摘要:文章分析了目前高校在基础实验中存在的问题,结合中国地质大学(武汉)通信电子类专业的基础课《电路分析》和《模拟电子技术》的实验教学新模式进行了讨论,提出了如何基于基础实验培养动手能力的新思考。
关键词:基础课实验 实验教学模式 开放实验 模拟仿真工具 电子大赛
一、重视基础,切忌盲目追求创新,避免拔苗助长
实验的重要性不言而喻,在高等教育中,无论什么专业,无论什么层次,实验教学都摆在了及其重要的位置。实验教学理论也在进一步的发展和完善,很多研究学者纷纷指出单一验证性实验存在着弊端,进而提出了设计性、综合性、研究性和创新性的实验模式。这些实验理论极大的丰富了实验教学的方法和手段,使得实验趋向于更加合理有效。
然而,值得注意的是,在实际的教学中,即使是对动手能力要求非常高的通信电子类专业,也不能一概的要求拔高式的实验,不能过分追求综合、研究和创新。学习是循序渐进的,动手操作是理论与实践相结合的提高过程,不能只顾着追求高目标而忽略了基础知识和基础素养的锻炼。尤其对于基础课,低年级同学初次接触实验,是一个从无到有的质的跳跃过程,那么,验证性实验对他们来说起着重要的铺垫作用。如何设计好验证性的实验,如何在这些实验中增强学生的主动参与意识,都是我们值得思考的问题。
在通信电子类专业的基础课教学中,不同的课程,有不同的教学目标,必须应用不同的方法,实行不同的实验教学模式,要符合教学的科学规律。
二、基础课实验模式的探讨
目前通信电子类专业的基础实验教学中,还存在着以下一些问题:
(1)学时的分配、时间的安排是否合理?实验多媒体课件的应用深度?
(2)实验内容的选定是否同时兼顾该门了理论课程学习和后续专业课程的需要?
(3)实验模式是否能充分发挥实验的作用;实验室开放程度,指导人员是否到位充足?
(4)报告的撰写是否符合要求,是否存在摘抄指导书内容的现象,数据是否为独立完成?
(5)如何有效的评分,能否客观真实的评测实验的成绩?所占总成绩的比重?
(6)实验设备是否齐全,计算机辅助软件能否有效的应用?
(7)实验结束后是否有总结讨论?有无集中学生反馈意见并予以认真分析?
通过对上面这些问题的回答我们就可以大概了解基础课实验教学的过程模式,对这些问题合理解决了,那么实验课的效果也会令人满意的。我们结合中国地质大学(武汉)通信工程专业基础课程实验来探讨基础课的有效实验模式。实验课为理论课教师同时负责完成的。
1.《电路分析)实验课模式
这是学生所接触的本专业第一门非常重要的基础课,章节回目多,内容繁杂,涉及面广,而且要求较高。该门课程不仅是后续课程的铺垫,同时也可以激发学生的兴趣,奠定学生对专业的心理基调。我们结合理论教材,安排了6次实验,每次4学时,内容涉及:仪器使用、元件识别及EWB软件应用,元件伏安特性及受控电源特性;基尔霍夫定律、叠加原理;戴维南定理和诺顿定理;交流电路的参数;功率因数的提高;RLC串联揩振电路;一阶动态电路的响应(兰相电路测试、互感元件参数测试、运算放大器电路等为开放实验选做内容)。实验模式为:
1)提前布置实验内容,讲解要求,学生预习,并提交预习报告,无报告者不得做实验;2)在学生动手前,教师先用多媒体串讲相关理论知识,检查学生的准备情况。用EWB软件模拟实验电路,演示实际电路操作并简单分析结果,提醒注意事项。加重这一环节的目的是让学生对实验有一个准确的认识,建立全面的认知过程,增强兴趣。
3)实验内容分为基础必做部分(与教师课前演示相同或近似)、理解变通部分(更改部分参数,或稍改部分要求,或更改部分相关电路,要求学生对前面基础部分实验消化吸收后经过分析领悟独立完成这部分)、融会提高部分(对接受快、动手强的学生,布置改头换面且电路进一步复杂的题目)。内容分类在实验之前已经给学生作好说明。
4)学生实际动手操作环节。实验条件充足,能够保证一人一组,要求独立完成。若发现弄虚作假,如摘、抄、造数据,则实验零分,该门课程不通过。
5)对提前完成基础必做部分的同学,根据时间的剩余情况,鼓励学生完成理解变通部分或融会提高部分,评分中有所考虑。
6)对实验数据审查签字,并对实验过程及结果提问,检查对知识的理解和对动手能力的锻炼情况。学生对实验数据需进行课后整理和分析后上交。对完成情况、实验数据及分析报告评分,采用3分制,即3、2、l、O分四个档次。
7)实验采用限定模式结合开放模式,限定模式是在规定时间内必须完成所要求的实验项目,开放模式是在开放的时间内可自由选题并自由安排时间来完成。
8)实验的指导人员以上课的理论教学老师为主,同时参与辅导的还吸收了助岗的研究生以及参加全国和湖北省电子设计大赛的高年级本科生。
9)实验所用到的元器件及面包板提前准备,开放实验中的自选题目元器件,学生可预先申请。
在上述的实验环节中,我们非常重视基础实验的演示操作,希望同学们能够对实验细节有足够的了解和认识。
2.《模拟电子技术》实验课模式
与《电路分析》实验有所不同的是,学生在做《模拟电子技术》实验的时候已经是大学二年级,对于专业的理解和实验的认识有所增强,这时验证J陛的实验可以适当的减少,增强自主设计实验。我校《模拟电子技术>)课程为70学时,实验4次16学时。
内容为:1)晶体管共射极单管放大器静态工作点、放大倍数及失真的测试;protel软件学习;2)多级放大器参数测试及负反馈设计(设计4种级闯负反馈电路,并与开环电路比较);3)场效应管放大电路;4)差动放大器;5)运算放大器及函数发生器设计。
上面的五个实验中,第四个实验可以和最后一个合为一起,当然每个实验内容都比较多,这就要求学生需要利用开放时间提前到实验室先行预习完成。这些实验可以和后续的《模拟电子课程设计》结合在一起,无论在元器件的准备上还是内容的衔接上,同时要充分利用计算机辅助电路设计软件逐步从面包板过渡到万用板上。
在《模拟电子技术》实验中,验证性实验同样起着重要的作用,当然不是简单的让学生机械模拟,而是在理解领悟的基础上,独立设计指标不同的电路。这样会带来一个问题,元器件是否能满足要求,这个问题的解决一方面可以利用实验室的可调变阻箱和电位器以及灵活的元器件供应制度,另一方面需要借助电路设计软件的帮忙,比如引入EWB、Protel、Multisim等软件。
第二个题目和最后一个题目属于综合性的设计,对学生的综合知识以及动手能力是个较大的考验,同学们在做好充分的预习前提下才可以顺利地完成。其他相关部分可以参照上面《电路分析》实验中的第4—9条。((数字逻辑与脉冲电路》
实验可仿照《模拟电子技术》实验的模式,基础部分做好验证性的实验,并进行有适当深度的拓展,给学生留有思考和独立设计的余地,采用多种辅导方式,启发式的解决学生的疑问,引导学生完成好实验内容。
三、基础课实验教学模式的思考
从上面的分析可以看出,基础课的实验教学应注重基础,在此基础上才能进行更深层次的培养。而验证性的实验并非就是阻碍学生动手能力提高的罪魁祸首。理清课程的性质,根据学生的层次和理解力以及教学目标,合理的安排验证性实验,是实验课教学中的重要前提。所以,对于基础课程实验要遵循学生的接受能力和循序渐进的科学性,不提倡在有限的实验学时内安排超出学生能力的大规模实验。应该有步骤、有计划、有大纲的设置提高性质的综合实验。
基础实验能否顺利的完成很大程度上依赖于执行的教师,实验课教师如果同时是理论课教师,则效果比较理想。在实验课的实施过程中,指导教师应明确基础实验的目标,最大程度的发挥实验指导教师的智慧,采取多种办法激发学生的兴趣,促进学生的主动性思维,培养学生丰富的动手经验和熟练的撰写实验分析报告,培养学生分析问题和解决问题的能力。
同时,基础课实验需要注意的问题有很多,比如教师要明确该门课程在课程体系中的位置关系及重要性;理清实验步骤和实验的难易程度;让学生明自实验的目标并且要布置难度阶梯性的实验要求;从预习、操作过程、数据记录整理分析到报告的提交都要始终严格把关;尝试合适的奖励制度以激励学生的积极性和竞争意识;引入多种计算机辅助电路设计和分析工具;采用多种手段,比如运用开放实验制度;指导人员有充足的辅导时间,及时为学生讨论并解答困惑;指导学生提交合乎要求的实验报告;集中作小结,鼓励学生一起讨论等等。多年来,我们通过注重基础的培养,通信与电子专业的很多学生参加了全国及湖北省大学生电子设计大赛,获得了国家级和省级的多项大奖。
四、结束语。
多深的根基,筑多高的墙。”只有让学生打下良好的基础,才能培养优秀的人材。重视基础,不盲目追求综合、创新,避免拔苗助长,不能使学生迷失方向。华而不实不是我们的治学之本。研究合适的实验模式,不断改进多种实验方法,及时引入各种先进的辅助技术,让学生真正的从基础实验中学到扎实的知识,即学会如何理解电路、如何改进电路、如何设计电路。能够为后续专业课的学习打下坚实的基础,同学们就可以奔向更广阔的知识天地了。
参考文献
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