模擬電子技術實驗課程教學改革

陳壽坤，鄭清蘭

（閩南理工學院 實踐教學中心，福建 石獅 362700）

模擬電子技術實驗是一門獨立設置的實驗課程，16學時，0.5學分.相對于理論教學，該課程具有直觀性、實踐性、綜合性，在培養學生的應用能力和創新能力方面具有極其重要的地位和作用，是電子技術課程體系的重要實踐環節.但目前的教學內容較為落后，教學方法缺乏信息化技術手段，不利于學生的發揮.因此，提出改革現有教學中的不足，實驗大綱內容結合電子大賽要求，教學手段采用軟硬件結合方式并使用現代化教學工具——超星學習通平臺［1］，讓學生在網絡大數據中找到自已想要的資源，充分發揮線上線下資源的優越性，以此達到提高學生實踐基本技能綜合能力的目的.

1 目前實驗存在的問題

1.1 實驗項目安排不合理

模擬電子技術現有的實驗大綱主要有7個實驗，共16學時，如表1所示.其中驗證性實驗6個，占實驗總數的85%，綜合性實驗1個，占實驗總數的15%.驗證性實驗主要是對理論課上所學的知識點進行實驗數據的檢測，實驗四與實驗二的內容都是測放大電路的靜態工作點及動態參數，學生做實驗時只要觀察一下自己所測的數據是否與書上所講的一致，無需做過多的思考.綜合性實驗只有1個，而且所涉及知識點不夠全面，只是因為所學的儀表多，需4學時來完成，所以就變成綜合性實驗了.這與綜合性實驗項目的界定不相符，學生根據實驗指導書的要求完成即可.這樣導致了學生在實驗過程中變得機械，沒有思考的空間，無法發揮學生的個人的優勢［2］.

1.2 現有的實驗電路板限制了實驗測試內容

目前模擬電子技術實驗所用的實驗設備為天煌的TH-A型模擬電路實驗箱，這套實驗箱里面的所有電路模塊都是焊好的完整電路模塊，實驗時只能根據設備現有情況制定每個實驗所測試的內容，當要額外增加實驗測試內容時或修改實驗要求時是無法完成的，這就限制了實驗教學的發揮，學生只停留在基本電路參數測試階段，缺少對電路的分析和設計方面的思考.

1.3 考核內容相對簡單

模擬電子技術實驗總學分0.5，考核方式主要包括實驗紀律成績（占10%）、實驗報告成績（占40%）、實驗操作成績（占60%）這三部分.由于整個班做的題目都一樣，導致學生的實驗報告抄襲嚴重，教師在批改時只能根據自已的判斷給出相應的分數，這樣對學生的考核評價不夠嚴謹.

表1 實驗項目及學時分配

1.4 課堂教學方法落后

傳統的教學方式主要以教師講授為主，學生聽課為輔，每次實驗課時教師將本次課的實驗要求、實驗原理及實驗內容傳授給學生，學生根據實驗指導書的要求操作就可完成實驗要求［3］.如果在實驗過程中出現問題則學生可舉手向教師請教，教師將會指導學生完成實驗內容.這樣的教學方式不利于學生動手能力的提升，不利于學生的思考.

2 以賽促改，制定新的實驗教學大綱

實驗大綱的制定是決定一門實驗課的成效和關健，模擬電子技術實驗課程在每年的TI杯比賽中都占有一席之地，2019年TI杯的E題為簡易電路特性測試儀，2013年至2019年TI杯國賽的綜合測試題都涉及到波形發生器的設計.因此如果在實驗項目中加入比賽的相關內容，對于學生今后參加比賽將起到重要的作用.因此新的大綱將在不改變原來實驗學時的基礎上增加設計性和綜合性實驗.具體如表2所示.

表2 實驗項目及學時分配

從表2可以看出，新制定的大綱共有六個實驗，其中驗證性實驗占50%，綜合性實驗占16.7%左右，設計性實驗占33.3%左右.增加了設計性實驗的比重，讓學生有更多的思考空間.

新制定的大綱在實驗項目上沒有做太大的改動，實驗一至四為模擬電子技術這門課必做的實驗.實驗一是將原來大綱的兩個實驗合在一起，共有4學時，2學時完成常用電子儀器儀表的實驗，另外2學時完成單管放大電路實驗，合起來上的目的是讓學生把兩個實驗很好的銜接起來，學會儀器儀表使用，能直接把儀器應用到電路測量中.實驗類別設定為綜合性是因為這個實驗所涉及的儀器設備多，需要學生提前預習；此實驗所測試的數據表格也較多，實驗結果與分析涉及的面較廣.實驗二、三、四都為驗證性實驗，目的是讓學生掌握兩級放大電路參數的測量方法；學習RC正弦波振蕩器的組成及其振蕩條件，學會測量、調試振蕩器；學習互補對稱功率放大電路輸出功率的測量方法；實驗五由原來的模擬運算電路測量改為波形發生器電路，用的還是集成運放，只不過在實驗項目中加入了TI杯綜合測試題的相關內容，并把實驗類別設置為設計性實驗，通過這個實驗主要是讓學生掌握集成放大電路的應用，并了解利用不同的集成電路來組成各種波形產生電路的方法，讓學生在比賽前有機會接觸此類題目，為學生后期參加比賽奠定了良好的基礎［4］.實驗六的類別為設計性實驗，目的是對這門課的實驗做一個小結，通過這個實驗讓同學們掌握一些簡單常用的穩壓電源電路，如集成78系列、79系列、LM1317等構成穩壓電路的原理，并會自已畫出電路圖進行安裝、參數設計.

3 運用教學軟件、學習軟件制定新的教學方案

教學方案的制定是一門實驗課能否取得成效的關健，因此采用線上線下混合式教學，實驗過程采用軟硬件相結合的教學方式；實驗設備采用面包板為主，原有固定的電路板為輔，使學生能根據自已任務的需要搭建電路，測試數據.

3.1 線上線下混合式教學

線上線下混合式教學是將線上自主學習與常規課堂師生面授教學結合的學習模式，教師可以利用學習通軟件建一門自已所上的課程，將課程的相關信息及資料提前上傳.學生端可以查看教師所上傳的材料，實現資源共享，具體混合式教學流程如圖1所示.

圖1 混合式教學流程

實驗課前由教師將實驗任務要求通用學習平臺提前一周發給授課班級學生，并要求學生事先預習實驗項目內容，根據所發實驗項目查找資料，學會文獻檢索，在線學習，并完成教師布置的課前預習作業［5］.教師可通過學習通軟件跟蹤學生的學習情況，可在軟件上設計加分、點贊形式提高學生自學的積極性，并及時收集學生所反饋的問題，在線答疑.

線下實驗上課時，學生帶著預習問題過來實驗室，教師指導學生完成實踐過程，主要指導學生電路的連接、參數的測試、調試過程故障的分析等.

混合式教學中，學生可以重復觀看教師上傳的教學課件、視頻等材料，也可以在APP上查閱其他學校的資料，使學生的學習空間更大，不再局限于教室和課堂中［6］.

3.2 軟硬件相結合實驗教學

實驗采用軟硬件相結合的方式，將電路仿真軟件Multisim14.0引入實驗教學中，實驗前先搭建一個虛擬的實驗平臺，可以使很多復雜的東西具體化，使學生更好的掌握教學內容，加深學生對電路中各種現象的理解，以下以單管放大電路為例分析軟硬件結合教學的優點.

單管放大電路實驗是模擬電子技術必做也是較難的一個實驗，實驗過程中要利用示波器、毫儀表、信號源等常用儀器進行電路參數的測試，學生在實驗操作過程中會遇到種種問題，比如電路中即有直流電源又有交流信號輸入，學生往往不清楚什么時候用直流測量什么時候該用交流來測［7］，有的學生不理解放大電路的實質，對實驗來束手無策.因此在實驗前先在APP上布置預習作業，讓學生進行仿真實驗，用Multisim14.0搭建實驗電路，并按實驗指導書要求設置電路中元器件的參數，對電路進行各種參數測試，并觀察電路的輸出波形.

在基本測試內容完成后，可對學生提高一些要求，通過改變電路中元器件參數，如三極管的β值或偏置電阻的大小觀察電路出現失真情況的波形，提出解決電路失真的辦法，通過仿真演示出來.還可以讓學生在電路中設置一些故障，觀察各種故障現象，并學會分析原因.通過這一系列的仿真，學生會對整個知識點有一定的理解.

在課堂上用面包板代替原有固定的實驗電路板，學生可以根據仿真的經驗在面包板上完成電路的搭建、連線，在教師的引導下一步步完成整個實驗的測試任務.面包板的好處是電路搭接靈活，通過搭電路學會將原理圖轉變成實際的接線圖，學生還可以在板上面設置故障，更換電路中的器件參數，觀察實驗現象，使學生做實驗測試的選擇更多，提高學生學習的熱情.

4 修定考核方式

考核方式是判斷一個學生實驗項目完成質量的標尺，考核方式的嚴謹直接決定了學生的實操水平，為此新的考核方式主要包括基礎成績和實驗期未考試成績，其中基礎成績包括平時成績和項目成績兩方面.采用線下和線下兩種方式進行考核，具體如表3所示.

表3 成績評定表

從表3可以看出，新制定的考核方式從線上和線下兩方面對學生的學習情況進行綜合評定，能全面的反映學生的實驗學習情況，對于總成績不合格的學生，必須重修實驗課，其可以在教務系統中自行選課，自選時間到實驗室做實驗（跟隨下一年級的學生），與下一年級的學生一起進行考核，直到考核成績合格為止.

5 結論

此次改革以18級電子信息工程1班做為試點，教學效果表明此次課改，學生在電路分析、軟件應用，電路板制作等方面有了一系列地提高，鍛煉了學生的工程實踐能力和創新能力，達到了預期的效果.實驗教學是應用型本科高校的重要組成部分，實驗教學改革在高校教學教改革中占有重大比例，信息化教學已成為當前教育教學的趨勢，通過超星學習通平臺，采用線上線下的混合實驗教學模式，以賽促改，推動實驗課程建設，提升課堂效率，提高了學生實驗、實踐綜合能力的培養，鍛煉了學生的工程實踐能力和創新能力，讓學生領悟到網絡信息時代和專業結合時代新要求.