電子技術課程綜合設計性實驗的改革

鄭娜 張煒

[摘? ? ? ? ? ?要]? 電子技術課程的邏輯性和實踐性都較強，針對該課程的實驗教學改革，從創建新型實驗教學體系、優化實驗項目、建立實驗考核體系三個方面進行了闡述。綜合設計性實驗項目的設置，對培養學生的創新能力和工程設計、綜合運用技術的能力，培養學生的安裝調試、實踐應用的動手能力，提高學生的積極性、主動性以及提高教師的授課質量都起到了非常重要的作用。

[關? ? 鍵? ?詞]? 電子技術;綜合設計性;實驗改革

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2019）04-0098-02

一、引言

電子技術實驗是電子技術課程教學中不可缺少的實踐性教學環節，它對學生掌握電子技術的基本理論、培養學生基本實驗技能和創新能力起著非常重要的作用。而其中的綜合設計性實驗，不但要求學生對所學的各個知識點有綜合運用的能力，還可通過設計過程使學生了解工程實際，提高學生分析問題和解決問題的能力[1]。

二、創建新型電子技術實驗教學體系

目前，我國學生的培養質量不容樂觀，高校畢業生的實踐能力較差，難以適應社會發展需求。

就我校而言，之前的實驗課程教學體系比較陳舊。主要體現在以下幾個方面：（1）雖然我校已經將電子技術實驗課進行了獨立設課，但是學生的重視程度仍停留在之前的狀態，并沒有得到充分重視。實驗過程中使用的實驗電路板，學生僅需要對照實驗電路圖連接幾根導線，只要元器件、導線和儀器沒有問題，實驗結果就基本正確。但是當問及為什么是這樣的結果，這個結果是否正確，理論依據是什么的時候，部分學生往往答不上來。可見理論與實踐脫節嚴重[2]。（2）學時少。雖然模擬電子實驗和數字電子實驗為兩門獨立的課程，但是除去考試均僅剩14學時，更何況在實驗內容上，有12學時的驗證性實驗，綜合設計性實驗僅為2學時，在這樣的學時內想要學生完全掌握實驗技能，并有效提高學生的動手能力和創新能力，很難實現。（3）實驗未與專業有機結合。目前，各個專業的實驗內容基本是相同的。要想實現應用型人才的培養，這遠遠是不夠的[3]。

電子技術課程是基礎課到專業課的一個轉折點，學生剛剛接觸專業基礎課，需要有一個適應的過程。所以這一階段學生的學習需要循序漸進式地從理論到工程地進行，不能一蹴而就。因此驗證性實驗也是必不可少的，它直觀地驗證理論，加深學生對理論知識的理解，并有利于學生掌握基本的實驗方法和技能。

因此，需要將驗證性實驗與綜合設計性實驗相結合，這對培養學生的工程設計、綜合運用的技術能力，安裝調試、實踐應用的動手能力起到重要的作用。綜合設計性實驗的設置首先要緊扣教學目標。其次要與時俱進，與專業相結合。堅持學以致用的原則，要求學生靈活運用已學過的理論知識，進行方案與可行性論證，目的是培養學生的科學素養、知識和技能，構建分層次的實驗教學體系。這主要是因為學生的知識掌握程度參差不齊，可根據學生的具體情況具體分析。設置題目時可進行設計要求的擴展，有能力的學生在實現基本功能的基礎上進行拓展練習，而能力弱一點的學生完成基本要求即可。只要完成題目就可使學生產生成就感，激發學習電子技術的濃厚興趣。

三、優化實驗項目

由于實驗學時有限，又要涵蓋所對應的知識點，所以需要優化實驗項目。優化分為兩個方面：（1）實驗性質的優化。以數字電子技術課程的實驗項目為例，改革前，我學院共計14學時的實驗課程，只有2學時是設計性實驗——電子秒表的設計，其余均為驗證性實驗。改革后，將驗證性實驗壓縮至6學時，將編碼器和譯碼器的應用、數據選擇器的應用、計數器的應用、移位寄存器的應用等均改成了設計性實驗，同時還增加了4學時的綜合性實驗。（2）綜合設計性實驗內容的優化。綜合設計性實驗項目具有研究性、整合性、開放性及可擴展性等特征，因而在內容設置上兼顧了各相關課程知識點的覆蓋與拓展、難易程度的把握以及進度上的循序漸進，力求做到理論聯系實際。下面具體說一下數字電子綜合設計性實驗項目的設置。

（一）設計性實驗項目

（1）編碼器的應用：利用一片74LS148和門電路組成二—十進制優先編碼器。（2）譯碼器的應用：利用74LS138實現一位全減器電路。（3）數據選擇器的應用：①利用74LS153構成異或門;②利用74LS151和74LS138構成五路信號分時傳輸系統。（4）移位寄存器的應用：利用74LS194構成環形計數器和扭環形計數器。（5）計數器的應用：①分別利用74LS160、74LS161、74LS162和74LS163四種計數器芯片構成6進制計數器;②用以上芯片級聯構成24進制計數器，方法不限。

相較于驗證性實驗，設計性實驗要求學生利用相應知識點完成自主設計、搭接電路并完成驗證。整個過程要求每個學生獨立完成，但是難度不是很大，對絕大多數學生來說，還是能夠順利完成的。通過設計性實驗提高了學生的解決問題能力和動手能力，小小的成就感也會提高學生的學習興趣，促進理論知識與實踐的充分結合。

（二）綜合性實驗項目

（1）電子秒表的設計。要求：①具有秒（0～59s）顯示功能;②設計控制電路使其具有自動清零、保持、計數三種功能;③具有整點報時功能，當數字秒表計到59s時，驅動音響電路，音響持續1s。（2）加減運算電路設計。要求：設計一個一位十進制并行加/減運算電路，允許減數大于被減數，負號可采用數碼管或者其他顯示器件。（3）簡易數字搶答器。要求：①可同時提供8名選手參加比賽，按鍵編號為1～8。②搶答器具有數據鎖存和顯示功能。主持人將系統復位后，搶答者按動本組按鍵，搶答者的序號立即在LED顯示器上顯示，揚聲器發出提示聲音，同時封鎖其他組的按鍵信號。③主持人有控制開關，使系統清零。④（選做）擴展電路。搶答器具有定時搶答功能，搶答時間由主持人設定。搶答者在設定時間內搶答，搶答有效，定時器停止工作，保持到系統清零。如果定時搶答時間已到，無選手搶答，則本次搶答無效，聲響電路提示并封鎖輸入電路，禁止超時搶答。（4）定時器應用電路。①救護車音響電路。要求高低兩種音調交替出現，交替周期為1～1.5s。②照明燈節電延時開關。當按動開關后，照明燈點亮，經過1分鐘后，照明燈自動熄滅[4]。除此以外，還有彩燈控制器、交通燈、電梯控制器、頻率計等多個設計項目，在此不再贅述。

綜合性題目相比較于設計性題目，難度加大。由于綜合性實驗的特殊性，學生選題后，查閱資料、制訂設計方案和仿真均在課時外完成，實驗室為學生提供了Multisim 12.0，QuartusⅡ兩個軟件平臺，電路的搭建和調試在課時內完成，本校實行的實驗室預約功能也為規范實驗教學管理，提高設備、場地和人才資源的共享程度，保證實驗教學的順利實施起到了積極的作用。綜合設計性實驗對培養學生的綜合運用能力、安裝調試、實踐應用的動手能力、工程設計和創新能力都起到了非常重要的作用。

四、科學的實驗考核體系的建立

實驗成績的評定是實驗教學環節的一個重要組成部分，科學合理的考核方式有利于促進學生學習的積極性，客觀檢驗教學效果，是促進學生能力提高的重要手段。成績考核從實驗教學特點和教學要求出發，以提高學生的學習興趣和實驗技能為目的，量化考評指標，建立綜合考核體系。

驗證性實驗的難度最低，因此僅占總成績的20%;設計性實驗難度尚可，占30%;而綜合性實驗難度最大，因此所占比例也最大，為50%。每一項實驗成績中又包含預習情況、實驗完成情況和實驗記錄及分析，每一部分分為優、良、中、及格四個等級。考核時要求學生根據設計要求，提供設計方案、搭建的電路、仿真結果、實驗結果，提交實驗報告，綜合性實驗增加答辯環節，根據學生選做實驗的難度、完成程度以及答辯情況做出綜合評價。

五、結語

目前，我校很多專業都在積極參與國際工程教育專業認證。在這樣的大好形勢下，進行實驗教學的改革，建立新型的實驗教學體系，逐步引導學生提高實驗技能、分析問題和解決問題的能力，制訂科學的實驗成績考核體系，在實驗項目的設計、實踐、調試、反饋過程中，充分調動學生的自主學習能力和創新思維，有著非常重要的作用[5]。同時綜合設計性題目的實施對任課教師也提出了更高的要求。一方面要求教師具有扎實的理論基礎以及極強的實踐動手能力;另一方面還要求教師具備設計選題、了解工程實踐、解決工程問題的能力。如何在教學過程中采用新知識、新技術，與時俱進，滿足專業教學與技能的傳承，這都是作為教育工作者的我們需要不斷探索的新問題。

參考文獻：

[1]李祖明，胡仁杰.培養學生的工程實踐能力和創造力[J].電氣電子教學學報，2008，30（6）：56-57.

[2]薛英娟.數字電子技術實驗課程教學改革與創新[J].實驗室科學，2016，19（1）：145-148.

[3]潘元忠.探析高職高專模擬電子技術實驗教學改革[J]. 山東工業技術，2017（16）：191.

[4]周維芳，白慶華，曲萍萍.電子技術實驗[M].北京：中國廣播影視出版社，2017.

[5]李建霞，閆朝陽.工程教育專業認證背景下數字電子技術實驗改革[J].實驗室研究與探索，2017，36（1）：156-159.

編輯 武生智