任青蓮 李東紅 郭 萍

（太原科技大學(xué)，太原 030024）

以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)向的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索

任青蓮 李東紅 郭 萍

（太原科技大學(xué)，太原 030024）

電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)是電子、電氣類專業(yè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重點(diǎn)內(nèi)容，為培養(yǎng)學(xué)生掌握整個(gè)電子線路體系的能力，提高工程意識(shí)，激發(fā)創(chuàng)新思維，把工程應(yīng)用問題引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提出了一種以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)向的教學(xué)方法，明確了實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，改革了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施方式。以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)向的教學(xué)方法不僅培養(yǎng)了學(xué)生的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、獨(dú)立思考的習(xí)慣，而且培養(yǎng)了學(xué)生的自主創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作精神，為學(xué)生今后的工作實(shí)踐奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)；項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)；工程實(shí)踐；創(chuàng)新能力

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是本科教育的重要組成部分，是鞏固理論知識(shí)、理論聯(lián)系實(shí)際的重要平臺(tái)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神起很重要的作用，是衡量高校教育質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)[1]。電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)是電子電氣類專業(yè)重要的基礎(chǔ)實(shí)踐課程，該課程的顯著特點(diǎn)是基礎(chǔ)理論與工程實(shí)踐結(jié)合特別緊密，在本科生教學(xué)過程中占有很重要的地位，在培養(yǎng)學(xué)生深化知識(shí)理解、掌握實(shí)踐技能、形成工程素養(yǎng)等方面起著非常重要的作用[2-3]。

目前，由于多種因素的制約，電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍然存在以下不足：教學(xué)模式主要采用 “老師講、學(xué)生聽”模式；現(xiàn)有的常規(guī)教學(xué)內(nèi)容綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)不多，多為原理性或驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，綜合性和關(guān)聯(lián)性差，與實(shí)際工程應(yīng)用脫節(jié)較為嚴(yán)重；教學(xué)要求單一，使得學(xué)生過于依賴?yán)蠋?，缺乏積極、主動(dòng)參與的意識(shí)，教學(xué)過程中學(xué)生的中心地位得不到體現(xiàn)，學(xué)習(xí)的興趣得不到激發(fā)，更缺乏工程意識(shí)，既不能提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，同時(shí)也抑制了學(xué)生的創(chuàng)新欲望。如何從實(shí)驗(yàn)的角度理解和掌握電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，成為該課程實(shí)踐教學(xué)改革的重要目標(biāo)[2-4]。

以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)向組織電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既注重基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)擴(kuò)展知識(shí)范圍，側(cè)重系統(tǒng)設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新發(fā)揮，不僅能培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際工程問題的能力，而且能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和工程素養(yǎng)[5-7]。

一、明確實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)包括模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)，數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)，通信電子線路實(shí)驗(yàn)。我校分別在大學(xué)本科第4、5學(xué)期開設(shè)，其中模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)和數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)為單獨(dú)設(shè)課的實(shí)驗(yàn)課程，分別24學(xué)時(shí)，通信電子線路實(shí)驗(yàn)為課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，8學(xué)時(shí)。

根據(jù)電子技術(shù)實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合我校實(shí)踐教學(xué)的實(shí)際條件，遵循“加強(qiáng)基礎(chǔ)、注重綜合、突出創(chuàng)新”的原則，將電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為常規(guī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)和通信電子線路的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容都包含三個(gè)層次的項(xiàng)目：基礎(chǔ)層、綜合設(shè)計(jì)層和研究創(chuàng)新層，各個(gè)層次實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)如圖1所示[1]。

圖1 電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)

常規(guī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能簡單地認(rèn)為是驗(yàn)證理論知識(shí)，按照實(shí)驗(yàn)講義按部就班地機(jī)械操作，而是將完成項(xiàng)目所需的知識(shí)、能力分解到各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，所有實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)都盡可能以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)向。不僅要使學(xué)生學(xué)會(huì)規(guī)范、熟練地使用儀器設(shè)備，掌握電路的基本測量方法、數(shù)據(jù)采集、分析問題和處理問題的基本技能，而且要培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的研究態(tài)度以及基本的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)，這些都是創(chuàng)新的前提條件。

創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求學(xué)生綜合利用所學(xué)的模擬電路、數(shù)字電路和通信電子線路等知識(shí)和掌握的實(shí)踐技能，結(jié)合EDA等現(xiàn)代化分析設(shè)計(jì)軟件，對(duì)電路進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，并能實(shí)現(xiàn)一個(gè)比較完整的電子系統(tǒng)，激發(fā)學(xué)生對(duì)電子工程領(lǐng)域的研究興趣，樹立工程意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力、解決實(shí)際科研問題的能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

二、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，常規(guī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)精簡驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加綜合設(shè)計(jì)內(nèi)容，創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)增加項(xiàng)目級(jí)、系統(tǒng)級(jí)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，應(yīng)遵循以下兩點(diǎn)原則。

1.由淺入深、循序漸進(jìn)、加強(qiáng)基礎(chǔ)、注重綜合

為了全面培養(yǎng)學(xué)生掌握扎實(shí)的基本實(shí)踐技能，加深理解和掌握各種單元電路的工作原理、分析設(shè)計(jì)方法，并力求體現(xiàn)研究和創(chuàng)新意識(shí)。選擇基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)和代表性環(huán)節(jié)作為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如放大電路、濾波電路、穩(wěn)壓電源、信號(hào)運(yùn)算電路、多路搶答器、序列脈沖發(fā)生器、交通燈控制器、調(diào)制器、解調(diào)器和混頻器等，這些都是電子系統(tǒng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置可以以問題為出發(fā)點(diǎn)，每門實(shí)驗(yàn)課完成一個(gè)或幾個(gè)綜合大實(shí)驗(yàn)，并鼓勵(lì)學(xué)生可以自主命題，進(jìn)一步發(fā)揮。如數(shù)控增益放大器、溫度監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)控直流源、密碼鎖、頻率計(jì)、出租車計(jì)費(fèi)器、無線通信發(fā)送系統(tǒng)、接收系統(tǒng)等。培養(yǎng)學(xué)生靈活應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)仿真和硬件實(shí)驗(yàn)緊密結(jié)合的方法來完成綜合類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

2.項(xiàng)目導(dǎo)向、學(xué)生自主、突出創(chuàng)新

根據(jù)學(xué)生所學(xué)專業(yè)（自動(dòng)化、電子信息、通信工程、電氣控制與自動(dòng)化和測控專業(yè)）和學(xué)生的個(gè)人興趣選擇具有工程背景的實(shí)踐項(xiàng)目，可以是“大學(xué)生電子競賽題目”和 “大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目”，也可以是在日常生活中碰到的實(shí)際問題，這些研究項(xiàng)目都不是很大，都很適合以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)向、以學(xué)生為主導(dǎo)去進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，使學(xué)生真正體會(huì)到學(xué)有所用的樂趣，大大調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，通過項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式培養(yǎng)學(xué)生的分析問題、解決實(shí)際問題的創(chuàng)新實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)管理與溝通合作能力，幫助學(xué)生樹立現(xiàn)代工程意識(shí)，并使學(xué)生掌握小型電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，為一些學(xué)有余力、對(duì)科研有著濃厚興趣的學(xué)生提供了一個(gè)自我提升的平臺(tái)，也充分體現(xiàn)了因材施教的教學(xué)原則。

三、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施環(huán)節(jié)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與目標(biāo)制定教學(xué)計(jì)劃，教師利用設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，根據(jù)課程大綱實(shí)施分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)。所有同學(xué)在固定的時(shí)間內(nèi)完成指定的教學(xué)內(nèi)容，然后有興趣、有能力的同學(xué)可以繼續(xù)選擇創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。

1.常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施

采用一個(gè)整班分成兩個(gè)小班，每人一個(gè)獨(dú)立小組，在固定的時(shí)間內(nèi)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)老師輔導(dǎo)15～20個(gè)學(xué)生，采用經(jīng)典的三步走：課前預(yù)習(xí)，課內(nèi)獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，課后完成實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告。

為提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，方便學(xué)生自主學(xué)習(xí)，改變以往教師主講實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式，在校園網(wǎng)站上建立課程主頁，包括課程大綱、教學(xué)教案、參考設(shè)計(jì)、元器件手冊(cè)及儀器設(shè)備的使用視頻等教學(xué)資源。實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生觀看與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的網(wǎng)上資源，幫助學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法步驟，并撰寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，讓學(xué)生帶著問題進(jìn)入實(shí)驗(yàn)，這樣既調(diào)動(dòng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，也提高了實(shí)驗(yàn)效率。課堂上，所有學(xué)生都是獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，建立以學(xué)生為主的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。實(shí)驗(yàn)后，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告，以培養(yǎng)闡述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表達(dá)能力[8-10]。

在常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也應(yīng)注重工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的培養(yǎng)，教師在理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以根據(jù)專業(yè)選擇合適的項(xiàng)目案例，將設(shè)計(jì)項(xiàng)目分解為小的題目，分散到每一個(gè)對(duì)應(yīng)的章節(jié)。從電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的角度來重新分析、梳理項(xiàng)目的內(nèi)容，從中尋找與課程內(nèi)容的結(jié)合點(diǎn)和切入點(diǎn)，教師可以根據(jù)課程進(jìn)展及時(shí)組織實(shí)施各單元電路設(shè)計(jì)。最后將一個(gè)個(gè)課程的知識(shí)點(diǎn)與項(xiàng)目有關(guān)內(nèi)容結(jié)合、融合在一起，來形成涵蓋課程知識(shí)點(diǎn)的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[3]。

例如：在模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，可以選擇音響放大器為設(shè)計(jì)項(xiàng)目，該項(xiàng)目需要綜合低頻電壓放大器、信號(hào)運(yùn)算電路、有源濾波電路，反饋電路、低頻功率放大電路以及電源電路等多方面的內(nèi)容，是一個(gè)較好的模擬電路綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目，先將系統(tǒng)分解為各個(gè)單元模塊，并確定各模塊的性能指標(biāo)及相互間的聯(lián)系，在做相應(yīng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)就可對(duì)具體電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后到學(xué)期末再將各模塊整合，調(diào)試構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。使得學(xué)生熟悉電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，掌握模擬電路各基本單元電路的設(shè)計(jì)方法，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

2.創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施

在創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，以項(xiàng)目為導(dǎo)向，學(xué)生以3人一組形成一個(gè)團(tuán)隊(duì)，利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件，在時(shí)間開放、資源開放的環(huán)境下進(jìn)行研究創(chuàng)新。學(xué)生根據(jù)需要通過預(yù)約等方式自主安排時(shí)間，實(shí)驗(yàn)室向?qū)W生開放教學(xué)資料、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)材料等資源，為學(xué)生的進(jìn)一步進(jìn)取提供實(shí)驗(yàn)時(shí)間和資源上的保障。這種方式保證學(xué)生必要的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力[1]。

在項(xiàng)目的實(shí)施過程中應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)會(huì)自主思考，自己用所學(xué)知識(shí)和技術(shù)技能去解決，在具體做的過程當(dāng)中，碰到新的知識(shí)，主動(dòng)去探索，利用圖書館、網(wǎng)上資源等各種渠道獲取所需知識(shí)，并要對(duì)所獲取的知識(shí)學(xué)會(huì)去偽存真，改變一直以來跟著老師走的學(xué)習(xí)方法。教學(xué)實(shí)施過程當(dāng)中教師引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生怎樣做項(xiàng)目，把做項(xiàng)目的關(guān)鍵過程環(huán)節(jié)告知學(xué)生，并在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中進(jìn)行必要的檢查指導(dǎo)，創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施過程如圖2所示。

圖2 創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施過程

在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過程中，首先根據(jù)設(shè)計(jì)題目明確項(xiàng)目要實(shí)現(xiàn)什么功能，達(dá)到什么指標(biāo)，然后根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)該具備的各項(xiàng)功能將系統(tǒng)劃分為若干個(gè)功能相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)，并確定各子系統(tǒng)之間的關(guān)系，然后選擇單元電路實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)。從系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、模塊劃分、電路仿真、PCB設(shè)計(jì)、焊接調(diào)試、系統(tǒng)連調(diào)、自主創(chuàng)新等環(huán)節(jié)由學(xué)生自主完成，教師根據(jù)實(shí)際情況提供積極的引導(dǎo)、與學(xué)生進(jìn)行必要的討論和進(jìn)行一些關(guān)鍵點(diǎn)的檢查，最后提交設(shè)計(jì)成果及規(guī)范性的項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告。

創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有科學(xué)研究的成分，設(shè)計(jì)開發(fā)的成分，是科學(xué)研究的一個(gè)簡單過程，在實(shí)踐中使學(xué)生了解科研活動(dòng)是怎樣開展的，也真正體會(huì)到學(xué)有所用的樂趣，進(jìn)而大大激發(fā)了學(xué)習(xí)的熱情，培養(yǎng)了學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力。

為確保電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，必須制定合理的考核方式，為此對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式進(jìn)行改革，改變“重結(jié)果”為“結(jié)果與過程相結(jié)合”，注重綜合能力評(píng)價(jià)，突出實(shí)驗(yàn)過程中的平時(shí)表現(xiàn)，包括實(shí)驗(yàn)態(tài)度，實(shí)驗(yàn)方法，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的實(shí)際能力，團(tuán)隊(duì)意識(shí)等，同時(shí)鼓勵(lì)探索和創(chuàng)新，避免考核結(jié)果的片面性，保證實(shí)驗(yàn)成績公正、客觀合理。

四、結(jié)束語

以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)向的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)了學(xué)生以工程項(xiàng)目為核心的思維方式，綜合應(yīng)用多學(xué)科理論、知識(shí)、方法分析、解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)也使學(xué)生養(yǎng)成了自己思考的習(xí)慣。學(xué)生通過自己和團(tuán)隊(duì)的不懈努力，從方案設(shè)計(jì)到目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，最終完成了可運(yùn)行的“產(chǎn)品”，激發(fā)了學(xué)生極大的成就感，增強(qiáng)了對(duì)電子信息工程領(lǐng)域的研究興趣，并鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力，為日后從事工作打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

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[10]趙玉紅，李欣，崔建林，等.MOOC環(huán)境下基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2016，33（3）：13-15.

（責(zé)任編輯：張華凡）

Project Oriented Electronic Circuitry Experimental Teaching Reform

REN Qinglian,LI Donghong,GUO Ping
（Taiyuan University of Science and Technology,Taiyuan 030024,China）

To develop the students’ ability to master the entire electronic circuit system,improve their engineering consciousness,and inspire them with creative thinking,a project-driven teaching method was proposed in which engineering problems are brought into experimental teaching.This paper discussed experimental teaching objectives,the optimization of teaching mode and contents,and the combination of projects and teaching.The project-driven teaching method can not only cultivate the students’electronic system design abilities and independent thinking habits,but also develop their innovation abilities and team spirit.These abilities can lay a solid foundation for the students’future work.

electronic circuitry experiment;project-driven;engineering practice;innovation capacity

G642.0

任青蓮（1976—），女，副教授，研究方向：電子技術(shù)應(yīng)用及無線通訊

太原科技大學(xué)2016校級(jí)教學(xué)改革研究項(xiàng)目（201626）；山西省2014年教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（J201415）。