電路原理實驗教學改革的探索

鄒 甲 沈玉明

中國礦業大學（北京）機電與信息工程學院，北京 100083

電路原理實驗是工科院校各電類專業一門重要的專業技術基礎實踐課程，它的主要任務是使學生掌握電子電路技術領域基本理論知識和實驗知識技能, 同時培養學生獨立思考解決問題的能力。

1 電路原理實驗教學改革的迫切性

長期以來，電路原理實驗教學存在著重理論輕實踐，著重強調對理論知識的講解，而忽視學生對理論知識的運用，導致學生動手分析能力不夠。

1）實驗條件的限制

隨著招生規模的擴大, 學生人數日益增多, 實驗過程中, 教師不可能兼顧到每一個學生, 加之實驗室、實驗設備不足等原因,對實驗教學質量的提高帶來很大的限制[1]。

2）實驗課程不受重視

傳統的實驗教學處于理論課程的輔助地位，實驗課時很少，內容設置只是為了理論教學的驗證，學生的思維被限于的理論課程中，學生和實驗教師都對這個實踐教學環節不重視，只是被動地應付完成實驗報告。

3）實驗內容陳舊

實驗內容多年基本沒有改變，幾十年來一直使用自編的電路原理實驗指導書,每個實驗的格式都一樣，實驗原理、接線方法、和實驗步驟。這樣的教材以驗證型實驗為主,內容缺乏有利于培養學生綜合能力的工程技術型實驗。

2 實驗教學改革思路

圖1 分層次的電路原理實驗教學體系

基于上述背景，從2008年起，我校電路原理實驗按照知識傳授、協調發展、素質提高的教育理念，優化整合實驗教學，實踐教學的結構設置上采取由基礎到綜合的思路，構建電路技術實驗的分層次實驗教學體系，如圖1所示。

電路原理實踐教學體系由基礎類實驗、綜合性實驗和開放性實驗構成。基礎類實驗課程除驗證性實驗外，還包括課程的簡單綜合性設計實驗；綜合性實驗是完成基礎實驗后，對學生進行特色綜合教育，著重介紹電路技術在煤礦安全生產當中的具體應用；創新開放實驗屬開放性實踐教學，含課程設計、大學生創新實驗項目、大學生競賽等。該層次教學以學生為主體，采用學生自主申報的方式[2]。

2.1 第一層次：基礎掌握實驗

電路基礎性實驗是實驗教學體系的基礎，是必修實驗。實驗內容主要考慮對基本知識基本概念的理解及增強對知識的綜合應用。重點逐步提高了設計綜合性實驗的比例，并對實驗技能和方法進行綜合訓練，增強學生運用綜合知識的能力，培養學生分析解決復雜問題的能力。

2.2 第二層次：引入具有礦業特色的綜合演示實驗

長期以來，作為服務煤炭工業發展的高校代表，中國礦業大學（北京）一直高舉礦業發展大旗，致力于能源科教事業，積極推進創新教育和特色教育[3]。因此，穿插介紹電路技術在煤礦生產當中的具體應用，培養學生熱愛專業、熱愛學校的熱情。可采用主要的方式有，展示煤礦現場模型，播放多媒體課件介紹煤礦現場電類知識，參加具有礦業特色的電氣實驗室。此開放式教學方式還克服傳統封閉教學，提高學生做實驗的熱情。

2.3 第三層次：創新開放式實驗

該層次目標是培養學生的綜合應用能力和創新能力。通過這一層次實驗，讓學生獨立面對簡單實際工程問題，獨立完成系統設計、制作、調試，并設計報告與技術資料歸檔的完整過程。只要學生對科學研究和創造發明有濃厚情趣，并學有余力，善于獨立思考，電路技術實驗老師負責培訓他們參加科技制作、小發明和各類競賽（校內、北京市、全國電子設計競賽），大大提高學生學習專業的積極性。

3 教學改革具體措施

3.1 改進教學方式, 注重學生能力培養

傳統的實踐教學方式還是以教師板書和實驗臺講解灌輸式為主，即為實行封閉式教學管理，實驗平臺嚴重依賴電路技術實驗臺。隨著電子自動化設計技術的不斷進步，采用計算機輔助設計工具來分析與設計電路顯得非常重要了，它是電類本科生應該掌握必備的基本能力，因此可以將計算機仿真軟件，比如典型Multisim、Pspice和EWB等軟件，引入實驗教學環節，大學生利用這樣軟件工具方便進行電路設計和模擬,這樣既可驗證和鞏固所學的理論知識,又有利于培養其創新意識[2]。

3.2 豐富實驗內容, 建立完整的實踐教學體系

原有的實驗內容主要為配合理論教學進行理論定理的驗證,這些內容已經滿足不了大學生創新及綜合應用能力的要求,必須建立完整的實驗教學體系,從理論到實踐,對實驗內容進行優化,由淺入深、循序漸進。

完整的實驗教學體系就像前面介紹的，應該包括基礎驗證型實驗、綜合性實驗、仿真實驗、設計型實驗。基礎性實驗是必修實驗,是實驗教學體系的基礎,著重驗證那些重要的電路定理，這方面的內容主要依賴是電路技術實驗臺。而綜合設計性的實驗內容可以利用EDA電子仿真平臺，并搭建電路驗證仿真電路的正確性；設計型實驗則純粹是實際現場真實性課題，可以采用教師提出課題要求,學生按要求上網查資料等自行設計方案,進行設計電路并搭建驗證[4]。

3.3 推廣開放式實驗教學, 搭建開放式創新實驗平臺

傳統的實踐教學方式是，每次實驗的格式基本都一樣，實驗室把一切準備好，學生按照使用指導書逐步實驗原理、接線方法、和實驗步驟完成，這樣的步驟按部就班，導致學生嚴重缺乏自主性和獨立性，不利于學生的創新能力的提高；開放式實驗教學打破這種局面，包括實驗室時間和場地的開放、實驗內容的開放，形式多樣，可以讓教師設置一些綜合性的小課題，也可以是學生自己上網或者根據生活當中提煉出小課題，同時讓學生自己根據課題要求，擬定實驗方案，設計并焊接實驗電路，完成實驗并測試結果；實驗指導教師配合給予必要的啟發與引導，對實驗結果和報告進行評價。這樣就要求實驗中心必須采用開放式管理模式，提供開放式實驗室，鼓勵學生參加科技制作和各類電子競賽，保障學生實現自己的想法。

4 結語

電路原理實驗教學改革的思路是，提供不同層次的教學內容和方式，積極推廣創新開放性實驗；通過優化實驗內容，改進教學方式，建立分層次的實驗教學體系，搭建開放性實驗室平臺，有力的調動了學生對電路技術實驗的積極性，取得了良好的教學效果。

[1]田健仲,吳敏華,張俊方.電路原理實驗課程建設與教學改革實踐[J].實驗技術與管理，2010;10(10):142-143

[2]鄒甲，楊睿.電工與電子技術實驗教學改革的探索[J].中國科技信息，2010;(24):279-280

[3]喬建永.面向21世紀的礦業高等教育[J].北京教育(高教版). 2008(2):30-33

[4]張立文,向菲,孫立功,等.高校電路技術實驗教學的改革與實踐[J].科技創新導報，2010,3(a):185-187