阶梯化电子技术实验教学体系

1.引言

当今的时代随着科技的飞速发展，电子产品已渗透到日常工作生活的方方面面。电子技术课程对于绝大多数理工科专业来说都是非常重要的基础课程。一个好的开始，是成功的一半。电子技术基础实验作为学生首先接触的电子类实验课程，对于其后续的理论学习与实践活动都有着非常重要的作用。因此，近些年来各大高校都在进行着电子实验教学的改革研究，以求能够让基础实验能够更加贴近工程应用，让学生能够更加平顺的渡过这个最初的阶段，使得学生能够化被动为主动，提高学生对知识的运用能力。我校近几年来结合自身情况也进行了很多相关的教学改革研究（孙立辉，电工电子实验实践教学体系构建与实践：实验室研究与探索，2015）。

2.教学现状分析

电子技术基础实验包括电路原理实验、模拟电子技术实验、数字电子技术实验三部分，是学生最初接触的电子实验，也是整座电子技术大厦的基石，三门实验相互关联，又有一定的独立性。目前的教学当中三门实验各自辅助理论课开展教学，缺乏系统性。学生在学习电子技术基础实验时，历时较长但学时有限，学着后面的忘记前面的，实验课程之间缺乏过渡，影响整体教学效果。此外，理论电路图、实验课实验箱搭接电路、面包板电路、电路板所用的PCB电路之间有着很大的差别。如果仅仅是让学生进行实验箱和面包板搭接电路的练习和工程实践差距较大，学生拿到简单的PCB电路都无法看懂和工程实践脱节严重。在新大纲下基础课的课时均受到压缩，在这种情况下如何更加有效的锻炼学生读取、运用、设计电路的能力，如何有效的把基础电子实验和工程实践课程两者之间有效的结合起来。这将成为我们进行课程改革的首要目标（杨华，孙艳，肖军，卓越计划下电工电子实验教改的探索与实践：实验室科学，2015）。

3.改革探索

电子技术基础实验的改革，本校立足于自身的特点，探索电子基础实验与工程实践课两者之间相互衔接，消弭两者之间的距离。此外，理论课、基础实验与工程实践的教学时间均有所压缩，而要求却越来越高，将两者之间有机结合，避免各自为战，提高教学效率，提升学生综合能力，也是此次改革的核心。本校的基础实验室与工程坊合并为一个实验中心，这就给我们共同探索打通电子基础实验与电子工程实训提供了便利条件。我们主要从以下几个方面进行，建立一个体系将两者联系起来（周晓丹，程春雨，王开宇，等.层次化教学在“电工学实验”课程中的应用：实验室科学，2018；丁守成，张爱华，黄瑞，等.电工电子实验系列课程体系建设：电气电子教学学报，2015）。

3.1教学目标的重新定位

在以往电子技术实验一直依附于理论课，教学目标是以单个知识点的考察练习为主。而现今培养新工科人才的大背景下，这种目标已经不能适应现如今的社会变化。因此，本校电子技术实验已经独立设课，单独进行实验考核，并将电类专业和非电类专业加以区分，学时安排也有很大差别。在这种形势下，重新定位实验教学，更加注重工程实践能力的培养，以培养新型工程应用人才为目标（杨华，孙艳，肖军，卓越计划下电工电子实验教改的探索与实践：实验室科学，2015；包涛，周德云，林华杰，等.基于能力培养的电子实验教学改革研究：实验室科学，2016）。

3.2教学手段的改变

近些年我们在实验教学方面也做出了一些改革尝试，例如引入了翻转课堂、项目教学法等先进的教学手段。但是在如今课时受到压缩的困境中，课时安排成为了制约教学改革推进的一大障碍。此外，在实验教学当中，一些共性的问题、基础知识讲解、仪器的使用等方面，如果在课堂上讲解，占用课堂教学时间，会影响到实践操作和交流讨论的时间。而且传统的教学方式，学生在预习环节应付差事的情况严重，照着书抄预习过后只有少部分同学能够达到预期效果。在上课时老师要耗费大量的时间加以讲解，费时费力。智能手机的普及应用、微课、慕课等新手段的出现，给我们提供了摆脱困境的新思路，可以把仪器使用方法，基础知识，补充知识等内容制作成视频和文档推送给学生课下学习，课堂上对相关内容通过交流、讨论等方法进行考察，既节约了时间又促进学生进行主动学习，调动学生的积极性（周晓丹，程春雨，王开宇，等.层次化教学在“电工学实验”课程中的应用：实验室科学，2018；刘荣科，杨昕欣，洪韬，面向新工科建设的电子电路系列课程教学的思考与实践：高教论坛，2018）。

3.3循序渐进逐步锻炼工程实践能力

在过去的基础电子实验中主要侧重基础内容的学习和训练，在选取实验内容时受到课时、学生接受能力等因素的影响，选取的内容以验证性为主，侧重基础电路的学习和运用，这样等到学生基础实验做完，可以用的学时已经很少了，不利于开展综合性、设计性较强的实验。直接跳过基础实验，只开设复杂的综合或者设计性实验也是不合适的。那么如何解决这种矛盾呢？教学目标的重新定位和教学手段的丰富，为我们探索构建阶梯化的电子实验教学体系提供了便利（孙立辉，电工电子实验实践教学体系构建与实践：实验室研究与探索，2015；袁小平，陈烨，陈世海，等.基于“虚实结合”的电子技术实验课程群体系建设与实践：实验技术与管理，2018）。（1）第一阶段电路原理实验，在在这个阶段由于学生刚刚开始接触电子实验，因此以基础学习和训练为主，辅以部分综合性实验，主要学习各种仪器的使用，这样也可以给学生一个熟悉的过程，在这个阶段引入仿真实验软件Multisim的学习，学习形式以推送学习视频和学习资料，学生课外学习为主。教师指导为辅，教师布置练习题供学生进行课下学习锻炼。督促方式采用小组讨论，组织研讨的方式，为后续进一步的学习和运用打好基础。（周晓丹，程春雨，王开宇，等.层次化教学在“电工学实验”课程中的应用：实验室科学，2018）（2）在第一阶段学习后学生已经有了Multisim和常见电子仪器的使用基础，因此，在第二学期模拟电子技术实验学习中，减少验证性实验内容所占比例，部分验证实验可以让学生在课外用Multisim自行练习完成，不在占用课内学时。这样就可以为综合性和设计性实验节省下学时。在实施时我们按照专业类别加以区分，电类专业安排少量验证性实验，以综合、设计性实验为主；非电类专业验证性实验、综合实验、设计性实验各占三分之一。此外，传统的实验箱在使用时不利于学生熟悉元器件和练习搭接电路，引入便携性更好地面包板给学生练习电路搭接，这样可以让学生对元器件和电路有着更加直观的认识，有利于学生从理论向实际工程运用的过渡。在这个阶段主要让学生熟悉面包板电路的搭建和元器件的运用。最后一个创新实验项目采用仿真设计+万能板电路实物验收的形式，锻炼学生电路设计、仿真、制作的能力。（3）我们在工程实际当中遇到的基本都是PCB电路，只是掌握分立器件电路的知识，距离工程实践还有相当的距离，这并不利于学生下一步的学习和日后的工作，经过两个学期的学习和锻炼，学生已经具备相当的基础。因此，在第三学期我们依托视频、推送材料、分组学习讨论的形式，让学生在课下学习运用Altium进行简单的PCB设计练习，课上依然采用面包板搭接电路为主。学期末的最后一个设计性作业，要求电类专业学生采用PCB设计电路，在工程坊完成印刷电路板的制作和调试工作。这样可以让学生尽早接触PCB电路的设计与制作，拉近与工程实践的之间的距离。此外，学生有了一定基础在后续进行印刷电路板设计制作学习时，教师可以略去入门部分的讲授和学习，将重心放在更加复杂一些的工程实例的学习和制作上去，而学生由于已经有了一定的基础，学习起来会更加平顺，有效的把基础实验的学习过渡到工程实训。经过三个学期循序渐进的学习，让学生在逐步从基础实验电路的学习过渡到更加贴近工程应用的PCB电路。充分利用线上学习、虚拟软件、面包板电路搭接、PCB电路设计与制作等环节，有效的将这些知识分布在三个学期的学习当中。这样在学时受到压缩的情况下，教学效果反而有所提高。

4.结束语

这种把基础实验与工程实践紧密结合，借助手机、网络、视频、文章推送进行知识补充来拓展时间，运用虚拟实验、面包板电路搭接练习、PCB电路设计与制作。从基础学习到综合运用再到工程实例，使得基础电子实验和工程实践训练之间实现无缝衔接，让学生的学习能够尽早的贴近工程实际。此外，也可以让对电子工程有兴趣的同学更早的脱颖而出，提早选拔组织学生依托课外电子俱乐部，对学生进一步的培养，可以扩大课程在学生中的影响力，也便于组织参加各种电子竞赛，以赛促学，推动教学活动的良性循环。

作者：刘桢 郭锁利 闫四海 任静 单位：火箭军工程大学基础部