所用儀器和元器件比較多,這就迫切需要給學生提供更多動手操作的機會,注重培養學生工程實踐能力。(3)電子設計競賽迫切要求學生創新能力的培養。全國電子設計競賽成為學生大學以來最重要的比賽,受到學生和學校的高度重視。從歷年來電子設計競賽試題和學生在競賽過程中的表現來看,電子設計競賽不僅反映了電子技術發展方向對學生能力方面的要求,而且能及時暴露實驗教學中的不足,促使實驗教學環節中加強對學生工程實踐能力和創新能力的培養。
2實驗教學改革探索
2.1層次化實驗內容實驗內容層次化,分為基礎性實驗和綜合設計性實驗。(1)基礎性實驗作為必修實驗內容,主要包括典型電路、典型器件的驗證性實驗以及常用儀器的使用,其內容涵蓋理論課的重要知識點,同時,增加驗證性實驗理論分析部分、思考題、設計性題目,例如增加用一片74LS153及74LS163實現2、4、8、16可控分頻的設計。通過分析、設計使學生深刻理解電子技術理論知識,提高學生對實驗的興趣,是培養學生創新精神和實踐能力的初級階段。(2)綜合性設計性實驗,以“國家級大學生電子設計競賽”為參照,根據需要與可能,選擇或提出要開發的電子產品項目。該部分主要將與生活實踐相關的課題和電子設計競賽題目融入到電子技術實驗中,以培養學生的創新能力,使學生在平時的實驗中做到知識的儲備。該部分主要是考核學生綜合運用基礎知識進行理論設計的能力,考核學生的創新精神和實驗技能。這里有幾點需要注意:①與生活實踐相關的課題如搶答器等使學生完成實驗時能看到成果,激發學生實驗的欲望。同時鼓勵學生在完成設計要求的基礎上可以實現任何能想到的功能,不斷完善、改進功能。變被動創造為主動開發,發揮學生想象創造的空間。②電子設計競賽題目綜合性比較強,在單純的電子技術實驗里學生還沒有掌握其他專業性課程的情況下,將其能用電子技術實現的內容分離開來進行改善性設計,作為學生的設計性實驗。如波形發生器等。對學生的要求是依托于但不限于用電子技術知識實現。學生可以根據實際應用增加功能項。實際應用是學生創新的動力源泉。③實驗內容要注意難易程度的把握,既要考慮使一般學生能在規定的時間內完成基本要求,又能使優秀學生有發揮與創新的余地。
2.2改進實驗教學方法改變以教師為主的教學模式,實施以學生為主的教學方法,變為啟發式、任務驅動式教學。基礎性實驗之初,教師會講解儀器的使用注意事項及實驗要求,實驗教學過程中教師不再講授如何分析電路,而是指導學生根據實驗內容的要求自行實驗,分析電路、設計電路等,出現問題鼓勵學生自行解決,解決不了分組討論,實在解決不了,再由教師加以指導,這種以學生為主的實驗教學模式能夠加深學生對問題的理解和知識的掌握,充分發揮學生的積極性、自覺性、創造性和團隊合作性,培養學生的動手解決問題能力。在綜合設計性實驗開始之際,將設計任務布置給學生,學生自愿組合三人一組,根據自己的興趣及自身能力選擇題目或自擬題目,教師負責選題把關,指導學生綜合運用所學專業知識及相關技術,自主完成設計題目的信息搜集、方案論證,教師對方案進行審核與指導。使用Multisim等軟件仿真,教師審查仿真結果,指出問題所在。學生繪制電路原理圖與PCB板圖、PCB制板、購件焊接調試并制作出實物作品、撰寫報告、答辯等一系列任務。
2.3開放實驗室學生平時需要用到實驗室資源,可以和實驗教師預約開放實驗室,包括電子技術實驗室-學生可以作典型驗證性實驗;虛擬實驗室-學生可以進行電路仿真設計,避免元器件的浪費;工藝實驗室-學生可以進行電路的焊接、調試。教師選出幾個負責的學生自行管理實驗室。使實驗室資源得到充分的利用,為學生提供更多的實際創作機會。
2.4結果評估基礎驗證性實驗主要通過課堂提問來檢查學生對實驗課的預習情況及理論知識的掌握、檢查實驗操作情況、報告書寫情況綜合給出成績;設計性實驗結束時,教師會將設計優秀的作品進行演示,尤其是有些學生在完成實驗要求的基礎上又自行增加了一些功能,會讓這些學生將他們的設計方案向大家講解下,學生之間相互學習,取長補短。師生進行交流答辯,教師對各組設計作品評分,對每人貢獻表現評分。各組遞交設計報告、寫出心得體會、提出改進建議。教師通過學生的建議改進下期的實驗內容。
3結語
以典型電路為主的驗證性實驗增加更多思考、分析、設計的內容,充分調動學生學習的自主性與積極性。課程設計題目自選或自擬,學生對設計性的實驗很感興趣,設計內容依托于但不局限于本課程的知識范圍,而是鼓勵學生自主發揮。學生的學習積極性有了明顯的提高,激發出學生很多非常好的創意。初步培養、形成了三人團隊,為參加電子設計競賽做了鋪墊。通過對電子技術實驗教學改革與實踐,學生對電子技術實驗產生了濃厚的學習興趣,掌握了電路的設計過程,提高了動手能力,培養了創新能力。
作者:俞志英 于凡 單位:大連海事大學 信息科學技術學院