電子電路實驗教學的改革探索

王芳　張燕　喬澤鵬

摘要：大學理工科專業的電路知識包括電路分析、數字電路、模擬電路等內容，實驗教學有利于學生消化理解理論知識，提高動手實踐能力，本文根據筆者多年的教學經驗，主要分析了電子與電路課程改革的背景，闡述了電子電路教學中存在的問題，以及面向工程教育的電子電路教學改革的主要措施、教學手段的改革及創新：對課程的設計進行改革，擴充知識點，提升學生的綜合能力;合理利用實驗學時，注重實踐操作，完善實驗內容，將教材枯燥的理論知識與實驗教學相結合，調動學生的主動性及創新性。

關鍵詞：電子電路? 實驗改革? 課程設計

1 引言

電路是理工科許多專業（電子、通信、機電、計算機應用、網絡等等）的基礎理論課。實驗實訓教學與專業理論教學是該課程相輔相成的不可分割的兩個部分，實驗教學有利于學生消化理解理論知識，提高學生動手實踐能力，促進學生創新，但傳統的實驗教學環節較為機械刻板，難以達到教學目的。

在新時期新工科的背景要求下，電路課程的教學重點不可逆轉地向實驗實訓教學傾斜，在應用型本科院校中尤為如此，因此勢必要對實驗課程進行改革，同時不論是專業課教師還是專職實驗員，提高自身實驗實訓素養，加強實驗實訓教學勢在必行。知識內容廣而難，如果僅僅是進行理論教學，學生對電路知識進行全面的掌握和應用，需要通過電路實驗教學和實訓結合，促進學生對實驗技能和知識內容的理解和掌握。本文通過對電路實驗進行講解、設計和實訓進行有機的結合，實現教學-實驗-實訓一體化的電路實驗教學。

2 電子電路實驗教學中存在的問題

在實驗課程的長期教學過程中，通過對對象、時間和方式的分析，發現主要存在以下幾方面問題：

（1）電路實驗在教學大綱中，一般安排在大一學期開設，是大一新生入校后進入專業實驗室開始學習的第一門實驗課程，同樣也是學生接觸到的第一個與工程實踐相關的課程，由于各地高中教育水平和應試要求的不同，導致大一學生的文化基礎水準參差不齊。相同教的學內容，有的學生輕松接受，有的學生遲遲無法完成實驗教學內容。同時，不同專業對課程需求不同，會安排出不同課時的實驗課，有的專業課時為24學時，有的僅為8學時。針對不同專業學生的需求，如何安排實驗內容以方便與其后續專業課程銜接，以及如何培養學生的自主學習、自主設計能力和工程思維尤為重要。

（2）傳統的實驗教學一般以驗證性實驗為主，所使用試驗箱電路設計基本已經完成，學生按照實驗原理圖或者實驗步驟，輕松的接幾根線，記錄一下數據就算完成實驗，對實驗面板后的基本器件缺少直觀了解，更缺乏自我設計電路原理圖，自行搭建電路的鍛煉能力。同時由于實驗課時較少，管理較寬，學生往往認為只有理論課才需要提前預習，實驗課只是用來驗證一下所學的理論，導致實驗課的過程變成走過場。且大多數學生對課后實驗報告撰寫的態度也不認真。預習的效果一般，導致缺少預習報告，對實驗中的理論計算和原理往往忽視，這樣就達不到以實驗來鞏固理論知識，以實驗來帶動自主學習，以實驗來活躍學生思維的目的。因而導致學生中存在不同程度重課堂輕實驗的傾向。

（3）目前，電路實驗依靠購買的集成的實驗臺，而實驗室的實驗箱過于追求“一箱多功能”，即同一個實驗箱可以完成多種課程的實驗，這雖然提高了實驗箱的利用效率，但過度使用，導致設備的損壞概率增加。實驗箱的各種按鈕和大小插孔在多次使用后會出不同程度的損壞，導致學生在進行實驗時實驗結果不準或實驗失敗等問題。

3 創新一體化的電路實驗教學設計

針對以上存在的問題，電路類實驗教學可以采用由淺入深、由基礎到綜合、由理論到創新的漸進式教學方案，引導學生從基礎入手，在“做中學”的實踐學習教學模式。開發學生實驗管理平臺，強調學生為主體，教師組織引導學生，學生選擇時間段自主完成實驗，增強實驗課程的靈活性、減輕教師負擔的同時培養學生的學習動手能力和自我約束能力。

3.1 分層次實驗設計

將實驗內容分為驗證型、綜合、設計型和開放實驗三個層次：

（1）驗證型實驗：驗證型實驗對于學生在鞏固基礎理論知識、培養基本實驗技能、鍛煉嚴謹科研作風等方面發揮了重要的基礎性作用。通過本階段學習使學生學會如何發現問題、總結規律，并對實驗感興趣、渴望進實驗室動手實踐。此部分實驗應重視實驗儀器的使用指導。在日常教學活動中，可由學生通過實驗管理系統自行完成，學生可以在實驗管理系統上通過觀看視頻演示，掌握好相關的實驗技能與儀器使用方式，進行電路連接，在線填寫實驗數據，進行相應的仿真等自主靈活的在課下完成。

（2）設計型、綜合型實驗：學生掌握基礎理論知識和實驗技能后，即可進入設計型、綜合型實驗的學習。對于這類實驗課題，我們可以采用問題情境的教學方法，將問題拋給學生。教師給出實驗設計要求，引導學生以小組為單位進行試驗、思考、分析與總結，由學生自主設計實驗電路、擬定實驗步驟、選擇儀器設備、自行完成實驗，記錄相關實驗數據、分析實驗結果等。該類型實驗過程能充分調動學生主觀能動性，引導學生的獨立思維，鍛煉學生實踐能力。

（3）開放實驗：開放實驗一般針對高年級的學生的課程設計，實驗室盡可能提供各類實驗器材;學生可以選擇自己感興趣的課題進入實驗室開展自主學習和實踐探索，通過組隊協作，一起探討、研究、解決問題，這種模式既培養了學生的實驗實踐能力，又鍛煉了學生組織協調、綜合設計能力。

3.2 完善和充實實驗教材

實驗教材的編寫也是電路實驗教學改革工作中的一項內容，以前的實驗指導書的內容比較老套，而且實驗項目種類也比較少，并不能滿足學生的實踐學習需求，應針對不同專業學生需求，對不同類型的實驗進行進一步的分類和設計，在教學過程中要有不同的側重，實驗項目適當增添一些創新性的實驗內容，豐富電路實驗教學內容。

4 結論

電路在理工科院校中具有非常重要的地位，在實驗環節中，讓學生對知識進行靈活的運用，充分調動學生的積極性，培養學生的創新意識及動手能力是我們教學的目標。

對理論知識的融會貫通，需要通過各層次實驗的結合，來促進學生對實驗技能和知識內容的理解和掌握。本文通過對電路實驗進行分層次設計，將實驗和實訓進行有機的結合，實現教學-實驗-實訓一體化的電路實驗教學。在教學過程中，教師需要根據學生的認知情況制訂實驗目標，對學生進行科學的指導，并引導其進行討論，學生選擇好實驗器材，根據試驗目標設計實驗電路圖，對試驗結果進行科學的評估，實現課堂的翻轉。這樣不僅讓學生學會了知識，同時還有利于提高學生的邏輯能力、觀察能力以及表達能力，引導其積極地參與教學活動。從教學實踐中體會到，翻轉課堂為課堂教學“增加”學時、拓展更多的知識提供了可能。

參考文獻

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基金項目

全國高等院校計算機基礎教育研究會計算機基礎教育教學研究項目（ 編號：2018-AFCEC-171）。

作者簡介

王芳，女，1985年3月11日出生，天津人，信息工程學院教師，講師，碩士研究生，主要研究方向為硬件設計、網絡通信，2009年9月至今在北京科技大學天津學院工作。張燕，女，1989年10月出生，河北邢臺人，信息工程學院教師，助教，碩士研究生畢業，主要研究方向為電子與通信工程，2016年3月至今在北京科技大學天津學院工作。喬澤鵬，男，1995年出生，山西大同人，電工電子實驗室實驗員，助教，本科畢業，主要研究方向為電學，2019年8月至今在北京科技大學天津學院工作。