1 建立完善的實驗硬件條件,科學設置各實驗室實驗硬件是實驗教學的先決條件,必須加大相關教學設備的投入,同時科學設置各實驗室,使實驗教學合理高效運行。為此,實驗室可按以下原則設立。
2 建立完善的實驗教學體系根據實際情況,可將電子基礎實驗分為三個層次、四個模塊。三個層次分基礎型實驗、綜合設計型實驗、設計研究型實驗。其中,前兩種實驗是要求每個學生必須完成的實驗內容,第三種實驗是針對學有余力的學生而開設的,能夠進行自主選擇的創新型實驗。四個模塊分為電子基礎實驗模塊、電子工程實踐模塊、虛擬仿真模塊和創新實驗模塊。
基礎型實驗:主要訓練學生的實驗基本知識、技能、儀器儀表的熟練使用。它主要配合《電路分析》、《模擬電子技術》和《數字電子技術》這三門課程經典實驗的教學,完成對相關理論知識的驗證。
綜合設計型實驗:旨在培養學生的綜合設計能力、排除故障能力、電路調試能力、工程應用能力,教會學生掌握電子小產品設計實現的全過程。它包括虛擬仿真實驗模塊和電子工程實踐模塊。虛擬仿真實驗模塊主要是用于可編程邏輯器件CPLD 的編程與仿真、Protel99、EWB 等仿真軟件的學習,使學生初步掌握現代電子設計自動化技術。電子工程實踐模塊主要承擔電子產品的制作、裝配與調試等工程實踐訓練。
設計研究型實驗:旨在培養學生專業綜合知識的應用能力,創新與研究能力。創新實驗模塊內容涵蓋了電子技術、單片機系統、嵌入式系統、智能儀器等內容。利用創新實驗室提供的先進儀器儀表,使學生在校期間就能夠觸摸到現代科技發展的脈搏。該實驗室一般不承擔常規教學任務,主要進行課外自選實驗,興趣實驗,科技創新活動,同時也作為學生參加大學生電子設計競賽和“挑戰杯”科技制作大賽的學生培訓和比賽用的場地,它成為了高素質的創新型人才的培養基地。在管理上可由實踐經驗豐富、責任心強的教師兼管,并在規定的時間向學生開放。
3 兼顧基礎,加強設計性實驗教學實驗分為驗證性實驗(基礎型實驗)和非驗證性實驗(綜合設計型)兩類,前者是依據教學大綱要求預先設計好的,只要求學生按照已知的方法和步驟進行操作即可,這種實驗方式在基礎訓練階段是必不可少的,但因為其本身的局限性,不利于學生自由發揮,也不利于學生創新能力的培養。而非驗證性實驗可以讓學生自主設計實驗。
在進行該類實驗教學時,教師可結合工程實際提出若干個設計任務,比如:簡易信號發生器、自行車轉速的測量、數字電子鐘、智能搶答器等綜合性題目,參照國大學生電子設計競賽模式,讓學生3人組成一個合作小組,選擇題目,在規定的時間內完成。學生按照任務進行方案的選擇與論證、電路的設計與仿真、用Protel99 繪制電路印制板、選擇元器件、安裝、焊接調試等過程,最后形成電子小產品,指導教師在指導過程必須把握每個環節的核心問題。圖1 是綜合設計型實驗教學工作流程圖。
4 加強“開放式實驗教學”傳統實驗教學大多結合理論課程開設實驗,是一種被動式教學,而所謂“開放實驗室”也只是時間上的開放。真正的“開放式實驗教學”是一種現代化教學方式,實驗室在時間和空間上雙重開放,將實驗時間交給學生,讓他們自行安排,
變實驗由“要我做”為“我要做”,真正讓學生成為教學中的主人。
在時間的安排上由原來的“剛性”變為“柔性”,在實驗室承擔非教學任務時間外對實驗開放,學生可以通過預約,對在實驗課內沒有完全掌握好的內容和學生自主選擇的實驗進行驗證。實行開放式教學后,學生在實驗次數、實驗時間、實驗內容上都具有彈性,使學生具有更自由的空間和更多的自主性。
實驗過程由“被動驗證”向主動“設計研究”型轉變,實施開放式教學后,教師可充分利用網絡資源,將實驗任務傳到校園網上。學生從網上獲取任務后,必須進行精心準備,自行擬訂實驗方案步驟,自主設計實驗電路,到實驗室后才能夠快速而獨立完成實驗操作,這樣可使學生養成良好的學習習慣。
實踐證明,開放式實驗教學豐富了教與學的內涵,成為理論聯系實際的重要教學環節,激發了學生自主學習與創新精神,培養了學生的動手能力,提高了學生的創新思維能力和科研能力,促進了學生綜合素質的發展。
5 實驗引入多媒體教學實驗教學要利用現代教育技術,將計算機輔助教學等先進手段引入實驗教學中。教學可將抽象的或難以進行教學操作的內容形象、直觀、生動地展現出來,提高了教學內容的可視性,使教學由難化易。如電子元器件的識讀、檢測,儀器儀表的使用過程等可利用多媒體動畫效果、生動、清楚演示出來。
6 加強教學管理與課程考核力度在教學管理上,一是加強對教師教學質量和責任心的考核。可通過建立相關的課程標準與課程教學方案的設計來督促教師把握教學內容,同時加大常規教學檢查,確保教學任務完成和教學質量的提高。二是加強實驗教學設備的管理,及時對實驗設備進行維護,確保各實驗室正常運行。
在實驗考核方式上,采用階段性考核和集中考核相結合的方式。階段性考核主要考核學生實驗項目的完成情況質量,該部分成績可占總成績的60%。集中考核是在課程結束后采用理論+操作的方式進行,且在題型上要注意綜合性,避免考核方式形式化,該部分成績可占總成績的40%。
3 結語
電子基礎實驗教學改革是一項長期而又復雜的系統工程。實驗教學改革涉及的范圍很廣泛,既與理論教學的改革密切相關,又依賴于師資素質的提高和基礎設施的建設,但關鍵在于教學觀念的轉變。要以能力、素質培養為目標,以教師為主導,學生為主體的原則,把實驗教學改革深入、扎實、長期地開展下去。
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