包 濤，周德云，林華杰

(西北工業(yè)大學 陜西省電子實驗教學示范中心,陜西 西安 710129)

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)迅猛發(fā)展，電子信息技術(shù)已經(jīng)涉入社會生活的各個領(lǐng)域及行業(yè)，專門化、專向性更為明顯。特別是在生產(chǎn)一線直接從事技術(shù)生產(chǎn)、管理和技術(shù)開發(fā)的電子類應用型人才愈加顯得供不應求。一方面，電子設備的生產(chǎn)、操作、管理、使用和維修需要大量的具有一定電子知識背景和較強動手實踐能力的技術(shù)人才；另一方面，生產(chǎn)部門的技術(shù)改革同樣需要具有扎實電子基礎理論的創(chuàng)新人才。為了適應未來發(fā)展及適應社會主義建設需求和提高辦學效益，如何培養(yǎng)“應用型”“創(chuàng)新型”復合人才，是目前高等教育工作者面臨的重要課題[1-3]。

學生的高水平創(chuàng)新工程素質(zhì)是在校期間所有教學環(huán)節(jié)綜合完成的體現(xiàn)，其中實驗教學是重要一環(huán)[4]。近年來，隨著高教改革的逐步深化和素質(zhì)教育理念的不斷提升，實驗課程教學已成為高校本科教育中重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中具有其他課程不可取代的價值[5-6]，主要表現(xiàn)在培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際，加強實踐和提高創(chuàng)新等能力方面。

西北工業(yè)大學是一所以發(fā)展航空、航天、航海工程教育和科學研究為特色的多科性、研究型、開放式大學，是“985工程”“211工程”重點建設學校[7]。在知識經(jīng)濟發(fā)展和國際競爭激烈的形勢下，始終堅持“以學生為根、以育人為本、以學術(shù)為魂、以學者為要、以責任為重”的教育理念[8]，在深化實踐教學改革的同時，加強實踐教學的管理。目前，已建成多個不同門類的實驗教學中心、創(chuàng)新實驗基地、開放式實驗環(huán)境和創(chuàng)新型設計性實驗。

西北工業(yè)大學電子信息學院電子實驗教學中心是陜西省省級實驗示范中心。作為學校電子類實驗教學的主要基地，中心每年面向全校25個專業(yè)的六千多名本科生開設實驗課程10門，實驗項目150多個。

眾所周知，模擬電子技術(shù)是高等院校中電子、信息、電氣、計算機、微電子和控制等多個專業(yè)的重要專業(yè)基礎課程，具有很強的工程實踐性。由于該課程處于各專業(yè)教學的中間環(huán)節(jié)，因此其實驗教學對學生基本素質(zhì)的形成和發(fā)展起著不可替代的獨特作用[9]。通過模擬電子技術(shù)實驗課程的訓練，學生在加深對所學理論知識理解的同時，掌握了常用電子儀器的使用方法，并進一步培養(yǎng)了學生對電子電路的實驗研究能力和正確使用能力[10]，這對于培養(yǎng)適應社會的“寬口徑、復合型”人才具有其獨特的地位和作用。

1 存在的問題

然而在模擬電子實驗的教學實踐活動中，我們強烈地意識到，教學的內(nèi)容和方法與高等教育發(fā)展的態(tài)勢、與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的標準仍存在一定差距。分別表現(xiàn)在以下兩個方面。

1)實驗內(nèi)容陳舊。

以往開設的電子技術(shù)實驗課程，驗證性實驗占據(jù)全部實驗內(nèi)容的80%以上，而綜合性、設計性實驗內(nèi)容幾乎為零。對于這樣的課程安排，將直接導致學生對課程學習的目的和意義理解不夠，學生的工科思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)遠遠不到位，進而影響了學生學習電子線路系列課程的主動性和積極性。

2)教學模式單一。

傳統(tǒng)的教學方法都是以“填鴨式”教學為主，教師在課堂上既是主導又是主體。教學過程中，學生機械、呆板地按照實驗指導書插線、測量和記錄數(shù)據(jù)。這樣的教學模式不僅不能激發(fā)學生對實驗課的興趣，更阻礙了學生對于新知識學習的主動性和創(chuàng)造性。

2 立足基本實驗教學擴充新型內(nèi)容

在陜西省重點課題“研究型大學開放式個性化自主型電子實踐教學模式改革”項目支持下，中心圍繞著“以學生為主體，以教師為主導，以能力培養(yǎng)為核心，促進學生理論、實踐和創(chuàng)新全面提高”這一主題，進行了一系列實驗教學改革。

2.1 實驗內(nèi)容

在保證驗證性實驗內(nèi)容的基礎上，大力發(fā)展綜合性、創(chuàng)新性和開放性實驗內(nèi)容，并注重加強與后續(xù)課的聯(lián)系。針對不同程度、不同專業(yè)和不同興趣的學生，開設內(nèi)容豐富、形式多樣的層次化實驗教學內(nèi)容[9]，具體安排有以下4個層次。

第一層，入門層。該層主要以演示驗證型和模擬操作型實驗為主，包括：常用儀器的使用，器件識別和檢測方法、基本放大電路交、直流參數(shù)的測量方法等。這一層次主要是以激發(fā)學生的學習興趣、培養(yǎng)實事求是的科學態(tài)度以及提高學生的基本實驗技能為主，要求學生在指導老師的引導下熟練完成各項內(nèi)容，并掌握的數(shù)據(jù)處理和分析方法。

第二層，基礎層。這是今后普遍采用的教學層。它以基礎設計型實驗為主，培養(yǎng)學生的獨立思考能力和電路分析能力。實驗電路的設計、方案的選擇和操作步驟由學生獨立完成。配備如Multisim等仿真軟件，課程中軟件分析設計和硬件電路實驗同時進行。該層次的要求是培養(yǎng)學生的工程素質(zhì)、實驗技能和分析解決問題的能力[11]。

第三層，拓展層。要求學生在完成基礎層實驗內(nèi)容后，開設能夠綜合應用其所學知識，同時滿足實驗學時和實驗難度的增加、設計型和綜合型實驗比例提高等要求的實驗項目，例如一些科研小項目或根據(jù)學生的愛好與特長設計開發(fā)的實踐項目。

第四層，提高層。該層是面向基礎扎實、實踐動手能力強和具有創(chuàng)新精神的學生，進一步增強其工程設計和綜合應用素質(zhì)，為選拔優(yōu)秀人才做準備。該層以綜合設計型實驗內(nèi)容為主，也可有機組合，主要包括學生課外的科技活動、課程設計、賽前培訓和畢業(yè)設計等內(nèi)容。

通過參考《模擬電子技術(shù)實驗》教學大綱，實驗內(nèi)容的安排如表1所示，層次分類如表2所示。

表1實驗內(nèi)容安排

序號實驗項目實驗內(nèi)容實驗學時1單級共射放大電路驗證42差動放大電路驗證43集成運算放大器的線性應用綜合24多級負反饋放大電路綜合2

(續(xù)表)

序號實驗項目實驗內(nèi)容實驗學時5集成運算放大器的其他應用綜合46低頻功率放大電路驗證27整流、濾波電路驗證28函數(shù)發(fā)生器的設計設計49溫度控制器的設計設計410直流穩(wěn)壓電源的設計設計4

表1中，通過單級共射放大電路和差動放大電路的學習，幫助學生掌握靜態(tài)工作點的測試和調(diào)整方法，學會測量放大器的放大倍數(shù)、輸入/輸出電阻及幅頻特性等，并體會差動放大電路是如何抑制“零點漂移”等問題；集成運算放大器的線性應用，要求學生掌握由集成運算放大器組成的比例、加法、減法電路的功能、并結(jié)合積分和微分運算電路做比較；在多級負反饋放大電路中，研究負反饋對放大器非線性失真的改善作用及付出的代價，掌握負反饋放大器性能指標的測試方法并觀察負反饋對；集成運算放大器的其他應用，旨在進一步學習運算放大器對信號處理、變換和產(chǎn)生等方面的應用，為綜合應用奠定基礎；低頻功率放大電路，要求掌握集成功率放大器的使用及主要性能指標的測試；最后，通過對整流、濾波電路的學習，掌握單相半波和單相全波整流電路的工作原理與測試方法。

表2按層次分類

層次分類實驗項目實驗學時入門層單級共射放大電路4差動放大電路4基礎層集成運算放大器的線性應用2多級負反饋放大電路2低頻功率放大電路2拓展層集成運算放大器的其他應用4整流、濾波電路2提高層函數(shù)發(fā)生器的設計4溫度控制器的設計4直流穩(wěn)壓電源的設計4

通過以上實驗項目的學習，學生已完成了表2中的入門層、基礎層和拓展層實驗項目，具備了模擬電子技術(shù)的基本實驗技能。在此基礎上，我們通過增加3個設計性實驗項目，為具有扎實基礎背景和較強動手能力的學生提供更廣闊的發(fā)揮空間。通過實驗內(nèi)容的安排，進一步增強學生的工程設計和綜合應用素質(zhì)。具體為以下3個方面內(nèi)容。

1)通過函數(shù)發(fā)生器的制作，學生自行設計能輸出方波—三角波—正弦波的信號發(fā)生器，并學會安裝與調(diào)試由多級單元、運算放大器組成的電子線路。

2)溫度控制器包含測溫和控溫電路，通過該項目的設計與制作，進一步熟悉集成運算放大器的線性和非線性應用。

3)通過對直流穩(wěn)壓電源的設計、制作和調(diào)試，熟悉變壓器、整流二極管和濾波電容的實際特性并了解集成穩(wěn)壓器的工作原理。

通過以上實驗教學內(nèi)容的安排，目的是提高學生在電子技術(shù)領(lǐng)域的工程實踐能力和理論創(chuàng)新能力?；谝陨显趯嵺`和理論兩方面的全面培養(yǎng)，為提高學生素養(yǎng)，達到人才培養(yǎng)的目標提供了有力支撐。

2.2 教學模式

針對傳統(tǒng)“填鴨式”教學帶來的弊端，我們新增“模擬電路設計實驗”，將原來的實驗學時由16調(diào)整為32，給予學生足夠的時間去設計和搭建電路，系統(tǒng)地、分層次地提高學生的實驗技能。

第一層，入門層。采用由教師在講臺演示，學生跟著老師一步步完成實驗，幫助學生快速掌握測量方法、測量原理、測量步驟和常用儀器使用方法及注意事項等，避免學生在學習初期不會連線、不知實驗如何下手等問題，這一步也可借助于虛擬儀器，微課等教學手段進行[11]。

第二層，基礎層。采用在掌握測量方法的基礎上，以教師指導，學生獨立完成為主。實驗學時的增加，為學生在面包板上自行搭建并調(diào)試電路提供了可能性。避免了學生在傳統(tǒng)實驗板上機械地按照實驗指導書接線、測量和記錄數(shù)據(jù)等固定呆板的教學形式。

第三層，拓展層。采用教師制定題目，給出具體的實現(xiàn)指標，由學生獨立完成。這一層應充分利用EDA等仿真軟件進行模電實驗教學，這樣不僅彌補了實驗儀器和元器件短缺等對學生的客觀限制，還能充分利用軟件中提供的各種分析方法，輔助學生更快、更透徹地掌握教學內(nèi)容。更重要的是，這極大地調(diào)動了學生的自主學習積極性，且進一步培養(yǎng)學生對電路的設計能力。

第四層，提高層。為了滿足這一層次內(nèi)容，實驗室配置了30套電子探索者開發(fā)板(electronics explorer board，EE Board)。該開發(fā)板囊括了各種模擬及數(shù)字電路所需的測試和測量設備，通過基于PC的WaveForms軟件，即可對模擬或數(shù)字信號進行獲取、存儲、分析、產(chǎn)生和重用，系統(tǒng)地形成了虛擬與實物相結(jié)合的多元化實驗平臺。

該層采用在教師指導下，學生利用EE Board，獨立完成設計、實驗和調(diào)試的教學方法。EE Board表面為一塊無焊面包板，集示波器、波形發(fā)生器、電源、電壓表、參考電壓發(fā)生器，以及可做邏輯分析儀的32路數(shù)字信號接口于一體，所有的設備只需通過簡單的連線即可與面包板上搭建的電路相連。由于其整合了所有在設計和測試電路需要使用的設備，學生通過它可以完成、測試并分析一個真實的電路，且該工作并不局限于實驗室內(nèi)完成，即任何場所都可以成為一個設備齊全的24小時開放實驗室。這為學生帶來了極大的便利，可以激勵學生合理安排和利用自己的業(yè)余時間，進一步加強學生在綜合、創(chuàng)造和研究能力等方面的訓練。

3 結(jié)束語

實驗教學是高校教學體系的重要組成部分，同時也是培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[13]。作為實驗教學改革的核心——實驗內(nèi)容的改革，如何科學合理地設置實驗教學內(nèi)容，是確保實現(xiàn)實驗教學目的的重要保證。

模擬電子技術(shù)實驗課程的教學不僅僅在于培養(yǎng)學生對模擬電路的分析和計算能力，更重要的還體現(xiàn)在培養(yǎng)學生如何應用模擬電子技術(shù)理論，解決實際問題的能力[14]。因此，作為實驗課教師，我們除了研究課程的理論知識，還應充分探究實驗教學的特性，根據(jù)培養(yǎng)目標，科學合理的重構(gòu)實驗教學內(nèi)容[15]。

在新開設的“模擬電路設計”課程中，我們面向全校提供菜單式的實踐教學服務，包括入門、基礎、拓展和提高4個層次的教學內(nèi)容，各院系可根據(jù)學科和專業(yè)的需求，在各層次教學模塊中相應選擇實驗項目。通過制定具有學科專業(yè)特色的實踐教學套餐，構(gòu)成了適合于不同學科、專業(yè)的實驗課程體系和實踐教學計劃。在今后的實驗教學中，我們將把培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和提高學生綜合素質(zhì)作為中心永恒的發(fā)展目標。

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