應(yīng)用電子技術(shù)創(chuàng)新實驗教學(xué)運行體系研究構(gòu)建*

◆龐鳳麗 房建東 王艷榮 張曉東

1 前言

在大學(xué)生培養(yǎng)過程中，一線的授課教師是引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主體，如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，是教師應(yīng)該根據(jù)科技、社會、學(xué)科的發(fā)展而不斷改革和完善的，在教學(xué)過程中總結(jié)出適合于學(xué)生自主學(xué)習(xí)的教學(xué)方法、教學(xué)手段和教學(xué)模式。在科技飛速發(fā)展的今天，電子信息類學(xué)科的前沿技術(shù)日新月異，對于電子類專業(yè)的學(xué)生來講，教會他們學(xué)習(xí)比單純教會具體的知識還要重要。因此，進行電子信息類及相關(guān)專業(yè)課程自主學(xué)習(xí)教學(xué)方法的研究與實踐，具有非常重要的現(xiàn)實意義[1]。

實踐能力和創(chuàng)新能力是人的重要素質(zhì)，既是個人能力充分發(fā)揮的動力，更是社會發(fā)展的需要。而大學(xué)生作為社會未來發(fā)展的生力軍，實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)既是必須的，也是必要的，是實施素質(zhì)教育的重要內(nèi)容和核心所在[2]。

“電子技術(shù)綜合設(shè)計及應(yīng)用”是綜合模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)為一體的，以專業(yè)選修課開展的大學(xué)生創(chuàng)新實驗活動。教學(xué)方式是以自主實驗為課程核心，以培養(yǎng)學(xué)生的理論與實踐相結(jié)合的能力為目標，將理論知識與實踐應(yīng)用有效地結(jié)合。

2 創(chuàng)新實驗實施過程

本次創(chuàng)新實驗是以學(xué)生為主體，自主選題，通過運用邏輯器件和傳感器，設(shè)計出滿足一定性能或特定功能的電子電路，通過Multisim 軟件進行原理仿真，對設(shè)計電路進行實測。創(chuàng)新實驗主要分為五個階段進行，分別是選題、方案設(shè)計、實物焊接與調(diào)試、撰寫設(shè)計說明書、答辯及考核評定。

選題題目的選擇是創(chuàng)新實驗的關(guān)鍵所在，它關(guān)系到后期實驗實施的進度和完成情況。學(xué)生基于實驗室提供的器材，通過查閱文獻，結(jié)合實際情況和自身能力選定合理的實驗課題。課題的選擇要滿足科學(xué)性、創(chuàng)新性、可行性以及適當性：科學(xué)性體現(xiàn)研究問題的指導(dǎo)思想和研究目的的明確，理論科學(xué)合理，事實真實充分；創(chuàng)新性是選題的本質(zhì)屬性，體現(xiàn)了課題的目的及意義；可行性要求學(xué)生不要脫離實際空想、幻想，要從自己的研究水平和能力的實際出發(fā)；適當性要求學(xué)生依研究力量而確定課題大小范圍。

選定題目后，學(xué)生要從研究背景、研究內(nèi)容、實施方案、預(yù)期結(jié)果及器件選擇等方面進行開題答辯。教師針對學(xué)生闡述內(nèi)容進行提問，并以科學(xué)的角度對學(xué)生題目提出建議。

方案設(shè)計學(xué)生通過Multisim 軟件對自己的設(shè)計方案進行原理仿真，驗證設(shè)計原理的可行性并進行答辯。針對答辯過程中出現(xiàn)的問題，教師提出質(zhì)疑并根據(jù)學(xué)生的回答給出相應(yīng)的修改意見。通過答辯的學(xué)生進入實物焊接調(diào)試階段。

實物焊接與調(diào)試實物的焊接是整個創(chuàng)新實驗最重要的環(huán)節(jié)，也是難點。復(fù)雜的電路要通過反復(fù)調(diào)試，對焊接也有很高的要求。實物的焊接與調(diào)試鍛煉了學(xué)生的動手能力、分析及解決問題的能力，也考驗了學(xué)生對模擬電路技術(shù)和數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ)知識的掌握情況。

完成實物焊接與調(diào)試后，學(xué)生要參加實物答辯，向教師展示成果，進行實物演示以及判斷是否完成預(yù)期目標。

撰寫設(shè)計說明書實驗完成后，學(xué)生要對實驗數(shù)據(jù)及實驗中遇到的問題進行分析，同時撰寫設(shè)計說明書。設(shè)計說明書也作為成績評估的一部分，需要學(xué)生注意設(shè)計說明書的格式，突出重點，排版合理。設(shè)計說明書能反映研究者就研究課題的理解程度。

答辯及考核評定“電子技術(shù)綜合設(shè)計及應(yīng)用”創(chuàng)新性實驗答辯分為開題答辯、原理仿真答辯、實物答辯和結(jié)課答辯，為了保證小組中的每位成員都參與實驗，對每次答辯進行抽簽以決定答辯者。考核評定綜合四次答辯成績、實物完成情況及設(shè)計說明書完成情況，總評成績分為優(yōu)、良、中、及格和不及格五個等級。在結(jié)課答辯后還安排一次評優(yōu)答辯，完成焊接并實現(xiàn)預(yù)期目標的小組都可以參加。綜合考核方式不僅鍛煉了每位學(xué)生的動手能力，也鍛煉了他們的語言表達能力，不會因為一次的失誤而否定其所有的努力。

3 創(chuàng)新實驗教學(xué)體系中存在的問題

小組分工不合理學(xué)生以自由組合的3 ～5 人每組、自主選題來完成實驗項目，盡管已經(jīng)實施抽簽答辯的考核機制，但仍然不能避免“抱大腿”行為。整個實驗全部由能力強的1 ～2 位學(xué)生完成，導(dǎo)致最后的硬件調(diào)試沒能完成。對沒有參與實驗的學(xué)生沒能達到鍛煉其動手實踐和解決問題的能力的目的。

工作進度安排不合理盡管教師會統(tǒng)一安排答辯時間來督促學(xué)生的工作進度，但是由于硬件調(diào)試階段工作時間較長，一些學(xué)生沒能合理安排時間，導(dǎo)致后期硬件沒能完成，沒能實現(xiàn)預(yù)期目標，或是選擇以仿真答辯結(jié)題。表1 為創(chuàng)新實驗選題及完成情況，總體來說，“電子技術(shù)綜合設(shè)計及應(yīng)用”創(chuàng)新性實驗圓滿完成。

表1 創(chuàng)新實驗選題及完成情況

硬件制作不規(guī)范實物驗收后，發(fā)現(xiàn)許多學(xué)生的實物焊接存在很大問題，器件布局不按規(guī)范，沒有條理，導(dǎo)線連接雜亂無章，導(dǎo)致其電路出現(xiàn)問題時不能準確找出問題所在，最終未能完成課題。圖1、圖2 兩個案例都是失敗案例，最終未完成實物。硬件制作是整個創(chuàng)新實驗的核心，硬件制作不規(guī)范會導(dǎo)致整個實驗失敗。

設(shè)計說明書撰寫不規(guī)范設(shè)計說明書是整個課題的最后一步，在整個創(chuàng)新性實驗中起到重要的作用，但學(xué)生并沒有意識到這一點，提交上來的說明書中說明內(nèi)容邏輯性不強，普遍出現(xiàn)有錯別字、排版不合理、格式不統(tǒng)一、不標圖號及標號、參考文獻格式不正確等問題。

4 基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的創(chuàng)新實驗教學(xué)體系構(gòu)建思路

學(xué)生創(chuàng)新能力是在現(xiàn)有的思維模式和知識經(jīng)驗基礎(chǔ)上提出有別于他人的具有價值的新思想、新理論、新方法和新發(fā)明的能力。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，要在教學(xué)過程中加強創(chuàng)新實踐，遵循能力養(yǎng)成規(guī)律，依托創(chuàng)新實驗教學(xué)體系培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[3]。基于此，提出創(chuàng)新實驗教學(xué)體系構(gòu)建思路。

圖1 硬件制作不規(guī)范案例

圖2 焊接失敗案例

重點加強小組管理為使團隊協(xié)作達到最優(yōu)，組長可將工作落實到每個成員上，每個成員都應(yīng)對課題的每個部分做到充分了解，能夠詳細地說出實驗原理、制作過程、注意事項、遇到的問題及解決辦法，力求創(chuàng)新性實驗?zāi)苠憻挼矫课粚W(xué)生的動手及解決實際問題的能力、理論聯(lián)系實際的能力。

定期提交報告為避免工作時間安排不合理導(dǎo)致的實驗失敗，在硬件調(diào)試階段要求學(xué)生定期匯報工作進展，并提交工作報告，將工作報告作為最后的考核選項。這種方式可以有效地督促學(xué)生合理安排時間并能夠及時解決在調(diào)試部分遇到的問題，防止一拖再拖，導(dǎo)致實驗失敗。

構(gòu)建良好的支持平臺——增設(shè)創(chuàng)新實驗室學(xué)校實驗室有限，開放時間有限制，有時還會與學(xué)生上課時間沖突，對創(chuàng)新實驗有很大的影響，關(guān)系到能否順利完成實驗。開放電子創(chuàng)新實驗室，實現(xiàn)儀器設(shè)備和電子資源的共享，為學(xué)生課外進行綜合性和設(shè)計性實驗提供實驗器材保障[3]。這樣可以讓每位學(xué)生都體驗到動手的樂趣，同時提高學(xué)生對創(chuàng)新設(shè)計的積極性。

增加設(shè)計說明書審核次數(shù)為了有效地提高設(shè)計說明書的質(zhì)量，應(yīng)增加設(shè)計說明書的審核次數(shù)。研究生助教可以協(xié)助教師對說明書進行審核，指導(dǎo)學(xué)生如何合理規(guī)范地完成設(shè)計說明書，最后將終稿提交給教師進行審核。通過教師和研究生助教的共同監(jiān)督，在培養(yǎng)學(xué)生的嚴謹性的同時，論文的質(zhì)量也一定會有很大提升。

5 基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的創(chuàng)新實驗教學(xué)體系的具體構(gòu)建

應(yīng)用電子創(chuàng)新實驗是以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合實踐能力為目的而開設(shè)的一門專業(yè)選修課。基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的創(chuàng)新實驗教學(xué)體系應(yīng)包括教學(xué)方法、實驗評價、實驗平臺等要素，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合實踐能力為目標，在實驗平臺的支撐下通過創(chuàng)新實驗教學(xué)方法的建設(shè)與改革，配套相應(yīng)的實驗評價體系，形成完整的教學(xué)運行體系。

教學(xué)方法的建設(shè)與改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法是以教師為主導(dǎo)，學(xué)生被動接受，不能很好地將整個實驗過程和實驗中涉及的知識點全部掌握。針對創(chuàng)新實驗活動探索性、過程性、實踐性和協(xié)作性的特點，結(jié)合選修課有限課時的實際情況，應(yīng)將課堂上的時間更多地留給學(xué)生，用于小組討論解決實驗中遇到的問題，輔導(dǎo)學(xué)生動手實際操作。這樣做也更便于實施過程中的考核。

在創(chuàng)新性實驗教學(xué)中，實驗全程以學(xué)生為主體，教師起主導(dǎo)作用，由學(xué)生自主分組、選題，實驗過程全員參與其中，可以很好地鍛煉每位學(xué)生的動手操作能力和綜合實踐能力。

實驗評價體系的構(gòu)建實驗評價體系是創(chuàng)新實驗教學(xué)體系的保障機制，建立創(chuàng)新實驗評價體系，全程監(jiān)控創(chuàng)新實驗各環(huán)節(jié)，確保每位學(xué)生都要參與創(chuàng)新實驗。創(chuàng)新電子技術(shù)實驗評價指標體系主要包括開題答辯、原理仿真、安裝實測和結(jié)課答辯四個方面，最終評價結(jié)果將綜合四方面的分數(shù)，分為優(yōu)、良、中、及格和不及格五個等級。

實驗平臺的支撐投資建設(shè)創(chuàng)新實驗室，向全校學(xué)生全天候免費開放，通過與大學(xué)生學(xué)科競賽相結(jié)合、與創(chuàng)新性實驗計劃相結(jié)合、與畢業(yè)設(shè)計相結(jié)合等方式，為大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供必要條件和有力支持[4]。

6 結(jié)語

以實訓(xùn)為導(dǎo)向的創(chuàng)新性實驗教學(xué)，可以在學(xué)生的培養(yǎng)過程中更注重創(chuàng)新精神、領(lǐng)導(dǎo)能力、資源整合能力、解決帶有挑戰(zhàn)性問題能力的培養(yǎng)[5]。如何才能更好地把學(xué)習(xí)知識和動手能力結(jié)合起來，成為人們的關(guān)注點。開設(shè)創(chuàng)新性實驗，是為了提升大學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力，是為了培養(yǎng)一批適應(yīng)社會發(fā)展的人才，同時進一步推動高等教學(xué)改革，提高教學(xué)水平和質(zhì)量。通過實驗過程的實施，發(fā)現(xiàn)大學(xué)生創(chuàng)新實踐中的問題，進一步證明了創(chuàng)新性實驗的必要性和重要性。在“電子技術(shù)綜合設(shè)計及應(yīng)用”選修課中開設(shè)創(chuàng)新實驗教學(xué)的探索雖取得一定的效果，積累了一定的經(jīng)驗，但仍有不足，電子技術(shù)創(chuàng)新實驗教學(xué)運行體系仍亟待不斷改善。■