于　蕾，王麗敏，肖易寒

(哈爾濱工程大學(xué)　電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，哈爾濱　150001)

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全開放自主化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

于蕾，王麗敏，肖易寒

(哈爾濱工程大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，哈爾濱150001)

該文提出的電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)開展全開放、自主化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，從根本上改變了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課先由老師講授的“灌輸式”的教學(xué)方式，而是強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主實(shí)驗(yàn)。若站在教學(xué)改革的高度看待自主實(shí)驗(yàn)，該學(xué)習(xí)模式將顛覆“先講后做”的慣性思維，教師由主導(dǎo)變引導(dǎo)，學(xué)生由主體變主導(dǎo)，其結(jié)果將帶來教學(xué)模式和教學(xué)方法的革新，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、實(shí)驗(yàn)習(xí)慣亦將隨之改變。

全開放；自主實(shí)驗(yàn)；教學(xué)模式；模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)

模擬電子技術(shù)課程是電氣類、 自控類和電子類等專業(yè)學(xué)生必修的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是所有相關(guān)后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)。經(jīng)過電路及其實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已具有了電路方面的基礎(chǔ)知識(shí)，而實(shí)踐性很強(qiáng)的模電實(shí)驗(yàn)的開設(shè) ，要求學(xué)生進(jìn)一步熟悉并逐漸開始用所學(xué)的知識(shí)獨(dú)立分析、 設(shè)計(jì)電路，因而模電實(shí)驗(yàn)對(duì)鞏固學(xué)生所學(xué)知識(shí)、提高學(xué)生觀察和分析問題的能力、培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手解決實(shí)際問題起著重要作用[1-2]。

為了適應(yīng)國家對(duì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求，結(jié)合我校國家級(jí)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)，模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程組開展了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開放自主實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索與實(shí)踐。經(jīng)過2013和2014兩個(gè)年度的實(shí)踐，基本建立了全開放、自主學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系架構(gòu)。

1　全開放自主學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

1.1全開放模式

包括實(shí)驗(yàn)時(shí)間和空間開放、實(shí)驗(yàn)元器件開放、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開放等，不同專業(yè)的學(xué)生可以根據(jù)個(gè)人實(shí)際情況，合理選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)的學(xué)生能夠在相同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)上進(jìn)行教學(xué)。全開放模式拓寬了實(shí)驗(yàn)的時(shí)空概念，能夠最大限度地利用實(shí)驗(yàn)室資源，體現(xiàn)了以學(xué)生為本，給學(xué)生以最大的自由空間，有助于學(xué)生個(gè)性化發(fā)展，有利于創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)，為科技精英型的拔尖人才培養(yǎng)提供條件和空間，在“開放式”的基礎(chǔ)上向“研究性”過渡[3-4]。

1.2自主式學(xué)習(xí)模式

自主學(xué)習(xí)要求學(xué)生自己了解和理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，獨(dú)立思考、解決問題，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決問題的能力，提倡學(xué)生之間進(jìn)行交流，教師盡量做到少講多做，由指導(dǎo)變?yōu)橐龑?dǎo)，由講授變?yōu)閱l(fā)，從“以教為主”到“以學(xué)為主”觀念的轉(zhuǎn)變。這種學(xué)習(xí)模式提高了學(xué)生自主、主動(dòng)學(xué)習(xí)和獲取知識(shí)的能力，其特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)，為研究性、探究性學(xué)習(xí)模式打下良好基礎(chǔ)。

2　全開放自主學(xué)習(xí)模式下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系架構(gòu)

2.1全開放實(shí)驗(yàn)室

以前模電實(shí)驗(yàn)室采用的是時(shí)間上半開放模式，即提供給學(xué)生3～5個(gè)可選時(shí)間段，學(xué)生事先預(yù)約，按照規(guī)定時(shí)間來上實(shí)驗(yàn)課。

改革后，充分利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室的資源，從時(shí)間上保證實(shí)驗(yàn)室的開放。學(xué)生使用校園卡，不需要按照固定的時(shí)間來完成實(shí)驗(yàn)，只要在學(xué)時(shí)允許的范圍內(nèi)都可以隨時(shí)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)。

2.2設(shè)置多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分級(jí)化的實(shí)施

目前，模電實(shí)驗(yàn)課程共16學(xué)時(shí)，設(shè)置4次實(shí)驗(yàn)，采用循序漸進(jìn)原則，建立基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。每次實(shí)驗(yàn)分別提供至少3個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，供學(xué)生選擇。

1)實(shí)驗(yàn)分級(jí)化。

全開放自主式教學(xué)模式必然要求有更多的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目來支撐，而“實(shí)驗(yàn)分級(jí)化”是增加實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)量的較好方式。所謂“實(shí)驗(yàn)分級(jí)化”是指每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)A、B、C共3級(jí)，難度系數(shù)分別為0.8、0.9、1.0，學(xué)生可根據(jù)自身情況自選難度級(jí)別[5]。

2)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件。

我校模電實(shí)驗(yàn)從2003年開始就摒棄了實(shí)驗(yàn)箱的做法，采用面包板搭建硬件電路。在實(shí)驗(yàn)箱表面上可以讓學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)，但是學(xué)生對(duì)電路結(jié)構(gòu)完全沒有理解，動(dòng)手實(shí)踐能力得不到提高，所以不適合電子技術(shù)類實(shí)驗(yàn)課程。在面包板上搭接電路，優(yōu)點(diǎn)是學(xué)生的動(dòng)手能力得到了明顯提高，對(duì)于電路結(jié)構(gòu)理解更為明確，出現(xiàn)故障也能促進(jìn)學(xué)生勤動(dòng)腦解決。但缺點(diǎn)也十分明顯，面包板經(jīng)常發(fā)生接觸不良現(xiàn)象；電路稍復(fù)雜些，也容易連錯(cuò)。另外，模電實(shí)驗(yàn)需要外接多臺(tái)儀器儀表，面包板上無法固定，經(jīng)常把安裝好的電路弄亂。

在我校國家級(jí)電工電子實(shí)驗(yàn)中心的支持下，對(duì)模電實(shí)驗(yàn)的硬件教學(xué)模塊進(jìn)行了更新，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)板上直接焊接電路。在綜合考慮了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和學(xué)生的實(shí)際情況后，該硬件模塊一共有3類，低頻放大器實(shí)驗(yàn)板、功率放大器實(shí)驗(yàn)板和運(yùn)算放大器實(shí)驗(yàn)板。

在低頻放大器實(shí)驗(yàn)板上可以完成與晶體管相關(guān)的除了差動(dòng)放大電路的所有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。如簡(jiǎn)單共射接法放大電路、工作點(diǎn)穩(wěn)定電路、共集接法放大電路、兩級(jí)放大電路、負(fù)反饋放大電路等。功率放大器實(shí)驗(yàn)板可以完成LM386的各種實(shí)驗(yàn)，如功率放大、方波發(fā)生和低音提升等。運(yùn)算放大器板在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到通用性的問題，并沒有外接其他元件，便于學(xué)生在上面焊接各種電路。

實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供各種元器件及實(shí)驗(yàn)耗材，最大限度地滿足學(xué)生的實(shí)驗(yàn)要求。

“實(shí)驗(yàn)分級(jí)化”不但為能力較強(qiáng)的學(xué)生提供了進(jìn)一步發(fā)展的空間，同時(shí)也對(duì)學(xué)生起到了較強(qiáng)的激勵(lì)作用，更為學(xué)生自主學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。

圖1　集成運(yùn)放硬件實(shí)驗(yàn)板

2.3充實(shí)教學(xué)資源

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師需在實(shí)驗(yàn)課前花費(fèi)較多的時(shí)間講解實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法等內(nèi)容，甚至實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格都給學(xué)生畫好，這樣一來，學(xué)生不再自己動(dòng)腦思考如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，甚至預(yù)習(xí)工作都欠缺，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)課的培養(yǎng)目的[6-7]。

全開放自主教學(xué)模式給學(xué)生提供豐富的菜單，強(qiáng)調(diào)學(xué)生自己主動(dòng)學(xué)習(xí)，對(duì)教師提供的教學(xué)資源提出了更高的要求。教師提供了以下3方面自主教學(xué)資源。

1)開放環(huán)境下儀器使用(4種儀器)的視頻可隨時(shí)在實(shí)驗(yàn)室的電腦上點(diǎn)擊播放。

2)編寫實(shí)驗(yàn)教材，內(nèi)容有別于理論教材，盡量貼近工程實(shí)際。如寬帶放大、低噪聲放大、如何兼顧帶寬與增益、多級(jí)放大器電源退偶濾波電路、抗干擾問題、pcb板共地問題、典型芯片及應(yīng)用等。

3)制作了詳細(xì)的自主學(xué)習(xí)課件，針對(duì)具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)出現(xiàn)的問題都給出了詳細(xì)的說明和示例。

2.4加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)預(yù)習(xí)的重要性

自主實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生自己要認(rèn)真預(yù)習(xí)，自己完成實(shí)驗(yàn)。但是在模電實(shí)驗(yàn)之前學(xué)生接觸到的實(shí)驗(yàn)課都是整班完成實(shí)驗(yàn)，各班實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大都近似，所以學(xué)生對(duì)于開放實(shí)驗(yàn)、自主學(xué)習(xí)這種模式十分不適應(yīng)。因此，必須要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)，讓學(xué)生能夠順利地完成實(shí)驗(yàn)，動(dòng)手能力得到提高。而不是不知所措，對(duì)于實(shí)驗(yàn)更加糊涂[8-10]。

除了充實(shí)教學(xué)資源以外，我們采用了如下4個(gè)解決方案。

1)增加前導(dǎo)課，不占用計(jì)劃學(xué)時(shí)，在實(shí)驗(yàn)前集中講授30～50分鐘，內(nèi)容為設(shè)計(jì)概論、實(shí)驗(yàn)要求、布置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

自主實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是“開板就做”，因此設(shè)置前導(dǎo)課就顯得必要了。所謂前導(dǎo)課是在每學(xué)期實(shí)驗(yàn)課開課之前集中講授30～50分鐘，意義有兩個(gè):①講解設(shè)計(jì)概論，教給學(xué)生設(shè)計(jì)思路；②講解自主實(shí)驗(yàn)學(xué)生要做好那些準(zhǔn)備工作。

2)預(yù)留1～2周的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)期，實(shí)驗(yàn)室全開放，教師全天在實(shí)驗(yàn)室值守答疑。

3)準(zhǔn)備自查表。自查表的作用是幫助學(xué)生理清思路，更好地了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，指導(dǎo)預(yù)習(xí)、解釋實(shí)驗(yàn)電路現(xiàn)象、提醒實(shí)驗(yàn)中容易出錯(cuò)的地方以及分析錯(cuò)誤的可能原因。自查表中項(xiàng)目分為預(yù)習(xí)階段、實(shí)驗(yàn)階段和故障檢查部分，表中列出實(shí)驗(yàn)中需要預(yù)習(xí)的項(xiàng)目、操作步驟說明、需注意事項(xiàng)及問題，要求學(xué)生對(duì)照自查表理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和查找問題。

4)建立預(yù)習(xí)考核制度。自主實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生通過自主預(yù)習(xí)充分理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理和測(cè)試方法。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)驗(yàn)選題的技術(shù)指標(biāo)要求撰寫預(yù)習(xí)報(bào)告，列出元件表、設(shè)計(jì)過程、自擬實(shí)驗(yàn)操作步驟和測(cè)試表格，并采用EDA軟件進(jìn)行仿真。實(shí)行自主開放實(shí)驗(yàn)的初始階段，不可避免的有部分同學(xué)抱著應(yīng)付的態(tài)度，因此實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)考核測(cè)試環(huán)節(jié)必不可少。

預(yù)習(xí)考核環(huán)節(jié)通過設(shè)計(jì)考題來考察測(cè)試學(xué)生對(duì)所要完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的熟練程度?？己藘?nèi)容包括基本理論問題、現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)操作測(cè)量中的一些關(guān)鍵細(xì)節(jié)。一方面考察學(xué)生通過預(yù)習(xí)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的掌握程度；另一方面也避免由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。若預(yù)考核測(cè)試沒通過，將不允許進(jìn)入下一步的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。通過對(duì)預(yù)習(xí)情況嚴(yán)格把關(guān)，使學(xué)生不在盲目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建立預(yù)習(xí)考核題庫，預(yù)習(xí)考核題目涉及本次實(shí)驗(yàn)的理論知識(shí)、儀器儀表的使用方法、電路連接正誤判斷、實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的某些現(xiàn)象的解釋、實(shí)驗(yàn)中用到的調(diào)試方法等。

3　結(jié)束語

自主開放實(shí)驗(yàn)的最大好處是學(xué)生可以有更多的機(jī)會(huì)接觸實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)自己的問題并提出改進(jìn)思路。從實(shí)施的效果來看，大多數(shù)學(xué)生都能夠獨(dú)立和較好地完成實(shí)驗(yàn)。有的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中寫道:“模電實(shí)驗(yàn)提高了我們分析思考能力，從第一次做實(shí)驗(yàn)的遇到問題不知所措，到后來可以自己找出問題所在并將其解決。模電實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)我們嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度，使我們懂得一個(gè)小小的細(xì)節(jié)將決定實(shí)驗(yàn)的成敗，如雙電源接線問題和共地的問題?！?/p>

可以看出，自主開放實(shí)驗(yàn)不僅提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，也在無形中激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新潛能[11-12]。雖然對(duì)于教師來說，加大了準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的一些相關(guān)工作量，但我們還是希望學(xué)生可以在每一個(gè)實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的構(gòu)想，在研究方法、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ确矫娑加兴斋@，從中體驗(yàn)實(shí)踐成功的樂趣。希望學(xué)生能夠在實(shí)踐中有所發(fā)現(xiàn)，通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)探索求知的習(xí)慣。從目前的情況看，我們的自主實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系取得了一定的效果，但還需要經(jīng)過不斷地更新和完善使其更加的趨于實(shí)用。其他專業(yè)實(shí)驗(yàn)室也可根據(jù)自身的特點(diǎn)設(shè)計(jì)不同層次和不同方式的自主開放實(shí)驗(yàn)形式，共同探索和實(shí)現(xiàn)工程實(shí)踐教學(xué)的新模式。

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Exploration and Practice on Experimental Teaching Mode of Overall Opening and Autonomic Learning

YU Lei，WANG Limin，XIAO Yihan

(Electrotechnics and Electronics Experiment Teaching Center，Harbin Engineering University，Harbin 150001，China)

Analog electronic technology experiment pioneered on carrying out a full open，independent experimental teaching mode.It fundamentally changed the kind of "indoctrination" way of teaching mode in the previous experimental classes，which the teacher explained the experimental purposes，principles，contents，steps，requirements，instrument use and attentions at the first.The class emphasis students’ the ability of independent learning and independently finishing experiment.If it was looked at the independent experiment on the height of teaching reform，this learning mode will overturn the habitual thinking.This will bring the reform of teaching mode and teaching method.Students’ learning style and the experimental habits will change.

full opening; independent learning; teaching mode; Analog circuit experiment

2014-11-26；修改日期:2014-12-19

2013年哈爾濱工程大學(xué)高等學(xué)校教育教學(xué)改革重點(diǎn)基金；2014年哈爾濱工程大學(xué)教育教學(xué)改革實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)基金。

于蕾(1977-)，女，工學(xué)博士，副教授，主要從事電子技術(shù)課程教學(xué)和實(shí)驗(yàn)建設(shè)、管理與規(guī)劃方面的工作。

G424；G642.4

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2016.01.047