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摘要:當前高校“模擬電子技術實驗”課程主要是基于實驗箱完成，這種按圖連線的實驗流程造成學生發現、提出、分析和解決問題能力薄弱。針對該現狀，在2015年省重點研究項目支持下，西北工業大學電子信息學院電子實驗教學示范中心基于原有“模擬電子技術實驗”課程，新建設32學時“模擬電路設計”課程一門。該課程基于《模擬電子技術實驗》教學大綱，從教學內容和教學模式上配備了入門、基礎、拓展和提高四個層次的教學活動，可面向全校不同學科、專業開展相應的課程內容和實踐教學計劃。
關鍵詞:實驗教學;模擬電子技術實驗課;課程改革;教學體系
隨著現代電子技術迅猛發展，電子信息技術已經涉入社會生活的各個領域及行業，專門化、專向性更為明顯。特別是在生產一線直接從事技術生產、管理和技術開發的電子類應用型人才愈加顯得供不應求。一方面，電子設備的生產、操作、管理、使用和維修需要大量的具有一定電子知識背景和較強動手實踐能力的技術人才;另一方面，生產部門的技術改革同樣需要具有扎實電子基礎理論的創新人才。為了適應未來發展及適應社會主義建設需求和提高辦學效益，如何培養“應用型”“創新型”復合人才，是目前高等教育工作者面臨的重要課題［1－3］。學生的高水平創新工程素質是在校期間所有教學環節綜合完成的體現，其中實驗教學是重要一環［4］。近年來，隨著高教改革的逐步深化和素質教育理念的不斷提升，實驗課程教學已成為高校本科教育中重要的實踐性教學環節，在創新型人才培養中具有其他課程不可取代的價值［5－6］，主要表現在培養學生理論聯系實際，加強實踐和提高創新等能力方面。西北工業大學是一所以發展航空、航天、航海工程教育和科學研究為特色的多科性、研究型、開放式大學，是“985工程”“211工程”重點建設學校［7］。在知識經濟發展和國際競爭激烈的形勢下，始終堅持“以學生為根、以育人為本、以學術為魂、以學者為要、以責任為重”的教育理念［8］，在深化實踐教學改革的同時，加強實踐教學的管理。目前，已建成多個不同門類的實驗教學中心、創新實驗基地、開放式實驗環境和創新型設計性實驗。西北工業大學電子信息學院電子實驗教學中心是陜西省省級實驗示范中心。作為學校電子類實驗教學的主要基地，中心每年面向全校25個專業的六千多名本科生開設實驗課程10門，實驗項目150多個。眾所周知，模擬電子技術是高等院校中電子、信息、電氣、計算機、微電子和控制等多個專業的重要專業基礎課程，具有很強的工程實踐性。由于該課程處于各專業教學的中間環節，因此其實驗教學對學生基本素質的形成和發展起著不可替代的獨特作用［9］。通過模擬電子技術實驗課程的訓練，學生在加深對所學理論知識理解的同時，掌握了常用電子儀器的使用方法，并進一步培養了學生對電子電路的實驗研究能力和正確使用能力［10］，這對于培養適應社會的“寬口徑、復合型”人才具有其獨特的地位和作用。
1存在的問題
然而在模擬電子實驗的教學實踐活動中，我們強烈地意識到，教學的內容和方法與高等教育發展的態勢、與創新型人才培養的標準仍存在一定差距。分別表現在以下兩個方面。1)實驗內容陳舊。以往開設的電子技術實驗課程，驗證性實驗占據全部實驗內容的80%以上，而綜合性、設計性實驗內容幾乎為零。對于這樣的課程安排，將直接導致學生對課程學習的目的和意義理解不夠，學生的工科思維和創新能力培養遠遠不到位，進而影響了學生學習電子線路系列課程的主動性和積極性。2)教學模式單一。傳統的教學方法都是以“填鴨式”教學為主，教師在課堂上既是主導又是主體。教學過程中，學生機械、呆板地按照實驗指導書插線、測量和記錄數據。這樣的教學模式不僅不能激發學生對實驗課的興趣，更阻礙了學生對于新知識學習的主動性和創造性。
2立足基本實驗教學擴充新型內容
在陜西省重點課題“研究型大學開放式個性化自主型電子實踐教學模式改革”項目支持下，中心圍繞著“以學生為主體，以教師為主導，以能力培養為核心，促進學生理論、實踐和創新全面提高”這一主題，進行了一系列實驗教學改革。
2.1實驗內容
在保證驗證性實驗內容的基礎上，大力發展綜合性、創新性和開放性實驗內容，并注重加強與后續課的聯系。針對不同程度、不同專業和不同興趣的學生，開設內容豐富、形式多樣的層次化實驗教學內容［9］，具體安排有以下4個層次。第一層，入門層。該層主要以演示驗證型和模擬操作型實驗為主，包括:常用儀器的使用，器件識別和檢測方法、基本放大電路交、直流參數的測量方法等。這一層次主要是以激發學生的學習興趣、培養實事求是的科學態度以及提高學生的基本實驗技能為主，要求學生在指導老師的引導下熟練完成各項內容，并掌握的數據處理和分析方法。第二層，基礎層。這是今后普遍采用的教學層。它以基礎設計型實驗為主，培養學生的獨立思考能力和電路分析能力。實驗電路的設計、方案的選擇和操作步驟由學生獨立完成。配備如Multisim等仿真軟件，課程中軟件分析設計和硬件電路實驗同時進行。該層次的要求是培養學生的工程素質、實驗技能和分析解決問題的能力［11］。第三層，拓展層。要求學生在完成基礎層實驗內容后，開設能夠綜合應用其所學知識，同時滿足實驗學時和實驗難度的增加、設計型和綜合型實驗比例提高等要求的實驗項目，例如一些科研小項目或根據學生的愛好與特長設計開發的實踐項目。第四層，提高層。該層是面向基礎扎實、實踐動手能力強和具有創新精神的學生，進一步增強其工程設計和綜合應用素質，為選拔優秀人才做準備。該層以綜合設計型實驗內容為主，也可有機組合，主要包括學生課外的科技活動、課程設計、賽前培訓和畢業設計等內容。通過參考《模擬電子技術實驗》教學大綱，實驗內容的安排如表1所示，層次分類如表2所示。表1中，通過單級共射放大電路和差動放大電路的學習，幫助學生掌握靜態工作點的測試和調整方法，學會測量放大器的放大倍數、輸入/輸出電阻及幅頻特性等，并體會差動放大電路是如何抑制“零點漂移”等問題;集成運算放大器的線性應用，要求學生掌握由集成運算放大器組成的比例、加法、減法電路的功能、并結合積分和微分運算電路做比較;在多級負反饋放大電路中，研究負反饋對放大器非線性失真的改善作用及付出的代價，掌握負反饋放大器性能指標的測試方法并觀察負反饋對;集成運算放大器的其他應用，旨在進一步學習運算放大器對信號處理、變換和產生等方面的應用，為綜合應用奠定基礎;低頻功率放大電路，要求掌握集成功率放大器的使用及主要性能指標的測試;最后，通過對整流、濾波電路的學習，掌握單相半波和單相全波整流電路的工作原理與測試方法。通過以上實驗項目的學習，學生已完成了表2中的入門層、基礎層和拓展層實驗項目，具備了模擬電子技術的基本實驗技能。在此基礎上，我們通過增加3個設計性實驗項目，為具有扎實基礎背景和較強動手能力的學生提供更廣闊的發揮空間。通過實驗內容的安排，進一步增強學生的工程設計和綜合應用素質。具體為以下3個方面內容。1)通過函數發生器的制作，學生自行設計能輸出方波—三角波—正弦波的信號發生器，并學會安裝與調試由多級單元、運算放大器組成的電子線路。2)溫度控制器包含測溫和控溫電路，通過該項目的設計與制作，進一步熟悉集成運算放大器的線性和非線性應用。3)通過對直流穩壓電源的設計、制作和調試，熟悉變壓器、整流二極管和濾波電容的實際特性并了解集成穩壓器的工作原理。通過以上實驗教學內容的安排，目的是提高學生在電子技術領域的工程實踐能力和理論創新能力?；谝陨显趯嵺`和理論兩方面的全面培養，為提高學生素養，達到人才培養的目標提供了有力支撐。
2.2教學模式
針對傳統“填鴨式”教學帶來的弊端，我們新增“模擬電路設計實驗”，將原來的實驗學時由16調整為32，給予學生足夠的時間去設計和搭建電路，系統地、分層次地提高學生的實驗技能。第一層，入門層。采用由教師在講臺演示，學生跟著老師一步步完成實驗，幫助學生快速掌握測量方法、測量原理、測量步驟和常用儀器使用方法及注意事項等，避免學生在學習初期不會連線、不知實驗如何下手等問題，這一步也可借助于虛擬儀器，微課等教學手段進行［11］。第二層，基礎層。采用在掌握測量方法的基礎上，以教師指導，學生獨立完成為主。實驗學時的增加，為學生在面包板上自行搭建并調試電路提供了可能性。避免了學生在傳統實驗板上機械地按照實驗指導書接線、測量和記錄數據等固定呆板的教學形式。第三層，拓展層。采用教師制定題目，給出具體的實現指標，由學生獨立完成。這一層應充分利用EDA等仿真軟件進行模電實驗教學，這樣不僅彌補了實驗儀器和元器件短缺等對學生的客觀限制，還能充分利用軟件中提供的各種分析方法，輔助學生更快、更透徹地掌握教學內容。更重要的是，這極大地調動了學生的自主學習積極性，且進一步培養學生對電路的設計能力。第四層，提高層。為了滿足這一層次內容，實驗室配置了30套電子探索者開發板(electronicsexplorerboard，EEBoard)。該開發板囊括了各種模擬及數字電路所需的測試和測量設備，通過基于PC的WaveForms軟件，即可對模擬或數字信號進行獲取、存儲、分析、產生和重用，系統地形成了虛擬與實物相結合的多元化實驗平臺。該層采用在教師指導下，學生利用EEBoard，獨立完成設計、實驗和調試的教學方法。EEBoard表面為一塊無焊面包板，集示波器、波形發生器、電源、電壓表、參考電壓發生器，以及可做邏輯分析儀的32路數字信號接口于一體，所有的設備只需通過簡單的連線即可與面包板上搭建的電路相連。由于其整合了所有在設計和測試電路需要使用的設備，學生通過它可以完成、測試并分析一個真實的電路，且該工作并不局限于實驗室內完成，即任何場所都可以成為一個設備齊全的24小時開放實驗室。這為學生帶來了極大的便利，可以激勵學生合理安排和利用自己的業余時間，進一步加強學生在綜合、創造和研究能力等方面的訓練。
3結束語
實驗教學是高校教學體系的重要組成部分，同時也是培養學生實踐能力和創新能力的關鍵環節［13］。作為實驗教學改革的核心———實驗內容的改革，如何科學合理地設置實驗教學內容，是確保實現實驗教學目的的重要保證。模擬電子技術實驗課程的教學不僅僅在于培養學生對模擬電路的分析和計算能力，更重要的還體現在培養學生如何應用模擬電子技術理論，解決實際問題的能力［14］。因此，作為實驗課教師，我們除了研究課程的理論知識，還應充分探究實驗教學的特性，根據培養目標，科學合理的重構實驗教學內容［15］。在新開設的“模擬電路設計”課程中，我們面向全校提供菜單式的實踐教學服務，包括入門、基礎、拓展和提高4個層次的教學內容，各院系可根據學科和專業的需求，在各層次教學模塊中相應選擇實驗項目。通過制定具有學科專業特色的實踐教學套餐，構成了適合于不同學科、專業的實驗課程體系和實踐教學計劃。在今后的實驗教學中，我們將把培養學生的創新精神和提高學生綜合素質作為中心永恒的發展目標。
作者:包濤 周德云 林華杰 單位:西北工業大學