杜宇上+徐小明

[摘 要]“層次化”電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)是國(guó)內(nèi)高校電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要特點(diǎn)之一，但存在不足之處?！皩哟位睂?shí)驗(yàn)課在“層次化”的教學(xué)模式中需要對(duì)學(xué)生采用漸進(jìn)式地啟發(fā)方法，其教學(xué)模式改進(jìn)的方法包括必修課與選修課相結(jié)合；漸進(jìn)式啟發(fā)學(xué)生操作探索。使學(xué)生能夠在較為薄弱的基礎(chǔ)上逐步地培養(yǎng)實(shí)踐能力。

[關(guān)鍵詞]電工電子實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；層次化教學(xué)

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）04-0093-02

一、“層次化”電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

電工電子實(shí)驗(yàn)是高校本科工科專(zhuān)業(yè)重要的基礎(chǔ)課程。國(guó)內(nèi)許多高校對(duì)電工電子實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行了教學(xué)改革和研究，取得了不少的成果[1-4]。采用“層次化”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是國(guó)內(nèi)高校電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要特點(diǎn)之一，即，通過(guò)建立多層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，劃分出基礎(chǔ)層、提高層和開(kāi)發(fā)層三級(jí)臺(tái)階式教學(xué)模式，讓學(xué)生從基礎(chǔ)學(xué)起，逐步進(jìn)行能力培養(yǎng)。但由于傳統(tǒng)教學(xué)理念的影響，在實(shí)際的教學(xué)中仍存在不足之處[5]。常見(jiàn)的有：學(xué)時(shí)數(shù)不足，采用“開(kāi)處方”的方式布置應(yīng)用設(shè)計(jì)任務(wù)，實(shí)驗(yàn)中缺少對(duì)學(xué)生的啟發(fā)。

二、“層次化”電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)方法

針對(duì)上述教學(xué)中的不足，在已有基礎(chǔ)層、提高層和開(kāi)發(fā)層三級(jí)臺(tái)階式教學(xué)模式的基礎(chǔ)上做了教學(xué)策略的調(diào)整。

（一）必修課與選修課相結(jié)合

通常每次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排為2個(gè)學(xué)時(shí)。由于很多實(shí)驗(yàn)原理內(nèi)容抽象，學(xué)生因知識(shí)背景薄弱，難以在短時(shí)間內(nèi)理解，同時(shí)，由于以往所接受的應(yīng)試教育，對(duì)實(shí)踐操作環(huán)節(jié)也不能很快熟悉，因此很難在2個(gè)學(xué)時(shí)的教學(xué)中完成“基礎(chǔ)層、提高層和開(kāi)發(fā)層”的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

通過(guò)開(kāi)設(shè)一系列的電工電子實(shí)驗(yàn)選修課，拓展學(xué)生在電工電子實(shí)驗(yàn)方面的操作能力和工程視野。因此，將基礎(chǔ)層和提高層的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容安排在電工電子實(shí)驗(yàn)必修課程中進(jìn)行，而開(kāi)發(fā)層的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容安排在電工電子實(shí)驗(yàn)選修課程中進(jìn)行，從而彌補(bǔ)學(xué)時(shí)數(shù)不足的缺陷。

（二）漸進(jìn)式啟發(fā)學(xué)生操作探索

現(xiàn)代教學(xué)論認(rèn)為學(xué)習(xí)過(guò)程主要是人的認(rèn)知思維活動(dòng)的主動(dòng)建構(gòu)過(guò)程，強(qiáng)調(diào)教師教學(xué)過(guò)程中創(chuàng)設(shè)情景和啟發(fā)引導(dǎo)，教師可以將教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)之間建立清晰穩(wěn)定的聯(lián)系，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)提供“腳手架”。因此，在基礎(chǔ)層環(huán)節(jié)中，提供現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)方案，要求學(xué)生在操作中體會(huì)實(shí)驗(yàn)原理；在提高層的環(huán)節(jié)中，在已有的基礎(chǔ)層方案基礎(chǔ)上，啟發(fā)學(xué)生對(duì)原有方案進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)電路功能的拓展，加深原理地掌握和理解；在開(kāi)發(fā)層的環(huán)節(jié)中，要求學(xué)生在基礎(chǔ)層和提高層的實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，自主實(shí)現(xiàn)自己預(yù)期的電路功能，達(dá)到運(yùn)用原理的學(xué)習(xí)目的。

三、“層次化”電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)示例

數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是電工電子實(shí)驗(yàn)課程的重要組成內(nèi)容。近年來(lái)，隨著社會(huì)工程領(lǐng)域中FPGA設(shè)計(jì)應(yīng)用的普及，電工電子實(shí)驗(yàn)課程也引入了采用硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目?jī)?nèi)容。然而，在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，由于電工電子實(shí)驗(yàn)課程在低年級(jí)開(kāi)設(shè)，學(xué)生因未深入接觸專(zhuān)業(yè)知識(shí)，很多學(xué)生往往對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中的代碼不能充分地理解，只是囫圇吞棗地完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中基礎(chǔ)驗(yàn)證性任務(wù)，達(dá)不到培養(yǎng)工程能力的效果。因此需要教師以基本原理知識(shí)為基礎(chǔ)，逐步地啟發(fā)學(xué)生，使學(xué)生在實(shí)踐中經(jīng)歷原理驗(yàn)證、加深掌握、自主設(shè)計(jì)應(yīng)用的學(xué)習(xí)過(guò)程。

現(xiàn)在以基于VHDL編程的《LED數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)顯示》為例[6]，說(shuō)明對(duì)“層次化”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改進(jìn)方法。

（一）基礎(chǔ)層實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

基礎(chǔ)層實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在于讓學(xué)生理解和驗(yàn)證LED數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)顯示基本的實(shí)驗(yàn)原理。

首先向?qū)W生介紹了7段LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)原理，以及LED數(shù)碼管顯示數(shù)字的原理，特別是動(dòng)態(tài)顯示的原理和方法。

接下來(lái)，呈現(xiàn)出VHDL代碼，介紹VHDL程序的結(jié)構(gòu)、有關(guān)語(yǔ)法，并且結(jié)合代碼以及實(shí)驗(yàn)室所使用的實(shí)驗(yàn)箱，介紹實(shí)現(xiàn)LED數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)顯示的具體方法。表1所示為教學(xué)講解的代碼，以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)箱上1個(gè)LED數(shù)碼管顯示某一個(gè)數(shù)字。

然后，要求學(xué)生由提供的代碼，先在QuartusII的平臺(tái)上進(jìn)行代碼編寫(xiě)、編譯、引腳定義和下載，觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，理解LED數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)顯示實(shí)驗(yàn)原理。在此基礎(chǔ)上，要求學(xué)生修改代碼，更改實(shí)驗(yàn)箱上的LED數(shù)碼管顯示的數(shù)字或LED數(shù)碼管顯示的位置，從而鞏固對(duì)LED數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)顯示基本原理的理解。

（二）提高層實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

提高層實(shí)驗(yàn)通過(guò)啟發(fā)學(xué)生修改LED數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)顯示的效果，促進(jìn)學(xué)生對(duì)VHDL編程和LED數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)顯示原理的進(jìn)一步理解和掌握。表2所示為提供給學(xué)生參考的部分代碼內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)3個(gè)LED數(shù)碼管輪流顯示的效果。

（三）開(kāi)發(fā)層實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

開(kāi)發(fā)層實(shí)驗(yàn)是在重新開(kāi)設(shè)的選修實(shí)驗(yàn)課中，學(xué)生在基礎(chǔ)層和提高層實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，自行修改實(shí)驗(yàn)代碼，自主設(shè)計(jì)LED數(shù)碼管顯示的樣式。為了讓學(xué)生能順利地完成設(shè)計(jì)效果，在教學(xué)中會(huì)提供部分的代碼（如表3所示）供學(xué)生參考，啟發(fā)學(xué)生在此基礎(chǔ)上進(jìn)行代碼的修改。

由于實(shí)驗(yàn)箱上含有8個(gè)LED數(shù)碼管，很多學(xué)生在自行設(shè)計(jì)時(shí)將表3所示的代碼，由控制3個(gè)LED數(shù)碼管修改為控制8個(gè)LED數(shù)碼管，并且不局限于顯示傳統(tǒng)的數(shù)字或字母，于是出現(xiàn)了如呈現(xiàn)多個(gè)花樣的“爬行的小蟲(chóng)”等一系列的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)開(kāi)發(fā)層實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的練習(xí)，促進(jìn)學(xué)生自主地實(shí)踐探索學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)VHDL編程的應(yīng)用能力。

四、結(jié)語(yǔ)

電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用“層次化”的教學(xué)模式有助于促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。但是在教學(xué)實(shí)踐中需要考慮到電工電子實(shí)驗(yàn)課程面對(duì)的是大學(xué)低年級(jí)的學(xué)生，因此需要利用必修課和選修課的結(jié)合，使實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)時(shí)間更加充裕；在“層次化”的教學(xué)模式中需要對(duì)學(xué)生采用漸進(jìn)式地啟發(fā)方法，使學(xué)生能夠在較為薄弱的基礎(chǔ)上逐步地培養(yǎng)實(shí)踐能力。通過(guò)對(duì)“層次化”教學(xué)模式的改進(jìn)，獲得了學(xué)生的好評(píng)，提高了電工電子實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果，使學(xué)生為后續(xù)課程學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 李建霞，等.構(gòu)建綜合一體化電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[J].教學(xué)研究，2014（1）：95-97.

[2] 趙怡.項(xiàng)目教學(xué)在電子信息專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的探討[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2013（5）：115-117.

[3] 化曉茜，等.改革電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011（6）：151-153.

[4] 劉琳，等.電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2010（5）：103-104.

[5] 余仕求.非電類(lèi)專(zhuān)業(yè)《電工學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013（31）：165-166.

[6] 彭端.電工與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2011：247-255.

[責(zé)任編輯：張 雷]