電路原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索

鄒 甲 沈玉明

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）機(jī)電與信息工程學(xué)院，北京 100083

電路原理實(shí)驗(yàn)是工科院校各電類(lèi)專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)踐課程，它的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握電子電路技術(shù)領(lǐng)域基本理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)知識(shí)技能, 同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考解決問(wèn)題的能力。

1 電路原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的迫切性

長(zhǎng)期以來(lái)，電路原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在著重理論輕實(shí)踐，著重強(qiáng)調(diào)對(duì)理論知識(shí)的講解，而忽視學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的運(yùn)用，導(dǎo)致學(xué)生動(dòng)手分析能力不夠。

1）實(shí)驗(yàn)條件的限制

隨著招生規(guī)模的擴(kuò)大, 學(xué)生人數(shù)日益增多, 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中, 教師不可能兼顧到每一個(gè)學(xué)生, 加之實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足等原因,對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高帶來(lái)很大的限制[1]。

2）實(shí)驗(yàn)課程不受重視

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)處于理論課程的輔助地位，實(shí)驗(yàn)課時(shí)很少，內(nèi)容設(shè)置只是為了理論教學(xué)的驗(yàn)證，學(xué)生的思維被限于的理論課程中，學(xué)生和實(shí)驗(yàn)教師都對(duì)這個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)不重視，只是被動(dòng)地應(yīng)付完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

3）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多年基本沒(méi)有改變，幾十年來(lái)一直使用自編的電路原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū),每個(gè)實(shí)驗(yàn)的格式都一樣，實(shí)驗(yàn)原理、接線方法、和實(shí)驗(yàn)步驟。這樣的教材以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主,內(nèi)容缺乏有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的工程技術(shù)型實(shí)驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思路

圖1 分層次的電路原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

基于上述背景，從2008年起，我校電路原理實(shí)驗(yàn)按照知識(shí)傳授、協(xié)調(diào)發(fā)展、素質(zhì)提高的教育理念，優(yōu)化整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)置上采取由基礎(chǔ)到綜合的思路，構(gòu)建電路技術(shù)實(shí)驗(yàn)的分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，如圖1所示。

電路原理實(shí)踐教學(xué)體系由基礎(chǔ)類(lèi)實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)構(gòu)成?；A(chǔ)類(lèi)實(shí)驗(yàn)課程除驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)外，還包括課程的簡(jiǎn)單綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；綜合性實(shí)驗(yàn)是完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)后，對(duì)學(xué)生進(jìn)行特色綜合教育，著重介紹電路技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)當(dāng)中的具體應(yīng)用；創(chuàng)新開(kāi)放實(shí)驗(yàn)屬開(kāi)放性實(shí)踐教學(xué)，含課程設(shè)計(jì)、大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、大學(xué)生競(jìng)賽等。該層次教學(xué)以學(xué)生為主體，采用學(xué)生自主申報(bào)的方式[2]。

2.1 第一層次：基礎(chǔ)掌握實(shí)驗(yàn)

電路基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的基礎(chǔ)，是必修實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要考慮對(duì)基本知識(shí)基本概念的理解及增強(qiáng)對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用。重點(diǎn)逐步提高了設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)的比例，并對(duì)實(shí)驗(yàn)技能和方法進(jìn)行綜合訓(xùn)練，增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用綜合知識(shí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生分析解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。

2.2 第二層次：引入具有礦業(yè)特色的綜合演示實(shí)驗(yàn)

長(zhǎng)期以來(lái)，作為服務(wù)煤炭工業(yè)發(fā)展的高校代表，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）一直高舉礦業(yè)發(fā)展大旗，致力于能源科教事業(yè)，積極推進(jìn)創(chuàng)新教育和特色教育[3]。因此，穿插介紹電路技術(shù)在煤礦生產(chǎn)當(dāng)中的具體應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)專(zhuān)業(yè)、熱愛(ài)學(xué)校的熱情。可采用主要的方式有，展示煤礦現(xiàn)場(chǎng)模型，播放多媒體課件介紹煤礦現(xiàn)場(chǎng)電類(lèi)知識(shí)，參加具有礦業(yè)特色的電氣實(shí)驗(yàn)室。此開(kāi)放式教學(xué)方式還克服傳統(tǒng)封閉教學(xué)，提高學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的熱情。

2.3 第三層次：創(chuàng)新開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)

該層次目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。通過(guò)這一層次實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生獨(dú)立面對(duì)簡(jiǎn)單實(shí)際工程問(wèn)題，獨(dú)立完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試，并設(shè)計(jì)報(bào)告與技術(shù)資料歸檔的完整過(guò)程。只要學(xué)生對(duì)科學(xué)研究和創(chuàng)造發(fā)明有濃厚情趣，并學(xué)有余力，善于獨(dú)立思考，電路技術(shù)實(shí)驗(yàn)老師負(fù)責(zé)培訓(xùn)他們參加科技制作、小發(fā)明和各類(lèi)競(jìng)賽（校內(nèi)、北京市、全國(guó)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽），大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)的積極性。

3 教學(xué)改革具體措施

3.1 改進(jìn)教學(xué)方式, 注重學(xué)生能力培養(yǎng)

傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)方式還是以教師板書(shū)和實(shí)驗(yàn)臺(tái)講解灌輸式為主，即為實(shí)行封閉式教學(xué)管理，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)嚴(yán)重依賴(lài)電路技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。隨著電子自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷進(jìn)步，采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具來(lái)分析與設(shè)計(jì)電路顯得非常重要了，它是電類(lèi)本科生應(yīng)該掌握必備的基本能力，因此可以將計(jì)算機(jī)仿真軟件，比如典型Multisim、Pspice和EWB等軟件，引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，大學(xué)生利用這樣軟件工具方便進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和模擬,這樣既可驗(yàn)證和鞏固所學(xué)的理論知識(shí),又有利于培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí)[2]。

3.2 豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容, 建立完整的實(shí)踐教學(xué)體系

原有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要為配合理論教學(xué)進(jìn)行理論定理的驗(yàn)證,這些內(nèi)容已經(jīng)滿足不了大學(xué)生創(chuàng)新及綜合應(yīng)用能力的要求,必須建立完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,從理論到實(shí)踐,對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化,由淺入深、循序漸進(jìn)。

完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系就像前面介紹的，應(yīng)該包括基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、仿真實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)是必修實(shí)驗(yàn),是實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的基礎(chǔ),著重驗(yàn)證那些重要的電路定理，這方面的內(nèi)容主要依賴(lài)是電路技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。而綜合設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以利用EDA電子仿真平臺(tái)，并搭建電路驗(yàn)證仿真電路的正確性；設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)則純粹是實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)性課題，可以采用教師提出課題要求,學(xué)生按要求上網(wǎng)查資料等自行設(shè)計(jì)方案,進(jìn)行設(shè)計(jì)電路并搭建驗(yàn)證[4]。

3.3 推廣開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué), 搭建開(kāi)放式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)方式是，每次實(shí)驗(yàn)的格式基本都一樣，實(shí)驗(yàn)室把一切準(zhǔn)備好，學(xué)生按照使用指導(dǎo)書(shū)逐步實(shí)驗(yàn)原理、接線方法、和實(shí)驗(yàn)步驟完成，這樣的步驟按部就班，導(dǎo)致學(xué)生嚴(yán)重缺乏自主性和獨(dú)立性，不利于學(xué)生的創(chuàng)新能力的提高；開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)打破這種局面，包括實(shí)驗(yàn)室時(shí)間和場(chǎng)地的開(kāi)放、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的開(kāi)放，形式多樣，可以讓教師設(shè)置一些綜合性的小課題，也可以是學(xué)生自己上網(wǎng)或者根據(jù)生活當(dāng)中提煉出小課題，同時(shí)讓學(xué)生自己根據(jù)課題要求，擬定實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)并焊接實(shí)驗(yàn)電路，完成實(shí)驗(yàn)并測(cè)試結(jié)果；實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師配合給予必要的啟發(fā)與引導(dǎo)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和報(bào)告進(jìn)行評(píng)價(jià)。這樣就要求實(shí)驗(yàn)中心必須采用開(kāi)放式管理模式，提供開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室，鼓勵(lì)學(xué)生參加科技制作和各類(lèi)電子競(jìng)賽，保障學(xué)生實(shí)現(xiàn)自己的想法。

4 結(jié)語(yǔ)

電路原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思路是，提供不同層次的教學(xué)內(nèi)容和方式，積極推廣創(chuàng)新開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)；通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方式，建立分層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，搭建開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，有力的調(diào)動(dòng)了學(xué)生對(duì)電路技術(shù)實(shí)驗(yàn)的積極性，取得了良好的教學(xué)效果。

[1]田健仲,吳敏華,張俊方.電路原理實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)與教學(xué)改革實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010;10(10):142-143

[2]鄒甲，楊睿.電工與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索[J].中國(guó)科技信息，2010;(24):279-280

[3]喬建永.面向21世紀(jì)的礦業(yè)高等教育[J].北京教育(高教版). 2008(2):30-33

[4]張立文,向菲,孫立功,等.高校電路技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010,3(a):185-187