模擬電子技術實驗教學實踐

李桂梅 太原理工大學電子技術實驗中心

模擬電子技術實驗教學實踐

李桂梅 太原理工大學電子技術實驗中心

目的：探索實驗教學實踐中，教學內容革新快、課時少，科技快速發展與教學步調滯后等矛盾的解決方法，提高學生把理論知識運用到實踐動手操作中的能力。方法：引進新的教學工具、教學軟件，同時改良實驗教材、優化教學結構。結果：提高了學生的實驗操作能力，節省了實驗教學經費，使學生能夠更好地把課堂教學知識和實際應用技能結合起來。結論：采用先進的教學手段，優化實驗教學體系，規范實驗操作流程，可以有效地提高教學效率，使學生更易于吸收知識并掌握應用。在培養學生創新能力的同時，也促進了學生更順利地從校園走向工作單位，從而提高畢業生就業率。

實驗教學；實踐技能；創新能力

引言

1 實驗教學中存在的問題

1.1 教學體制的改革與教學內容的擴充之間的矛盾

教學體制的改革與教學內容的充實，使得學生在同等時間內要吸收掌握的新知識變得更多。課程設置的總體分配又使得學生的實驗課時間變少。學生沒有充足的時間與老師、同學進行學術探討，只能在做實驗的時候依樣畫葫蘆，草草了事。這就失去了讓學生親自動手做實驗的意義，也無法保障實驗教學的效果。

1.2 科技發展與設備更新之間的矛盾

科技的發展帶來實驗設備的快速更新，在給學生們傳授最新的專業知識與技能的同時，卻不能做到實驗設備的跟進。陳舊的實驗設備跟不上日新月異的電子技術發展水平，這些客觀原因會降低教學質量，使學生在學校學到的知識與日后工作中的實踐應用脫節。然而各高校計劃內的實驗經費又是相對固定的，無法做到與快速更新的電子技術發展更新同步。這也是實驗教學中長期存在的又一問題。

1.3 實驗場地、實驗教師與實驗具體教學之間的矛盾

實驗場地不足和實驗教師有限的客觀條件也是實驗教學存在問題的又一影響因素。由于學生人數太多，每班下課后必須撤離實驗場地給其他班級留出實驗時間，沒完成當天實驗要求的學生也不得不離開。就使得學生不能通過做實驗完全消化相應的知識。

本實驗使用SPSS20.0進行統計學處理,計數資料以(%)表示,計量資料以(±s)表示,分別使用X2和t值檢驗,P<0.05表示研究具有統計學意義。

2 模擬實驗教學實踐

2.1 引進先進教學軟件輔助模擬實驗教學

2.1.1 實驗教學中引入EDA

隨著教育改革的不斷深入，現代化教學手段已成為我國教育改革中面臨的十分重要的課題。這其中，E D A作為世界電子設計的最新技術潮流和主要技術方向已經成為當前高校電子類課程教學的熱點。使用E D A進行實驗教學有以下優點：

(1)對剛剛接觸模擬電路實驗的大部分學生來說，E D A的實驗電路用的元器件與理論課上用的符號一致，更容易被接受。

(2)實驗儀器種類多，且不存在由于操作不當引起元器件及儀器的損壞，相對于傳統的實驗教學模式，更容易激發學生對實驗的學習興趣。

(3)彌補了學校實驗儀器和元器件的不足，大大緩解了實驗經費不足的問題。

(4)解決了教學內容增加與實驗課時減少之間的矛盾。

目前EDA軟件種類繁多，而Multisim軟件作為其中一個非常優秀的實驗平臺，在各高校電子技術實驗室中廣泛應用。

2.1.2 Multisim支持下的實驗教學實踐

Multisim作為基礎仿真軟件，適用于模擬電路及數字電路設計工作，具有豐富的電路仿真分析能力及3D效果。它采用軟件的方法虛擬電子元器件和電子、電工儀器儀表，實現了“軟件即元器件”和“軟件即儀器”。它提供的豐富的元器件庫和多種虛擬儀器，使學生能夠在計算機屏幕上模仿真實實驗室的工作臺來搭建電路，進行測試。還可以在設計好的電路上設置故障，加深學生對電路原理的認識，提高學生分析故障、排除故障和獨立思考的能力。

同時，Multisim軟件可生成詳細的圖形數據報告，且與其他電子設計軟件有較好的兼容性。其超強的仿真分析能力可以完成許多以前實驗室不能完成的實驗。例如：溫度對晶體管放大電路工作點的影響、差分放大器的傳輸特性、最壞工作情況分析等復雜電子電路的實驗。使用Multisim軟件仿真后再進行實物實驗，學生由于對實驗電路、實驗儀器、測量方法比較熟悉，實驗的速度就會相應加快。其實驗結果可與仿真結果比較，找出區別，使實驗效果更好。同時，Multisim軟件的仿真性能還從根本上解決了實驗元器件和儀器的損壞及修復問題，把實驗人員從繁重的修繕工作中解放出來，投入更多的精力到實驗的探索研究中去。這樣也同時節省了大量的實驗時間和實驗經費。

2.2 實驗教學改革實踐

2.2.1 改革實驗教材

模擬電子技術是一門實踐性很強的課程。其實驗課的宗旨是培養和提高學生的基本操作技能、綜合實驗能力和創新能力。實驗教材作為學生課前預習，課中指導的必要工具，其重要性不可忽視。我們對舊的實驗教材進行了修改，為每個實驗都設置了預習要求和拓展思考。將實驗環節設置為軟件仿真實驗和實物硬件實驗兩部分,實現了由理論知識、計算機仿真到實踐操作過程的連續。這一實驗教材的改革，克服了以往理論知識與實踐操作的脫節，使學生能夠更好地把課堂教學知識和實際應用技能結合起來。

2.2.2 改革實驗內容

我校實驗室在實驗改革中把實驗內容劃分為基礎性實驗、綜合性實驗和設計性實驗三部分。每部分實驗集中完成，并對各部分實驗提出明確的學習要求。三部分實驗時數的分配為3:3:4。其中，每部分實驗的具體介紹如下。

第一部分：

基礎性實驗：主要指理論驗證性實驗，其目的在于培養學生基本的實驗技能。這部分實驗要求學生在這部分實驗過程中學會正確使用電子儀器設備，記錄實驗數據，分析實驗結果，撰寫實驗報告。培養學生利用科學實驗研究問題的基本意識和思維習慣。

具體實驗操作流程是：實驗時教師把根據實驗題目做成的仿真電路原理圖文件裝入學生用機，學生根據實驗指導書的要求選擇各種虛擬儀器進行實驗。仿真結束后，學生從仿真的實驗電路中選擇一到二個電路進行實物實驗，通過實驗達到掌握常用電子儀器的使用方法、認識真實的電子元器件、比較實物電路與仿真電路的差別等目的。

第二部分：

綜合性實驗：主要鍛煉學生的組合能力、全面分析研究模擬電子電路的能力，培養學生自主發現問題、解決問題。這部分實驗要求學生學會根據實驗要求建立仿真電路，選擇仿真方法對電路進行綜合分析，找出電路的不足，并調整電路參數，改變電路性能。其實物實驗部分要求學生能搭建更符合實際使用情況的電路，并能查找、排除電路的一般故障。

第三部分：

設計性實驗：主要培養和訓練學生的創造性思維和電子線路的設計能力。突出學生的自我意識，使學生能從傳統的被動學習轉變為主動實踐。這部分實驗要求學生能夠獨立或合作完成電子線路設計的完整過程。實驗任務只給出電路要求的功能和指標，要求學生根據指標設計出相應的電路及相關的實驗步驟，并在這一基礎上經過仿真，搭建實物電路進行測試。

具體實驗操作流程是：學生根據電路要求完成電子線路的設計，經過電路仿真，實物電路調試，得到初步參數，找出電路不足。再進行仿真修改，再調試、再仿真，最終得出符合要求的電路。使學生逐步養成分析問題，找出原因，探索解決方案的實驗思路和實驗習慣。

4 結語

實驗教學作為高校教學工作的重要組成部分，對人才綜合素質的培養具有不可替代的作用。好的工作習慣和科學的工作作風是學生今后學習、工作必不可少的優秀品質。我校實驗室經過幾年來致力于實驗教學方面的探索和改進，通過引進先進的實驗教學手段，優化實驗教學體系，規范實驗操作流程，不斷提高實驗教學質量，為國家培養了許多具有創新意識、創新精神和創新能力的優秀畢業生，也為國家的現代化建設發揮了積極的促進作用。

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[3]蘇斌,李桂梅.模擬電子技術應用實踐[M].高等教育出版社.2008

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.16.126