《電路理論》實驗平臺的改造與實踐

著重培養學生的實踐能力和創新能力，是新形勢下高等教育教學改革的重點。指出了傳統實驗教學理念下的電路理論實驗教學普遍存在的問題，提出了電路理論實驗在現代實驗教學理念下的改革措施，包括電路理論實驗平臺的改造，教學內容的調整以及因材施教實現分層次的教學方法和手段，并進行了實踐。

教學改革實驗平臺理論教學實踐教學分層次教學

一、引言

教育部和財政部等單位于2012年2月發布了《關于進一步加強高校實踐育人工作的若干意見》，文中針對加強實踐教學提出了明確的要求和具體的措施。其中第5條指出，深化實踐教學方法改革，加強實踐教學方法是專業建設的重要內容。因此， 在實驗教學上加大改革力度，成為新形勢下社會發展要求的實用和創新型人才是教學中亟待解決的問題。

《電路理論》課程在電子信息類專業中是一門非常重要的基礎課，其實驗教學是培養高校電類專業人才的有效且重要的途徑。在歐美等發達國家，理論與實踐教學的學時比一般為1︰2或1︰3，遠高于大部分國內的理工科高校。長期以來，國內理工類高校實驗占教學之比重較低，普遍存在重理論輕實踐的傾向，在一定程度上限制了學生的學習主動性和積極性，難以激發學生獨立思考的興趣和激情，這樣不利于人才的培養。

我校電子信息工程學院《電路理論》是校級精品課程，13版教學大綱規定，電氣類專業的《電路理論》課程在大一的下學期開設，教學共計劃84學時，其中理論課時占72個（含8個習題課時），實驗課時占12個，共安排6次。為了培養社會急需的人才，有效合理的進行實驗教學改革十分必要，為此我們改造了原有的實驗平臺，并對實驗教學內容進行了整合。

二、實驗平臺的改造

我校《電路理論》試驗教學改造前，主要是依托計算與試驗中心的電工實驗室來完成的。該實驗室使用的KHDG-1電工試驗平臺其設計理念已經完全過時，根本不能滿足我校2013版《電路理論》或者《電路分析基礎》相關課程的教學要求，以及由此課程展開的培養學生實踐技能和創新活動能力的需要，難以適應新形式下的教學改革和實踐教學的要求，主要表現及改造必要性在如下幾個方面：

（1）由于KHDG-1電工試驗臺使用年限過長，設備老化嚴重，再加上維護維修不方便，嚴重影響了教學計劃和教學質量。

（2）試驗臺試驗模塊的固化，只能完成驗證性的試驗，無法進行綜合設計型的試驗。

（3）采用現有的KHDG-1電工試驗臺，只能進行驗證型試驗，學生無法接觸到實際的元器件，更談不上進行綜合設計試驗，無法提高學生的試驗技能和實踐能力，也限制了學生的想象力以及創新能力的培養和提高。

根據我校2013版《電路基本理論》或者《電路分析基礎》相關課程的教學大綱，結合新形式下培養學生創新精神和創新能力的要求對舊的實驗平臺進行了改造，徹底掘棄老的電工實驗臺，自制了新的試驗臺（箱），其功能如下：

（1）提供DC±5V、DC±25V、±0～30V連續可調直流電源，0～16V可調交流電源；

（2）提供多波形的信號發生器；

（3）測量用的數字電壓表、電流表表頭；

（4）常用的電阻、電容等元器件，IC插座和面包板；

（5）可以固定安裝進行驗證性試驗用的實驗電路模板。

另外，配套數字示波器、多功能信號發生器和數字萬用表，制作進行少量驗證性實驗的電路板模塊（可固定在實驗箱上），改造后的實驗平臺通過面包板可以靈活搭建各種實驗電路，并能夠滿足多種形式的創新實踐需求。

引入該電路實驗平臺后，使得《電路理論》實踐教學在實用性、新穎性、創新性、教師培養、促進理論教學和資源共享等幾個方面得到了提高。

三、實驗內容的完善

電路理論課程實驗平臺的改造，可以使實驗的內容和形式多樣化。改造后的實驗包括計算機仿真實驗和硬件實驗兩個部分。對多個教學對象，采取因材施教，實行分層次教學的方法。

將計算機仿真技術引入《電路理論》實驗。在實驗前給學生介紹仿真軟件并進行演示，學生根據實驗目的，自己首先上機實踐，一方面，能夠提高學生運用計算機分析和解決問題的能力，提高學生的學習興趣；另一方面，學生在實物操作時對實驗中出現的一些數據和現象能夠完全了解，實驗的目的性更加明確。計算機仿真實驗安排兩次實驗。其中，將硬件實驗分成基本實驗、綜合性實驗和設計性實驗三個層次。

1.基本實驗

基本實驗均為驗證性實驗，改造后的實踐教學平臺將保留少量1～2個驗證性的電路實驗，這部分實驗的電路已做好在電路板上，實現了模塊化。另外，安排1～2個自搭建電路的實驗，由學生根據實驗要求，用給定的元器件在面包板上搭建實驗電路。基本實驗要求所有的學生一人一組獨立完成。基本實驗項目要求學生在完成指定實驗內容的同時，熟悉各種常規電子儀器儀表的使用及其對電路基本物理量的測量方法，熟練掌握常用元器件的識別方法，掌握搭建電路的基本技能，以及學會對實驗數據的分析和處理方法。

2.綜合性實驗

綜合實驗安排1～2個實驗內容。老師先提出實驗任務和設計要求， 再由學生擬好實驗電路、實驗步驟、并估算各元件參數。這些實驗可有目的地讓不同層次的學生進行組合，不局限于一人一組，原則上是理論知識好與動手能力強互相組合，再搭配一至二個成績較差的學生。也可以將實驗項目分解成單元電路，由不同組的學生設計相應的單元電路，并在面包板上搭建實驗電路。

3.設計性實驗

設計性實驗主要著重培養學生的靈活運用理論知識的想象力和創新能力，為社會的發展輸送高素質的專業人才。設計性實驗不再要求所有學生參加，對有潛力、學有余力的學生，可分成興趣小組，由任課教師專門指導其完成設計性和自定項目實驗，在開放性實驗室用課外業余時間完成。

四、改造后的教學效果

改造后的實驗平臺可實現一人一組，在實驗課學時普遍偏少的情況下， 一人一組方式上課是非常必要的。一人一組就必須人人動手做實驗，杜絕多人一組部分學生只能旁觀的現象， 學生普遍反映效果好。教學效果主要體現在以下方面：

1.規范和完善了教學體系和教材建設

為了適應面向新世紀的人才培養的目標， 根據教育部對課程總體要求， 對《電路理論》和《電工電子學》的教學內容和實驗項目設置進行了合理的選擇和規范，重新編寫了完整的實驗教材， 加強了基礎性內容，增加了綜合性、設計性的實驗內容， 特別強調學生的實驗預習與設計環節，以適應不同層次的需要。

2.學生的獨立性、自信心和學習積極性得到了鍛煉和提高

對基本實驗，將以往兩人一組的方式采用一人一組的方式，并要求他們在實驗前充分預習，實驗過程中不準互相串臺，

極大地提高他們的獨立性。

3.基本技能和理論水平明顯提高

通過改造后的實驗平臺實行分層次教學，充分激發了各層次學生的學習興趣和積極性，最大限度提高了對理論知識的掌握和實踐能力，使他們真正牢固記憶并透徹理解電路的基本概念，切實掌握實驗的基本技能和基本方法，為后續課程服務，為完成專業培養方案服務。

4.創新能力提高

綜合提高型實驗教學的實施是實驗教學的延伸，通過自定設計實驗項目實驗，培養了學生的知識運用能力和創新意識，為大學生創新活動和競賽活動輸送了越來越多的人才。

5.計算機仿真及其應用能力的提高

將EWB計算機仿真技術引入電路實驗， 一方面，能夠提高學生運用計算機分析和解決問題的能力，提高學生的學習興趣，從而大大地激發了學生的創新意識和能力；另一方面，學生可以對一個實驗嘗試多種電路實現，比較優缺點，優化設計方案，比較仿真軟件的分析方法，在實物操作時對實驗中出現的一些數據和現象能夠完全了解，實驗的目的性更加明確。

作為民族院校，我校的工科專業起步較晚，師資力量相對較弱，電子信息工程學院由物理系改建的時間不長，但在近幾年的本科創新競賽中都取得可喜的成績，其中在飛思卡爾智能車競賽和全國電子設計大賽中均取得了包括一等獎的多項獎項。學院組織參加省部級以上創新活動情況一覽表如表1所示。五、結束語

通過對我院電氣類13級學生使用新實驗平臺的實踐教學情況來看，實驗教學質量較之以前得到顯著的提高。無論是學生的實踐能力、思維判斷能力培養，還是實驗設計創新能力的培養，都取得良好的效果，為后續課程的教學打下了良好的實踐基礎。社會的發展對人才的需求提出了更高的要求，作為直接輸送人才的高等院校，需要進一步轉變觀念，積極探索新形勢下的實踐教學規律，包括對實驗教學內容、方法、手段等進行一定的改革與探索，才能適應社會發展對人才的需求。

參考文獻：

[1]《實驗室研究與探索》編輯部.教育部等部門關于進一步加強高校實踐育人工作的若干意見（摘錄）.實驗室研究與探索，2012，（6）.

[2]李翰蓀.電路分析基礎＼[M＼].北京：高等教育出版社，2006.

[3]校級精品課程《電路理論》.武漢：中南民族大學.

[4]周常森.電子電路計算機仿真技術.濟南：山東科學技術出版社，2006.