基于精英型軟件人才培養的《電路與電子技術實驗》教學體系建設

楊 婷

西安外事學院，陜西 西安 710077

一、《電路與電子技術實驗》教學現狀

（一）教學方法單一

《電路與電子技術實驗》教學以灌輸式與示范傳授式教學模式為主體，致使整個教學模式顯得單一，無法切實提升學生創新創造思維，使得卓越計劃中明確要求的學生創新實踐能力培養目標難以順利實現。而且傳統《電路與電子技術實驗》教學模式主要以教師為主導，通常都是教師闡述實驗原理并演示實驗實際操作，而學生被動接受理論知識，實踐操作能力無法得到充分訓練。

（二）學習主動性不高

卓越計劃主要是以“3 ＋1”模式對學生進行培養，也就是在學校進行3 年專業知識學習，最后1 年進入企業進行實習。所以，學生的課業壓力非常重，這便使得學生逐漸失去了學習興趣與熱情，再加上本身對于課前預習重要性嚴重忽視。一般情況下，教師會在理論知識講解與實驗實際操作演示上占據課堂大部分時間，若是學生未提前課前預習，勢必會在聽課過程中，對教師講解的內容理解不夠充分，并在實驗操作階段無從下手，如此一來便大大降低了理論與實踐雙重的教學效果。并且在規定時間之間如果不能有序完成實驗操作任務，還會在很大程度上打擊學生主動性與積極性，以此構成惡性循環［1］。

（三）實驗教學資源匱乏

《電路與電子技術實驗》課程分為三個實驗操作，具體即組合邏輯電路、時序邏輯電路、數字電路。現階段，大部分學校實驗室中的相關儀器設備資源都比較陳舊，實驗內容與實際應用環境存在著巨大的差異，學生上實驗課也只是為了完成學時，對實驗內容和原理都毫無興趣。同時也由于實驗室儀器設備維護成本過高、調試周期過長、生師比過低等原因，導致實驗教學主要以講授、操作演示等方式進行，學生缺少獨自操作的能力，而分組實驗的效果又不理想，對學生理解掌握數字電路的原理、分析與過程形成了嚴重的阻礙，甚至無法掌握儀器設備的操作方法，對提高學生實踐動手操作能力造成了制約［2］。

（四）課程考核方式單一

第一，傳統《電路與電子技術實驗》教學考核以成績為主，考核方式相對單一，具體即以抽簽方式考核學生所學習實驗課程內容；第二，考核內容存在局限性，考試主要分為電路實驗、模電實驗、數電實驗三種類型，學生抽選一種考題進行考試，這種方式只能對學生抽取考題方面知識的掌握程度加以了解，并不能全方位了解并評價學生綜合能力與掌握情況；第三，《電路與電子技術實驗》課程成績評價體系太過于注重考試結果，忽略了日常實驗任務完成過程，期末考試成績在總成績中占據60%～70%的比例，據此可見對于對學生平時實驗任務完成的過程性評價不夠重視。

二、基于精英型軟件人才培養的《電路與電子技術實驗》教學體系建設

（一）優化教學內容

在實驗教學內容中，積極轉變以驗證性實驗為主的不良現象，將教學內容具體劃分為三大部分。

第一，基礎性實驗主要面向首次進入實驗室，接觸實驗任務的學生，專門為其了解、熟悉實驗儀器設備而設置的，例如基爾霍夫定律驗證、門電路邏輯功能測試研究等等。學生經過基礎性實驗學習才會學會怎樣進行數據處理分析，進而掌握實驗儀器使用原理與具體方法。第二，設計性實驗與綜合性實驗要求學生已經具備實驗技能基礎，側重于培養學生技能與素質，以實現學生自主學習能力、實踐應用能力、創新設計能力全面提升，例如輸出電壓可調節的直流穩壓電源設計制作等。學生由實驗背景及理論知識著手學習，再瀏覽相關文獻，設計具體方案，選擇實驗所需儀器，測量分析數據，給定實驗結果，最終生成實驗報告，并與其他同學討論分析實驗方案的不足與實驗結果。在整個實驗開展中，學生可以將自身所學靈活應用到其中，并加深對自身所學知識的理解。第三，在設計出與自身實際需要明確相符的實驗方案與流程之后，科學合理選擇相應的儀器設備完成實驗任務，實現預期目標，以真正意義上做到學以致用。設計性實驗與綜合性實驗對于學生設計能力與創新能力的全面培養有著很大幫助。

（二）創新教學理念

在《電路與電子技術實驗》教學中，需轉變傳統教學理念，切實以學生為核心，將實驗思路、實驗方法、實驗實際操作過程全權賦予學生，而教師負責指導引導即可。目前，實驗教學主要基于多媒體與網絡相結合的方式開展，此方式可在很大程度上縮短教師教學時間，給予學生充足實踐訓練時間，而大部分教師均是通過CAI 課件為學生進行講解、演示、操作。目前的《電路與電子技術實驗》課程網絡教學平臺的構建目的，是改善教學環境、豐富教學資源、提升學生學習自主性、強化師生實時交互。教師可通過網絡教學平臺傳輸各式各樣的相關教學資源，其中涉及課件、音視頻、預習提示、軟件下載、討論等等，而課程課件則包含實驗項目內容、注意事項、操作重難點等相關內容；音視頻則包含面向學生提供的教師指導實驗過程等內容，學生可就自身需求自主播放學習；軟件下載則包含針對學生提供常規電路仿真分析軟件，可讓學生進行下載學習使用。

在網絡教學平臺中，學生可以提出自己生活中遇到的一些問題，而教師可及時為學生答疑解惑，面向學生針對性培養。同時，學生可通過網絡教學平臺自主學習與評估測試，以此獲取所需知識與技能，且不受時間地點限制。《電路與電子技術實驗》課程網絡教學平臺構建至今，在學生當中廣受好評，也最大程度共享了教學資源，促進了師生之間的交流溝通，對實驗教學起到了非常大的幫助，同時還對教學改革有著非常重要的影響［3］。

（三）建設實驗園地

建設實驗園地是《電路與電子技術實驗》教學體系建設的重要基礎。

1．基本技能訓練園地建設

實驗基本技能訓練園地的具體功能為，基于《電路與電子技術實驗》實驗知識與技能預習，面向學生進行理論分析與實踐訓練的FAQ、電路設計仿真軟件入門學習、C 語言與匯編語言集成開發環境的應用、電路焊接基本技能培訓等等。教師在課程網站或者院校網站上實時傳輸與實驗基本技能訓練有關的課程資源，針對實驗實際要求與學生個體需求自行下載學習。

2．專用儀器設備園地建設

所謂專用儀器設備園地建設，對于整個實驗園地而言十分關鍵，其中囊括了示波器、電子技術實驗箱等各式各樣實驗儀器的具體使用方法、規范、標準，以及操作實際案例等相關內容。

3．基礎模擬與數字電子技術實驗園地建設

就相關理論教學為載體，對相應實驗園地建設進行明確劃分。第一，電子元器件模塊，具體涵蓋電阻電容電感等等，同時也是模擬與數字電子技術的共同基礎。第二，模擬電路模塊，其中主要包含各種放大鏡、信號發生器、直流穩壓電源等，同時也是模擬電子技術的重要內容，負責面向學生熟練掌握電路模擬原理與方法。第三，數字邏輯與數字電路模塊，其中涉獵了組合邏輯電路、大規模集成電路等內容，同時也是數字電子技術的關鍵組成部分，主要作用是推動學生深度了解數電知識、數字集成電路等。第四，可編程邏輯器件模塊，其中主要包括EPROM 等等，其屬于數字電路整體發展進度最快且最完善的技術，基于有機融合EDA 技術，通過軟件編程為載體使得硬件設計得以實現。

4．演示實驗教學園地建設

演示實驗教學園地是實驗園地的重要組成部分，主要劃分為三個主體模塊。

第一，實物演示實驗教學模塊。其教學方式主要是以實驗結果入手，對總體設計方面幫助非常大，同時還激發了學生學習的興趣，讓學生可以快速掌握現有實現方法，不斷探索思路與方案。還可以PPT、視頻等多樣化形式傳輸到網絡教學平臺，讓學生根據自身情況自主瀏覽或者下載學習。

第二，虛擬儀器實驗教學模塊。通過Labview創建虛擬實驗室，以滿足學生學習需求。基于虛擬儀器設備與電子元件等實物，促使學生全面了解電路與電子技術實驗。為了進一步提前準備好實驗，虛擬實驗還可在一定程度上降低誤操作與資源消耗。實際上，虛擬實驗教學無需受時間地點約束，只要是實驗室開放狀態學生便可自主進行實驗，還可以在機房安裝相應系統的電腦上自行實驗，甚至能夠在宿舍與圖書館等可以聯網的地方完成實驗學習，可謂是真正意義上的開放式實驗教學。

第三，電路仿真實驗教學模塊。EDA 軟件均在某種程度上擁有電路仿真作用，其中比較簡單的驗證性實驗中電路仿真的作用就很突出。若開展實驗前便可以此軟件提前進行電路仿真，就結果明確所需電阻電容，便可節約器件尋找時間，提升實驗學習效率，有利于開放式教學中高效應用實驗室。相較于實物演示教學與虛擬實驗教學，電路仿真實驗教學更具專業性與真實性。

5．提高實驗園地建設

這是《電路與電子技術實驗》教學體系建設的重中之重，是促使實驗教學體系與人才培養目標密切關聯的關鍵所在，而且彰顯了硬件實驗教學就《電路與電子技術實驗》課程學習而言不可替代的現實意義。根據與硬件電路息息相關的課程，將此園地建設劃分為三部分。

第一，單片機硬件實驗模塊，開展方式主要包含電路原理圖設計、電路仿真、C 語言與匯編語言程序編寫、編譯文件、PCB 板制作等等；第二，FPGA 硬件實驗模塊，其實現方式具體即電路原理圖設計、電路仿真、VHDL、Verilog 編寫、編譯文件、搭接電路實現數字邏輯設計功能等等；第三，通信原理硬件實驗模塊，其理論課程是一門專業必修課，此課程學習需要具備扎實且豐富的模擬與數字電子技術基礎。

實驗教師作為電路與電子技術實驗園地建設者，在應用其中實驗項目與資源開展基礎性與提高性實驗教學的同時，還擔任著實驗方案與任務書設計的相關責任，在項目開發時，對水平存在差異的學生規劃為驗證性、設計性、綜合性實驗教學層次；學生作為電路與電子技術實驗園地的主要使用主體，在吸收課堂教學知識與內容的基礎上，基于開放式教學逐漸和教師之間生成全新教學關系；而實驗園地自身作為實驗教學重要載體，其能夠切實面向教學工作提供豐富且完善的教學資源和素材，可進一步創新教學內容，甚至對于整個教學過程中遇到的一系列難題則可在一定程度上促進實驗項目構建，使得教師與學生在實踐中擁有更多選擇，以此拓展學生知識面，提升教師教學水平。三者間的有機交互將會打造一個健康穩定的實踐教學氛圍［4-5］。

（四）改革考核機制

新型考核機制主要以能力評價為核心，側重實驗教學整個過程。第一，實驗預習考核，要求學生預習時確定具體實驗目標、實驗流程、實驗結果、實驗考核方式，并詳細記錄于預習報告中；第二，基本操作考核，實驗選擇個人形式于實驗臺上操作，教師指導實驗基本操作，及時糾正學生錯誤，認真記錄考核數據，考核結果主要包含操作規范性、實驗數據分析、實驗臺清潔整理等；第三，實驗報告考核，側重于評價學生實驗報告內容完整性、數據圖表準確性、實驗結果分析標準性等；第四，創新能力考核，添加綜合設計型與創新型實驗，鼓勵實踐能力比較強的學生積極參與實驗，并以此為后續篩選參與電子創新實踐類競賽的學生奠定基礎［6］。