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电子设计竞赛实验教学改革

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电子技术课包括数字电子技术和模拟电子技术,是自动化、测控等专业的重要专业基础课。要熟练掌握电子技术,除了要掌握基本理论外,还要掌握电子器件及基本电路的应用技术,因此,实验教学是电子技术课程的重要环节,通过实验教学,使学生进一步掌握基础理论知识,提高动手能力和创新能力,把学生培养成有熟练技能的社会需求型人才。而大学生电子设计竞赛又为电子技术实践应用及学生能力的锻炼提供了有利的机遇与平台。大学生电子设计竞赛经过多年的发展,越来越受到广大教师的重视、学生的欢迎及社会的普遍认可。电子设计竞赛的初衷是为了指导电子类的课程建设。在竞赛中发现课程中的薄弱环节;将新技术引入教学内容;更好地培养学生的创新意识;促进教学大纲和教学内容的改革。通过参赛,学生可以灵活运用所学知识,培养其创新精神、协作精神,提高其实际应用能力、设计创作能力。

大学生电子设计竞赛对大学生来说具有很大的挑战性,时间短、任务重。学生要想在短时间内出色的完成竞赛任务,要求参赛小组同学不但有灵活运用知识的能力,还必须具备较强的资料查阅能力、协调工作能力,这就要求学生在平时的学习实践中积累知识、培养能力。旨在以培养和提高学生创新能力和实践能力为目标,以全国大学生电子设计竞赛为参照,针对电子技术实验教学改革提出几点看法。

1电子技术实验教学改革的必要性

目前在教学过程中,教学模式与高素质创新人才培养有一定差距,电子技术实验必须进行改革。(1)实验内容陈旧不利于培养学生创新意识。以往电子技术实验以简单验证性实验为主,实验指导书比较详尽,只要学生按照讲义写的步骤和方法进行操作,即可得到正确的结果,不能吸引学生的实验兴趣,不利于培养学生的创造性思维;综合设计题目多年未更新,学生可以通过往届学生找到完整的资料,不利于学生创新能力的培养;设计题目与实际工程脱节,学生创新意识不强。(2)学生实践基础薄弱,迫切需要锻炼的机会。电子技术实验是学生进入大学以后最先开设的电子类实验,学生的实践基础比较弱、动手能力差,相对于其他实验而言,线路比较复杂,所用仪器和元器件比较多,这就迫切需要给学生提供更多动手操作的机会,注重培养学生工程实践能力。(3)电子设计竞赛迫切要求学生创新能力的培养。全国电子设计竞赛成为学生大学以来最重要的比赛,受到学生和学校的高度重视。从历年来电子设计竞赛试题和学生在竞赛过程中的表现来看,电子设计竞赛不仅反映了电子技术发展方向对学生能力方面的要求,而且能及时暴露实验教学中的不足,促使实验教学环节中加强对学生工程实践能力和创新能力的培养。

2实验教学改革探索

2.1层次化实验内容实验内容层次化,分为基础性实验和综合设计性实验。(1)基础性实验作为必修实验内容,主要包括典型电路、典型器件的验证性实验以及常用仪器的使用,其内容涵盖理论课的重要知识点,同时,增加验证性实验理论分析部分、思考题、设计性题目,例如增加用一片74LS153及74LS163实现2、4、8、16可控分频的设计。通过分析、设计使学生深刻理解电子技术理论知识,提高学生对实验的兴趣,是培养学生创新精神和实践能力的初级阶段。(2)综合性设计性实验,以“国家级大学生电子设计竞赛”为参照,根据需要与可能,选择或提出要开发的电子产品项目。该部分主要将与生活实践相关的课题和电子设计竞赛题目融入到电子技术实验中,以培养学生的创新能力,使学生在平时的实验中做到知识的储备。该部分主要是考核学生综合运用基础知识进行理论设计的能力,考核学生的创新精神和实验技能。这里有几点需要注意:①与生活实践相关的课题如抢答器等使学生完成实验时能看到成果,激发学生实验的欲望。同时鼓励学生在完成设计要求的基础上可以实现任何能想到的功能,不断完善、改进功能。变被动创造为主动开发,发挥学生想象创造的空间。②电子设计竞赛题目综合性比较强,在单纯的电子技术实验里学生还没有掌握其他专业性课程的情况下,将其能用电子技术实现的内容分离开来进行改善性设计,作为学生的设计性实验。如波形发生器等。对学生的要求是依托于但不限于用电子技术知识实现。学生可以根据实际应用增加功能项。实际应用是学生创新的动力源泉。③实验内容要注意难易程度的把握,既要考虑使一般学生能在规定的时间内完成基本要求,又能使优秀学生有发挥与创新的余地。

2.2改进实验教学方法改变以教师为主的教学模式,实施以学生为主的教学方法,变为启发式、任务驱动式教学。基础性实验之初,教师会讲解仪器的使用注意事项及实验要求,实验教学过程中教师不再讲授如何分析电路,而是指导学生根据实验内容的要求自行实验,分析电路、设计电路等,出现问题鼓励学生自行解决,解决不了分组讨论,实在解决不了,再由教师加以指导,这种以学生为主的实验教学模式能够加深学生对问题的理解和知识的掌握,充分发挥学生的积极性、自觉性、创造性和团队合作性,培养学生的动手解决问题能力。在综合设计性实验开始之际,将设计任务布置给学生,学生自愿组合三人一组,根据自己的兴趣及自身能力选择题目或自拟题目,教师负责选题把关,指导学生综合运用所学专业知识及相关技术,自主完成设计题目的信息搜集、方案论证,教师对方案进行审核与指导。使用Multisim等软件仿真,教师审查仿真结果,指出问题所在。学生绘制电路原理图与PCB板图、PCB制板、购件焊接调试并制作出实物作品、撰写报告、答辩等一系列任务。

2.3开放实验室学生平时需要用到实验室资源,可以和实验教师预约开放实验室,包括电子技术实验室-学生可以作典型验证性实验;虚拟实验室-学生可以进行电路仿真设计,避免元器件的浪费;工艺实验室-学生可以进行电路的焊接、调试。教师选出几个负责的学生自行管理实验室。使实验室资源得到充分的利用,为学生提供更多的实际创作机会。

2.4结果评估基础验证性实验主要通过课堂提问来检查学生对实验课的预习情况及理论知识的掌握、检查实验操作情况、报告书写情况综合给出成绩;设计性实验结束时,教师会将设计优秀的作品进行演示,尤其是有些学生在完成实验要求的基础上又自行增加了一些功能,会让这些学生将他们的设计方案向大家讲解下,学生之间相互学习,取长补短。师生进行交流答辩,教师对各组设计作品评分,对每人贡献表现评分。各组递交设计报告、写出心得体会、提出改进建议。教师通过学生的建议改进下期的实验内容。

3结语

以典型电路为主的验证性实验增加更多思考、分析、设计的内容,充分调动学生学习的自主性与积极性。课程设计题目自选或自拟,学生对设计性的实验很感兴趣,设计内容依托于但不局限于本课程的知识范围,而是鼓励学生自主发挥。学生的学习积极性有了明显的提高,激发出学生很多非常好的创意。初步培养、形成了三人团队,为参加电子设计竞赛做了铺垫。通过对电子技术实验教学改革与实践,学生对电子技术实验产生了浓厚的学习兴趣,掌握了电路的设计过程,提高了动手能力,培养了创新能力。

作者:俞志英 于凡 单位:大连海事大学 信息科学技术学院

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