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模拟电子技术实验课程教学改革

2020-11-12陈寿坤郑清兰

韶关学院学报 2020年9期
关键词:学时电路实验

陈寿坤,郑清兰

(闽南理工学院 实践教学中心,福建 石狮 362700)

模拟电子技术实验是一门独立设置的实验课程,16学时,0.5学分.相对于理论教学,该课程具有直观性、实践性、综合性,在培养学生的应用能力和创新能力方面具有极其重要的地位和作用,是电子技术课程体系的重要实践环节.但目前的教学内容较为落后,教学方法缺乏信息化技术手段,不利于学生的发挥.因此,提出改革现有教学中的不足,实验大纲内容结合电子大赛要求,教学手段采用软硬件结合方式并使用现代化教学工具——超星学习通平台[1],让学生在网络大数据中找到自已想要的资源,充分发挥线上线下资源的优越性,以此达到提高学生实践基本技能综合能力的目的.

1 目前实验存在的问题

1.1 实验项目安排不合理

模拟电子技术现有的实验大纲主要有7个实验,共16学时,如表1所示.其中验证性实验6个,占实验总数的85%,综合性实验1个,占实验总数的15%.验证性实验主要是对理论课上所学的知识点进行实验数据的检测,实验四与实验二的内容都是测放大电路的静态工作点及动态参数,学生做实验时只要观察一下自己所测的数据是否与书上所讲的一致,无需做过多的思考.综合性实验只有1个,而且所涉及知识点不够全面,只是因为所学的仪表多,需4学时来完成,所以就变成综合性实验了.这与综合性实验项目的界定不相符,学生根据实验指导书的要求完成即可.这样导致了学生在实验过程中变得机械,没有思考的空间,无法发挥学生的个人的优势[2].

1.2 现有的实验电路板限制了实验测试内容

目前模拟电子技术实验所用的实验设备为天煌的TH-A型模拟电路实验箱,这套实验箱里面的所有电路模块都是焊好的完整电路模块,实验时只能根据设备现有情况制定每个实验所测试的内容,当要额外增加实验测试内容时或修改实验要求时是无法完成的,这就限制了实验教学的发挥,学生只停留在基本电路参数测试阶段,缺少对电路的分析和设计方面的思考.

1.3 考核内容相对简单

模拟电子技术实验总学分0.5,考核方式主要包括实验纪律成绩(占10%)、实验报告成绩(占40%)、实验操作成绩(占60%)这三部分.由于整个班做的题目都一样,导致学生的实验报告抄袭严重,教师在批改时只能根据自已的判断给出相应的分数,这样对学生的考核评价不够严谨.

表1 实验项目及学时分配

1.4 课堂教学方法落后

传统的教学方式主要以教师讲授为主,学生听课为辅,每次实验课时教师将本次课的实验要求、实验原理及实验内容传授给学生,学生根据实验指导书的要求操作就可完成实验要求[3].如果在实验过程中出现问题则学生可举手向教师请教,教师将会指导学生完成实验内容.这样的教学方式不利于学生动手能力的提升,不利于学生的思考.

2 以赛促改,制定新的实验教学大纲

实验大纲的制定是决定一门实验课的成效和关健,模拟电子技术实验课程在每年的TI杯比赛中都占有一席之地,2019年TI杯的E题为简易电路特性测试仪,2013年至2019年TI杯国赛的综合测试题都涉及到波形发生器的设计.因此如果在实验项目中加入比赛的相关内容,对于学生今后参加比赛将起到重要的作用.因此新的大纲将在不改变原来实验学时的基础上增加设计性和综合性实验.具体如表2所示.

表2 实验项目及学时分配

从表2可以看出,新制定的大纲共有六个实验,其中验证性实验占50%,综合性实验占16.7%左右,设计性实验占33.3%左右.增加了设计性实验的比重,让学生有更多的思考空间.

新制定的大纲在实验项目上没有做太大的改动,实验一至四为模拟电子技术这门课必做的实验.实验一是将原来大纲的两个实验合在一起,共有4学时,2学时完成常用电子仪器仪表的实验,另外2学时完成单管放大电路实验,合起来上的目的是让学生把两个实验很好的衔接起来,学会仪器仪表使用,能直接把仪器应用到电路测量中.实验类别设定为综合性是因为这个实验所涉及的仪器设备多,需要学生提前预习;此实验所测试的数据表格也较多,实验结果与分析涉及的面较广.实验二、三、四都为验证性实验,目的是让学生掌握两级放大电路参数的测量方法;学习RC正弦波振荡器的组成及其振荡条件,学会测量、调试振荡器;学习互补对称功率放大电路输出功率的测量方法;实验五由原来的模拟运算电路测量改为波形发生器电路,用的还是集成运放,只不过在实验项目中加入了TI杯综合测试题的相关内容,并把实验类别设置为设计性实验,通过这个实验主要是让学生掌握集成放大电路的应用,并了解利用不同的集成电路来组成各种波形产生电路的方法,让学生在比赛前有机会接触此类题目,为学生后期参加比赛奠定了良好的基础[4].实验六的类别为设计性实验,目的是对这门课的实验做一个小结,通过这个实验让同学们掌握一些简单常用的稳压电源电路,如集成78系列、79系列、LM1317等构成稳压电路的原理,并会自已画出电路图进行安装、参数设计.

3 运用教学软件、学习软件制定新的教学方案

教学方案的制定是一门实验课能否取得成效的关健,因此采用线上线下混合式教学,实验过程采用软硬件相结合的教学方式;实验设备采用面包板为主,原有固定的电路板为辅,使学生能根据自已任务的需要搭建电路,测试数据.

3.1 线上线下混合式教学

线上线下混合式教学是将线上自主学习与常规课堂师生面授教学结合的学习模式,教师可以利用学习通软件建一门自已所上的课程,将课程的相关信息及资料提前上传.学生端可以查看教师所上传的材料,实现资源共享,具体混合式教学流程如图1所示.

图1 混合式教学流程

实验课前由教师将实验任务要求通用学习平台提前一周发给授课班级学生,并要求学生事先预习实验项目内容,根据所发实验项目查找资料,学会文献检索,在线学习,并完成教师布置的课前预习作业[5].教师可通过学习通软件跟踪学生的学习情况,可在软件上设计加分、点赞形式提高学生自学的积极性,并及时收集学生所反馈的问题,在线答疑.

线下实验上课时,学生带着预习问题过来实验室,教师指导学生完成实践过程,主要指导学生电路的连接、参数的测试、调试过程故障的分析等.

混合式教学中,学生可以重复观看教师上传的教学课件、视频等材料,也可以在APP上查阅其他学校的资料,使学生的学习空间更大,不再局限于教室和课堂中[6].

3.2 软硬件相结合实验教学

实验采用软硬件相结合的方式,将电路仿真软件Multisim14.0引入实验教学中,实验前先搭建一个虚拟的实验平台,可以使很多复杂的东西具体化,使学生更好的掌握教学内容,加深学生对电路中各种现象的理解,以下以单管放大电路为例分析软硬件结合教学的优点.

单管放大电路实验是模拟电子技术必做也是较难的一个实验,实验过程中要利用示波器、毫仪表、信号源等常用仪器进行电路参数的测试,学生在实验操作过程中会遇到种种问题,比如电路中即有直流电源又有交流信号输入,学生往往不清楚什么时候用直流测量什么时候该用交流来测[7],有的学生不理解放大电路的实质,对实验来束手无策.因此在实验前先在APP上布置预习作业,让学生进行仿真实验,用Multisim14.0搭建实验电路,并按实验指导书要求设置电路中元器件的参数,对电路进行各种参数测试,并观察电路的输出波形.

在基本测试内容完成后,可对学生提高一些要求,通过改变电路中元器件参数,如三极管的β值或偏置电阻的大小观察电路出现失真情况的波形,提出解决电路失真的办法,通过仿真演示出来.还可以让学生在电路中设置一些故障,观察各种故障现象,并学会分析原因.通过这一系列的仿真,学生会对整个知识点有一定的理解.

在课堂上用面包板代替原有固定的实验电路板,学生可以根据仿真的经验在面包板上完成电路的搭建、连线,在教师的引导下一步步完成整个实验的测试任务.面包板的好处是电路搭接灵活,通过搭电路学会将原理图转变成实际的接线图,学生还可以在板上面设置故障,更换电路中的器件参数,观察实验现象,使学生做实验测试的选择更多,提高学生学习的热情.

4 修定考核方式

考核方式是判断一个学生实验项目完成质量的标尺,考核方式的严谨直接决定了学生的实操水平,为此新的考核方式主要包括基础成绩和实验期未考试成绩,其中基础成绩包括平时成绩和项目成绩两方面.采用线下和线下两种方式进行考核,具体如表3所示.

表3 成绩评定表

从表3可以看出,新制定的考核方式从线上和线下两方面对学生的学习情况进行综合评定,能全面的反映学生的实验学习情况,对于总成绩不合格的学生,必须重修实验课,其可以在教务系统中自行选课,自选时间到实验室做实验(跟随下一年级的学生),与下一年级的学生一起进行考核,直到考核成绩合格为止.

5 结论

此次改革以18级电子信息工程1班做为试点,教学效果表明此次课改,学生在电路分析、软件应用,电路板制作等方面有了一系列地提高,锻炼了学生的工程实践能力和创新能力,达到了预期的效果.实验教学是应用型本科高校的重要组成部分,实验教学改革在高校教学教改革中占有重大比例,信息化教学已成为当前教育教学的趋势,通过超星学习通平台,采用线上线下的混合实验教学模式,以赛促改,推动实验课程建设,提升课堂效率,提高了学生实验、实践综合能力的培养,锻炼了学生的工程实践能力和创新能力,让学生领悟到网络信息时代和专业结合时代新要求.

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