動手做實驗\\為能力加分

摘 要: 硬件基礎課實驗對培養學生的實踐動手能力和創新能力具有非常重要的作用。教師在教學過程中應針對學生的要求，結合社會實際需求，選擇合適的實驗內容，制定合理的實驗方案，充分利用實驗資源培養學生的綜合能力，提高專業課教學質量。

關鍵詞: 硬件基礎課實驗教學 實驗資源 教學改革

在信息處理和傳輸技術快速發展的現代社會，計算機系統硬件和各種電子設備更新換代非常迅速，新技術與新產品不斷涌現。因此，硬件課教學也應該隨著技術的進步不斷調整。計算機專業和電子信息專業必修的硬件基礎課程有“電子技術基礎”、“模擬電路”、“數字邏輯”與“通信原理”，這幾門課程都有16個課時的實驗。實驗是理論與實踐的紐帶，是激發學生學習興趣的重要教學工具。因此，在適時調整硬件理論課教學計劃和教學大綱的同時，教師更應該重視硬件基礎課實驗教學改革，把學生的手和腦都調動起來，充分利用實驗資源，提高學生綜合應用能力。

1.選擇合適的教材與實驗設備

1.1選擇內容簡練的教材。

實驗教材不同于理論教材，太詳細就成了設備說明書，實驗步驟講得非常清楚，學生哪里還有動腦的必要，只要機械地動手就能得出結論。這不是實驗的目的。因此，實驗教材只要簡單明了地講明實驗目的、所應用的實驗器材，以及實驗內容就可以了，實驗步驟應該是學生自行設計的。最好的教材應該是教師依實驗箱說明書自行編寫的。

1.2選取合適的實驗器材。

實驗器材是實驗中最重要的。硬件實驗中最常用的示波器、信號發生器應該選擇精度比較高、性能較穩定的。對于實驗箱的選擇，不能太簡單，如果全部都是集成的模塊，學生就沒有可以動手的地方，激發不了學習興趣;如果全部都是分立元件，學生則需要花很長時間連電路，會有煩躁情緒，同樣收不到好的效果。所以，理想的實驗箱應該是分立元件占大部分，兼有幾個已經連接好的電路。根據以上原則，模擬電路實驗箱除了“功放”、“差分放大電路”之外都是分立元件?！皵底诌壿嫛睂嶒炏鋭t全部是分立元件。

2.合理安排實驗內容

2.1重視第一次實驗，激發學生學習興趣。

俗話說“師傅領進門，修行在個人”，可見“師傅領進門”還是很重要的。對于實驗，第一次是入門課，是培養學生實驗興趣的一次重要的課。第一次實驗課除介紹常用器材的構造和使用方法外，教師還應該演示一個或兩個簡單而有趣的實驗來吸引學生。例如:“電子技術基礎”實驗可以演示一個“功放”的實驗，“數字邏輯”實驗可以演示一下“計數器”的計數過程，“通信原理”可以做“FSK通斷鍵控編譯碼”實驗給學生看。自己親眼所見，學生會對實驗產生興趣，產生自己動手的欲望，為以后實驗的順利進行打下堅實的基礎。

2.2規范實驗教學內容。

本著“加強基礎、拓寬專業、注重實踐、提高素質”的方針，我們將實驗項目分為四類:驗證性、設計性、綜合性和開放性實驗。

驗證性實驗指熟悉實驗設備和操作方法，目的是使學生進一步掌握基本概念和基本技能;設計性實驗指針對某一個知識點設計實驗電路，注重培養學生的創新意識、設計能力、創造能力和動手能力;綜合性實驗指多個知識點綜合應用設計實驗電路，注重培養學生綜合運用所學知識的能力，使學生受到更為實際、更加全面的科學研究的訓練;開放性實驗指學生獨立確定實驗目的、制定實驗方案、實施實驗操作，以及分析實驗結論，目的是提高實驗室及其儀器設備的利用率，使人、財、物發揮最大作用，提高學生綜合素質。

2.3精心設計實驗步驟。

合理安排實驗步驟可以在有限的實驗時間內完成更多的實驗內容，實現理論到實踐的轉變。硬件實驗設計步驟如圖1所示。

3.改革教學模式

3.1堅持“學生主體”原則。

3.1.1權力下放，合理指導。

在安排實驗內容之后，教師應讓學生在實驗目的和實驗器材明了的前提下，自己安排實驗步驟，把“怎么做”實驗的權力下放給學生。

學生在正式實驗之前應該完成審圖一步。在設計實驗步驟的過程中，學生可能會遇到各種意想不到的難題，可能對如何選擇實驗器件參數不知所措。這時，教師應給予合理及時的指導。指導并不是“告知”，而是“引導”，通過理論知識引導學生自己解決問題。例如，做“直接耦合兩級放大電路”實驗，有的學生設計兩級電路的偏置參數一樣，結果示波器始終顯示失真波形。這時教師應該引導學生分析電路原理，適當降低第二級靜態工作點，經過幾次調整之后就能得出理想的實驗結論。

另外，對于動手能力比較強的學生，教師還可以下放自己安排實驗內容的權利。這部分學生做完教師安排的實驗內容后還有很多剩余時間，教師應該鼓勵其自行設計一些小實驗。學生可以在原實驗基礎上改變參數，可以把課后習題電路拿出來實際連接一下，也可以是按照自己想法做出的電路。只要把手與腦結合起來，就能提高學生的應用能力。

在此，應強調一點，教師必須讓學生把思想放開，不能怕錯。學生設計一個實驗，一次成功的概率很低，應該在實驗過程中不斷改進，每一次改進都是一次能力的提高。這樣學生可能在有限的實驗課時內完不成所有實驗內容，擔心影響自己的實驗成績。教師應打消學生的后顧之憂，對實驗成績的評定應該重質量輕數量。

3.1.2靈活分配實驗時間。

由于實驗課時量有限，原則上以設計性和綜合性實驗為主，驗證性和開放性實驗為輔，由淺到深，循序漸進，滿足不同層次學生的需求。因此，驗證性實驗分配兩個課時，開放性實驗分配3到4個課時，設計性和綜合性實驗分配10到11個課時。

由于學生學習能力不同，在時間的把握上應該因人而異。有一部分動手能力強的學生在10個課時左右已經完成了驗證性、設計性和綜合性實驗，這時可以引導其設計較復雜的開放性實驗。

3.1.3開放性實驗的實施辦法。

開放性實驗教學以培養學生實踐動手與創新能力為目的，使學生理論聯系實際，提高實踐能力，為以后走向社會奠定基礎。

開放性實驗沒有具體的實驗內容，沒有實驗目的的指導。以往，很多學生都是隨便復習一下以前的實驗，這樣浪費的不僅僅是幾個課時的時間，還有之前所有的努力。必須強調，不設目的并不是沒有目的。教師在實驗開始前，用少量的時間進行集中講解，引導學生自己給自己確定一個合理目的，設計一個合理方案，不能“異想天開”，更不能“什么都不想”。在實驗過程中，教師進行答疑。例如:完成“模擬電路”基礎實驗之后，學生可以自行采集一個變頻信號通過放大器之后經功放輸出，研究功放對不同頻率信號的放大作用;完成“數字邏輯”基礎實驗之后，學生應用“計數器”、“七段字型譯碼器”、“顯示芯片”，以及簡單門電路設計交通倒計。

在完成“通信原理”基礎實驗之后，學生可以綜合所做實驗設計一個簡單的點對點的數字通信系統。

還有另外一類開放性實驗，即課程設計。針對某一課程，教師確定課題及開發工具，動手能力較強的學生可以自己確定。然后寫出設計書，教師審核之后實施。學生必須查閱大量的參考書籍和各種工具書才能完成設計任務。因此，課程設計能培養學生的自學能力、研究設計能力、獨立分析問題，以及解決問題的能力和創新能力。

3.2改革考核辦法。

實驗考核是保證實驗教學質量的有效手段。以往的考核辦法有兩類:一是考試，二是根據學生平時表現給成績?？荚嚲窒扌蕴螅茈y考查能力;教師憑印象給分又有失公平性。因此，教師必須確定一種公平合理的考核辦法。

首先，分配每一類實驗的分數。驗證性實驗占20%，設計性實驗占25%，綜合性實驗占35%，開放性實驗占20%。根據實際情況，教師還可以在小范圍內調整各類實驗所占分數比例。

其次，確定考核辦法。在實驗過程中教師可根據學生實施實驗情況將學生分成優、良、中、可、差幾個等級。學生實驗結束后對每一個實驗都要提交實驗報告。教師應根據實驗內容再度評價學生，實驗報告要注重設計思想的描述，注重分析、總結實驗中的收獲、體會。將兩者評價綜合起來，如果對某一個學生兩者不符，可以單獨給其一個實驗任務再度評價。

最后，教師在評定學生成績時，應重點測試學生理解、掌握、靈活運用所學知識的能力，了解學生在實驗中是否有深入思考問題的能力，適當提高開放性實驗的分數。

4.結語

遵循以上原則和模式實施實驗以后，在“電子技術基礎”和“模擬電路”實驗后，學生能獨立設計調頻收音機，電機調速控制器等較復雜電路;在“數字邏輯”實驗后，學生能獨立設計交通燈倒計時器等電路;在“通信原理”實驗后，學生能獨立設計點對點模擬和數字通信系統。

總之，硬件實驗課程改革教學方法之后，學生的學習興趣濃厚了，學習動力增強了，實踐動手能力、綜合應用能力和創新能力得到了提高，在實驗的同時還鞏固了理論知識，使理論與實踐結合了起來，掌握了實際設計電路的流程，為以后從事硬件設計工作奠定了堅實的基礎。

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