電工電子示范性實驗建設(shè)

吳 羽 龍曉莉 陳新兵 張 倩

廣州大學(xué)實驗中心 廣東廣州 510006

在高等教育階段，實驗教學(xué)對于人才培養(yǎng)具有極為重要的意義，是實踐教學(xué)中最基本的一環(huán)，是課堂及其他形式教學(xué)所不能替代的。實驗中蘊藏著極其活躍的因素，隨時會出現(xiàn)許多意想不到的問題，對于學(xué)生學(xué)習(xí)知識和訓(xùn)練思維大有意義。

在實驗教學(xué)中，驗證性實驗?zāi)軌蚣由顚W(xué)生對理論知識的理解，但是在傳統(tǒng)的驗證性實驗教學(xué)中，學(xué)生根據(jù)實驗講義按部就班地做實驗，處于被動狀態(tài)，難以發(fā)揮他們在實驗過程中的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性。他們認(rèn)為一切結(jié)果都在意料之中，以至于對實驗的態(tài)度不熱情、不嚴(yán)肅。但是，驗證性實驗仍是實驗教學(xué)中不可或缺的一部分，尤其是大學(xué)一、二年級的學(xué)生，無論是自身的能力還是可以用于自主實驗的課余時間，都難以保證他們完成設(shè)計性實驗。因而扎實基礎(chǔ)、規(guī)范操作、調(diào)動興趣顯得尤為重要，這就需要充分發(fā)揮驗證性實驗的作用[1]。我校實驗中心電子信息實驗室以電工電子示范性實驗為切入點，通過電工電子示范性實驗的建設(shè)推動驗證性實驗項目的開展，從而達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的[2-4]。

1 示范性實驗建設(shè)的目標(biāo)和原則

示范性實驗是體現(xiàn)現(xiàn)代教育教學(xué)思想，符合科學(xué)實驗的基本規(guī)范和學(xué)生認(rèn)知與能力發(fā)展規(guī)律，具有豐富的教學(xué)內(nèi)涵、良好的實驗環(huán)境氛圍、切實有效的教學(xué)策略，教學(xué)效果明顯，特色鮮明且具有示范推廣作用的優(yōu)秀實驗項目。通過示范性實驗項目的建設(shè)，樹立實踐育人理念，以培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新精神為宗旨，充分發(fā)揮實驗室和實驗教學(xué)在培養(yǎng)高素質(zhì)人才方面的作用，以建設(shè)示范性實驗為抓手推動實驗課程建設(shè)，達(dá)到全面提升實驗教學(xué)質(zhì)量的目的。

示范性實驗的建設(shè)原則包括可行性、科學(xué)性、創(chuàng)新性等。示范性實驗既受學(xué)生歡迎，又不增加學(xué)時和教師的工作量，教師教得輕松，學(xué)生學(xué)得愉快。其教學(xué)觀念、教學(xué)設(shè)計、教學(xué)方式方法具有科學(xué)性。在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)內(nèi)容、方法、手段的基礎(chǔ)上繼承、發(fā)展、創(chuàng)新，充分調(diào)動學(xué)生參與實驗學(xué)習(xí)的主動性，教學(xué)效果要達(dá)到對學(xué)生實踐能力、自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新精神培養(yǎng)與提高的目的。

2 示范性實驗建設(shè)的內(nèi)容

以電工電子示范性實驗建設(shè)為主線，有機結(jié)合影響實驗教學(xué)的各要素，把實驗教學(xué)做細(xì)做實，豐富示范性實驗項目的實質(zhì)內(nèi)涵，激發(fā)學(xué)生做實驗的積極性、主動性，充分提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。建設(shè)示范性實驗要重點抓好4個方面的工作：

2.1 制訂科學(xué)合理的實驗教學(xué)目標(biāo)

以解決電工電子實際問題為目標(biāo)導(dǎo)向，定位準(zhǔn)確，服從和服務(wù)于所屬課程的教學(xué)和專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，在實驗教學(xué)中融知識傳授、能力培養(yǎng)于一體。讓學(xué)生在實驗中廣泛參與，在深度上練透。同時，注意設(shè)置實驗項目的深度，讓不同層次的學(xué)生均能有所提高。

2.2 重視實驗項目的設(shè)計和改革

實驗項目的設(shè)置應(yīng)科學(xué)合理，既要與學(xué)生的水平相適應(yīng)，又要有益于激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，有益于啟發(fā)引導(dǎo)創(chuàng)新思維，有益于培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。教學(xué)內(nèi)容應(yīng)實例化，思路清晰、方案具體。教學(xué)項目設(shè)計應(yīng)貼近生活，或解決實際問題，或反映科技發(fā)展成果與趨勢。對一些驗證性實驗可通過實驗改革賦予新屬性，以培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。實驗項目的設(shè)置可更具目的性，可以與挑戰(zhàn)杯或電子設(shè)計大賽等競賽結(jié)合起來。

2.3 采取切實有效的實驗教學(xué)策略

教師采用的實驗教學(xué)策略，應(yīng)力求使實驗學(xué)習(xí)活動實現(xiàn)最佳組合和排序，并讓各種實驗學(xué)習(xí)活動之間相互促進(jìn)，從而激發(fā)學(xué)生的實驗學(xué)習(xí)興趣。教師要引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生通過實驗學(xué)會剖析實驗問題、制訂最佳實驗方案，要給學(xué)生留下一些啟發(fā)性和能夠開闊視野、思路的問題，絕不“抱”著學(xué)生走。

2.4 重視學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)

自主學(xué)習(xí)能力是當(dāng)代大學(xué)生必須具備的基本能力。高校大學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)和提高，既需要學(xué)習(xí)者本身學(xué)習(xí)主體意識的提高，又需要教師適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)。教師在教學(xué)中大膽放手，鼓勵學(xué)生對實驗指導(dǎo)書進(jìn)行自我理解，大膽質(zhì)疑。有了問題意識，才能使學(xué)生積極主動地去思考，真正掌握學(xué)習(xí)的主動權(quán)，成為學(xué)習(xí)的主人。每學(xué)期開學(xué)，筆者就把這個學(xué)期的教學(xué)安排、實驗教學(xué)進(jìn)度表發(fā)給學(xué)生，讓他們心中有數(shù)。一些知識掌握得比較好的學(xué)生，在完成相應(yīng)階段教學(xué)內(nèi)容的前提下，可以根據(jù)各自的水平和愛好，提前向教師提出學(xué)習(xí)要求。筆者鼓勵學(xué)生自學(xué)，并給他們提供個別輔導(dǎo)。鼓勵自學(xué)不等于放任自流，當(dāng)學(xué)生遇到問題時，教師要與學(xué)生共同探討，啟迪學(xué)生思維，指導(dǎo)學(xué)生找出解決辦法。筆者還將教學(xué)資料上傳到網(wǎng)上與學(xué)生共享，大量資源極大地豐富了學(xué)生的實驗課堂，開闊了學(xué)生的視野。

3 示范性實驗的典型案例

在我校電工電子實驗課程平臺體系中，數(shù)字電路實驗是培養(yǎng)學(xué)生工程能力的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，是一門實踐性很強的課程。學(xué)生通過驗證、自行設(shè)計電路，安裝、調(diào)試電路，排除電路故障，初步掌握數(shù)字電子技術(shù)的原理，并根據(jù)需要合理選用集成電路，設(shè)計并制作出實際電路，培養(yǎng)了工程實踐能力，提高動手操作能力和創(chuàng)新能力。組合邏輯電路的設(shè)計是數(shù)字電路實驗中的第一個驗證性實驗項目，對學(xué)好課程和后續(xù)開展綜合設(shè)計性實驗很重要。很多學(xué)生在剛接觸這個實驗項目時，不知從何下手，所以有必要將這個實驗項目建設(shè)成為電工電子實驗平臺的示范性實驗項目。對于組合邏輯電路的設(shè)計示范性實驗項目的建設(shè)，我們從以下3個方面著手：

3.1 明確實驗?zāi)康暮湍芰ε囵B(yǎng)目標(biāo)

該項目包含交通燈監(jiān)控電路、四人表決電路、一位全加器、燈的多開關(guān)控制電路的設(shè)計等。通過本實驗，學(xué)生應(yīng)掌握邏輯電路的設(shè)計原則、基本方法、步驟及其測試方法，并了解IC選型及其Datasheet查閱使用、閑置引腳的處理方法、數(shù)字電路的搭建及其測試方法以及IO測試排查故障的方法，較為系統(tǒng)地培養(yǎng)邏輯思維和設(shè)計能力，為下一步做綜合設(shè)計性實驗和后續(xù)課程與課外實踐做準(zhǔn)備。學(xué)生根據(jù)題目要求和給定元件設(shè)計一個或幾個實驗方案。由于組合邏輯電路設(shè)計同一個功能有多種方案，怎樣設(shè)計才能使電路既簡單可靠又經(jīng)濟實用，是擺在學(xué)生面前的首要問題。

3.2 運用適當(dāng)?shù)膶嶒灲虒W(xué)策略

在示范性實驗教學(xué)中，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用。(1)重視實驗預(yù)習(xí)。在以往的實驗教學(xué)中，教師要檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)報告，但預(yù)習(xí)報告的內(nèi)容大部分是從實驗指導(dǎo)書中抄下來的實驗?zāi)康摹⒃砗筒襟E等，達(dá)不到預(yù)習(xí)的目的，反而增加了學(xué)生的作業(yè)負(fù)擔(dān)。在新的實驗教學(xué)模式中，學(xué)生依照實驗任務(wù)，查閱有關(guān)資料，設(shè)計實驗方案，和教師討論相關(guān)問題。如設(shè)計1個一位全加器電路，由于實驗指導(dǎo)書不提供具體的設(shè)計方案，學(xué)生必須在課前做好預(yù)習(xí)，畫出邏輯圖，并選擇IC類型，否則無法完成實驗。為減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，減少重復(fù)勞動，筆者允許學(xué)生不必單獨填寫預(yù)習(xí)報告，可以將預(yù)習(xí)內(nèi)容寫在實驗報告上作為實驗報告的一部分，撰寫實驗報告時可以在此基礎(chǔ)上續(xù)寫其他內(nèi)容。(2)重視啟發(fā)引導(dǎo)。在教師指導(dǎo)實驗過程中，引導(dǎo)、啟示、激發(fā)學(xué)生積極思考及主動實踐。如引導(dǎo)學(xué)生掌握組合邏輯電路設(shè)計的基本思路和方法之后，提出具體問題和要求，讓學(xué)生自行設(shè)計交通燈電路及全加器電路。(3)重視因材施教。從學(xué)生的實際出發(fā)，使實驗教學(xué)的深度、廣度、進(jìn)度適合學(xué)生的知識水平和接受能力，使每個學(xué)生的實驗水平都獲得最佳發(fā)展。對一般程度的學(xué)生，只需完成基本實驗任務(wù)即可，對能力強者可增加難度。幫助學(xué)生克服害怕犯錯誤、擔(dān)心實驗失敗的心理，允許學(xué)生通過不同的思路實現(xiàn)電路功能。如在做全加器實驗時，大部分學(xué)生用與非門設(shè)計電路，有的學(xué)生提出用異或門實現(xiàn)，簡化了連線。學(xué)有余力的學(xué)生，除了按要求完成交通燈監(jiān)控電路，四人表決電路，一位全加器3個必做項目外，還可以選擇燈的多開關(guān)控制電路這一新增項目。

3.3 采用激勵考核方式

考核的目的是促使學(xué)生重視實驗課，增強學(xué)生參與實驗的動力。教師在教學(xué)中對不同層次的學(xué)生提出不同的要求，鼓勵學(xué)生在學(xué)習(xí)上獲得成功，讓每個學(xué)生體驗到成功的喜悅。對學(xué)習(xí)有困難的學(xué)生，教師應(yīng)盡量發(fā)掘他們的閃光點，幫助他們樹立自信心，使他們時常能感受成功的喜悅。在講組合邏輯電路的設(shè)計實驗時，看到學(xué)生經(jīng)過獨立思考、精心設(shè)計的電路邏輯圖經(jīng)調(diào)試運行最終順利地實現(xiàn)功能后，筆者都及時表揚和鼓勵學(xué)生。為激勵學(xué)生在實驗中有所創(chuàng)新，對于有創(chuàng)意的學(xué)生，成績從優(yōu)。學(xué)習(xí)績效受到肯定，學(xué)生的信心大大增強，學(xué)習(xí)的動力也增加了。

4 結(jié)束語

電工電子示范性實驗的建設(shè)，對提高實驗教學(xué)質(zhì)量起著重要的作用。雖然示范性實驗項目數(shù)量有限，但在建設(shè)過程中對實驗項目的設(shè)計和教學(xué)策略的研究所引發(fā)的探索與實踐，對所有實驗項目都有借鑒作用，這對整個實驗教學(xué)質(zhì)量的提高有積極的意義。

[1]張志潔,王風(fēng)彬,鞠先.驗證性實驗教學(xué)中的創(chuàng)新意識培養(yǎng)[J].實驗室研究與探索,2005(12):9-10,17.

[2]陳安,蔣力立,彭端.電工電子特色實驗項目建設(shè)的探索與實踐[J].實驗科學(xué)與技術(shù),2011(3):86-89.

[3]黃揚帆,甘平.電子類基礎(chǔ)實驗教學(xué)改革的探索[J].實驗室科學(xué),2009(3):25-27.

[4]朱玉華,楊正宏.建設(shè)精品實驗項目 促進(jìn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].實驗室研究與探索,2008(1):7-9,25.