1 建立完善的实验硬件条件,科学设置各实验室实验硬件是实验教学的先决条件,必须加大相关教学设备的投入,同时科学设置各实验室,使实验教学合理高效运行。为此,实验室可按以下原则设立。
2 建立完善的实验教学体系根据实际情况,可将电子基础实验分为三个层次、四个模块。三个层次分基础型实验、综合设计型实验、设计研究型实验。其中,前两种实验是要求每个学生必须完成的实验内容,第三种实验是针对学有余力的学生而开设的,能够进行自主选择的创新型实验。四个模块分为电子基础实验模块、电子工程实践模块、虚拟仿真模块和创新实验模块。
基础型实验:主要训练学生的实验基本知识、技能、仪器仪表的熟练使用。它主要配合《电路分析》、《模拟电子技术》和《数字电子技术》这三门课程经典实验的教学,完成对相关理论知识的验证。
综合设计型实验:旨在培养学生的综合设计能力、排除故障能力、电路调试能力、工程应用能力,教会学生掌握电子小产品设计实现的全过程。它包括虚拟仿真实验模块和电子工程实践模块。虚拟仿真实验模块主要是用于可编程逻辑器件CPLD 的编程与仿真、Protel99、EWB 等仿真软件的学习,使学生初步掌握现代电子设计自动化技术。电子工程实践模块主要承担电子产品的制作、装配与调试等工程实践训练。
设计研究型实验:旨在培养学生专业综合知识的应用能力,创新与研究能力。创新实验模块内容涵盖了电子技术、单片机系统、嵌入式系统、智能仪器等内容。利用创新实验室提供的先进仪器仪表,使学生在校期间就能够触摸到现代科技发展的脉搏。该实验室一般不承担常规教学任务,主要进行课外自选实验,兴趣实验,科技创新活动,同时也作为学生参加大学生电子设计竞赛和“挑战杯”科技制作大赛的学生培训和比赛用的场地,它成为了高素质的创新型人才的培养基地。在管理上可由实践经验丰富、责任心强的教师兼管,并在规定的时间向学生开放。
3 兼顾基础,加强设计性实验教学实验分为验证性实验(基础型实验)和非验证性实验(综合设计型)两类,前者是依据教学大纲要求预先设计好的,只要求学生按照已知的方法和步骤进行操作即可,这种实验方式在基础训练阶段是必不可少的,但因为其本身的局限性,不利于学生自由发挥,也不利于学生创新能力的培养。而非验证性实验可以让学生自主设计实验。
在进行该类实验教学时,教师可结合工程实际提出若干个设计任务,比如:简易信号发生器、自行车转速的测量、数字电子钟、智能抢答器等综合性题目,参照国大学生电子设计竞赛模式,让学生3人组成一个合作小组,选择题目,在规定的时间内完成。学生按照任务进行方案的选择与论证、电路的设计与仿真、用Protel99 绘制电路印制板、选择元器件、安装、焊接调试等过程,最后形成电子小产品,指导教师在指导过程必须把握每个环节的核心问题。图1 是综合设计型实验教学工作流程图。
4 加强“开放式实验教学”传统实验教学大多结合理论课程开设实验,是一种被动式教学,而所谓“开放实验室”也只是时间上的开放。真正的“开放式实验教学”是一种现代化教学方式,实验室在时间和空间上双重开放,将实验时间交给学生,让他们自行安排,
变实验由“要我做”为“我要做”,真正让学生成为教学中的主人。
在时间的安排上由原来的“刚性”变为“柔性”,在实验室承担非教学任务时间外对实验开放,学生可以通过预约,对在实验课内没有完全掌握好的内容和学生自主选择的实验进行验证。实行开放式教学后,学生在实验次数、实验时间、实验内容上都具有弹性,使学生具有更自由的空间和更多的自主性。
实验过程由“被动验证”向主动“设计研究”型转变,实施开放式教学后,教师可充分利用网络资源,将实验任务传到校园网上。学生从网上获取任务后,必须进行精心准备,自行拟订实验方案步骤,自主设计实验电路,到实验室后才能够快速而独立完成实验操作,这样可使学生养成良好的学习习惯。
实践证明,开放式实验教学丰富了教与学的内涵,成为理论联系实际的重要教学环节,激发了学生自主学习与创新精神,培养了学生的动手能力,提高了学生的创新思维能力和科研能力,促进了学生综合素质的发展。
5 实验引入多媒体教学实验教学要利用现代教育技术,将计算机辅助教学等先进手段引入实验教学中。教学可将抽象的或难以进行教学操作的内容形象、直观、生动地展现出来,提高了教学内容的可视性,使教学由难化易。如电子元器件的识读、检测,仪器仪表的使用过程等可利用多媒体动画效果、生动、清楚演示出来。
6 加强教学管理与课程考核力度在教学管理上,一是加强对教师教学质量和责任心的考核。可通过建立相关的课程标准与课程教学方案的设计来督促教师把握教学内容,同时加大常规教学检查,确保教学任务完成和教学质量的提高。二是加强实验教学设备的管理,及时对实验设备进行维护,确保各实验室正常运行。
在实验考核方式上,采用阶段性考核和集中考核相结合的方式。阶段性考核主要考核学生实验项目的完成情况质量,该部分成绩可占总成绩的60%。集中考核是在课程结束后采用理论+操作的方式进行,且在题型上要注意综合性,避免考核方式形式化,该部分成绩可占总成绩的40%。
3 结语
电子基础实验教学改革是一项长期而又复杂的系统工程。实验教学改革涉及的范围很广泛,既与理论教学的改革密切相关,又依赖于师资素质的提高和基础设施的建设,但关键在于教学观念的转变。要以能力、素质培养为目标,以教师为主导,学生为主体的原则,把实验教学改革深入、扎实、长期地开展下去。
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